用Q345和Q345q的供货条件来比较一下,两本规范中对部分元素含量规定不同 & ?# r2 d% ~8 u
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红字部分是对两本规范的比较。
5 C1 l3 v2 Z- Y8 ?7 H一、钢中常存元素对钢性能的影响 , G( j, K/ q" z3 i- {4 [ `7 {
钢材中除了主要化学成分铁(Fe)以外,还含有少量的碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、
8 d! V+ x" b9 `9 C. v7 D* A6 @3 F磷(P)、硫(S)、氧(O)、氮(N)、钛(Ti)、钒(V)等元素,这些元素虽然含量少,但 6 [. D: C3 H! `
对钢材性能有很大影响:
. j3 o+ J' ~" @' K/ d8 n1、碳(C)
& c! _; ?" Q. X3 P' h9 K碳是钢中的主要元素,当钢中含碳量在 0.8%以下时,随着含碳量的增加,钢材的强度
) p# M3 _, e$ x. H$ ?5 B和硬度提高,而延伸率下降,塑性、韧性降低;但当含碳量在 1.0%以上时,随着含碳量的
, @4 O/ R* D5 N# I9 f( u增加,抗拉强度提高减缓,以致于随含 C 量增加而降低。随着含碳量的增加,钢材的焊接 5 I! W, K6 K* M; K) f8 g: ~
性能变差(含碳量大于0.3%的钢材,可焊性显著下降),碳钢的耐腐蚀性降低,焊接性能和 " L% ?8 I8 ?2 c6 y/ b
冷加工(冲压、拉拔)性能变坏。
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两本规范中Q345对应质量等级含碳量是相同的。
u* d" `% r# G; V2、锰(Mn) ; `2 v6 W( E: m, R4 R& V
锰是炼钢时用来脱氧去硫而存在于钢中的,是钢中的有益元素,锰在碳钢中的含量一般
% q0 ^1 v |& G0 ~" ]$ S为0.25-0.80%,在具有较高含Mn 量的碳钢中,Mn 含量可以达到1.2%。锰具有很强的脱氧
0 o5 r9 j: i( l7 y" @! N去硫能力,能消除或减轻氧、硫所引起的热脆性,也可以和 S 结合形成 MnS,从而在相当
2 r, D$ p {1 X! X: {0 i$ o大程度上消除S 的有害影响,大大改善钢材的热加工性能,同时能提高钢材的强度和硬度。 , R$ M9 U0 Q. n6 g; N/ h
钢中的 Mn,除一部分形成夹杂物(硫化锰及锰的氧化物),其余部分溶于铁素体和渗碳体
1 \6 [, _8 g# C9 j/ V7 C j E中。锰是我国低合金结构钢中的主要合金元素。
6 H3 P8 s7 M% l( Q5 H4 q, UMn 对碳钢的力学性能有良好影响,它能提高钢材的硬度、强度和耐磨性,在Mn 含量
; w# E; I2 e) E. S- i, `8 H1 e不高时,可稍提高或不降低钢的面缩率和冲击韧性,在碳钢的 Mn 含量范围内,每增加
2 H% V; R: d6 o0.1%Mn,大约使热轧钢材的抗拉强度增加 7.8-12.7 兆牛/米 2,使屈服点提高 7.8-9.8 兆牛/
& S5 E( {- I8 X) r米2,伸长率减小0.4%。 * j0 r" J1 |6 V0 W" w" |
; k' a3 B+ |) `( \3 {% e; n两本规范中Q345 含锰的上限值相同,低合金钢规范未设下限。
- U, C( n! l, c2 Z3、硅(Si) 3 ~+ f% j3 a/ J7 Q
硅是一种脱氧剂,脱氧作用比Mn 还强,在钢中的含量≤0.50%。Si 能增大钢液的流动
7 k% W) {2 M0 t. V4 O+ x性,碳钢中每增加0.1%的Si,可使热轧钢材的抗拉强度提高约7.8-8.8 兆牛/米2,屈服点提
" m0 D* @: z0 R u. I; F高约3.9-4.9 兆牛/米2,伸长率下降约0.5%,面缩率和冲击韧性下降不明显,但是Si 含量超
0 C: A* |3 K& @1 R7 J过0.8-1.0%时,则引起面缩率下降,特别是冲击韧性显著降低。Si 以硅酸存在于钢中,对钢 : m! W4 Q( W; S. W" I# C# [, k( H
丝拉拔是有害的。 5 M4 k3 j+ ^7 M, R
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桥钢的含硅上限值较大
" ]; V" [3 M1 z% C& ?4、硫(S)
: m0 i: |8 }7 V( t2 K一般来说,硫是有害元素,它主要来自生铁原料、炼钢时加入的矿石和燃料产物中的
. |# i" v- O5 z+ fSO2,炼钢时难以除尽。硫以硫化物夹杂的形式存在于固态钢中。
\ W5 }! t3 }5 x3 y/ M+ t硫的最大危害是引起钢在热加工时开裂,即产生热脆,造成热脆的原因是由于硫的严重 , |, ^( @4 i+ h
偏析。通过加入Mn 来避免钢中形成FeS,以防止热脆,Mn 比Fe 对S 有较在的亲和力,所 . F4 N3 K3 H4 d" S- \# B! `
以钢液中S 与Mn 优先形成MnS。 . ~- o4 k, ~/ I; f0 ^8 C7 ]& {: Z
硫通过形成硫化物夹杂而对钢的力学性能发生影响,增加钢中的含 S 量,使硫化物的
7 b0 _' o4 R0 w6 [4 `' ]7 L2 p含量增高,钢的范性和韧性将降低,同时钢材力学性能的方向性增大,钢的热加工性能变坏。 & x- _, p( E9 Q9 T5 z# f' |
硫对钢的焊接性能有不良影响,容易导致焊缝热裂,在焊接过程中,S 易于氧化生成 ' g3 r: X0 x/ ]" l
SO2,造成焊缝中产生气孔和疏松。 , m4 h# c: P$ R7 ~% @" ?4 A1 _3 ]
硫能提高钢材的切削加工性,这是 S 的有益作用,所以在制造要求表面粗糙度较细而 : K4 z7 y8 C( k- T0 X: D9 r/ n
强度要求不十分严格的零件时,可采用含S 高的易切削钢。 * v4 U9 x) ~/ g% L& z9 ]! k, B
0 E( l5 z2 d9 ~" @桥钢的含硫量较小4 n- F n0 z, u0 ?$ C, w l8 B% y& @5 a
5、磷(P) 5 O7 L+ O3 U! Y* {
一般说来,P 是有害杂质元素,它来自于矿石和生铁等炼钢原料,炼钢时难以除尽。随 / }: h4 q& Q; k3 t4 a0 }
着磷含量的增加,钢材的强度、屈强比、硬度均提高,而塑性和韧性显著降低。特别是温度 " V, `/ n6 v& m( f
愈低,对塑性和韧性的影响愈大,显著加大钢材的冷脆性,P 的有害影响主要在此。P 能提
* @4 L8 O0 n% d6 l3 E7 }* o. `高切削性能和抗蚀性,故在易切削钢中可适当增加P 含量。 x" x C, {* i; P7 F
磷也使钢材的可焊性显著降低。但磷可提高钢材的耐磨性和耐蚀性,故在低合金钢中可
9 ?& f, W7 R3 ~配合其他元素作为合金元素使用。 1 D6 I& r( n+ n& E: _
+ v6 Q% h0 P( ?! |/ i5 C. c$ h; z桥钢的含磷量较小& R ?9 _1 _2 E
6、氧(O) . o) a7 q+ {0 U3 t
氧是钢中的有害元素。氧在钢中的溶解度很小,在钢中,氧几乎全部以氧化物的形式存 ! {/ l6 S3 E$ v# x. f
在,至于形成什么样的氧化物是由所加入的脱氧元素的种类和数量而定,钢种各种氧化物的
- `; ~1 c/ S" J9 e5 q3 Y1 g# i+ Y( X' s总量随着钢中含氧量增加而增加,含氧量对钢力学性能的影响夹杂对力学性能的影响实质上
2 A1 I- Y2 b, z% P! x也就是氧化物夹杂对力学性能的影响,总的来说,随钢中含氧量增加,钢材的强度有所提高,
5 B! h4 Q) G+ J( o+ N* ?但钢的范性、韧性降低,氧化物夹杂使钢的耐腐蚀性、耐磨性降低,可焊性变差,使冷冲压
0 L, J; a1 I' B2 |性、锻造加工性及切削加工性变坏。氧的存在会造成钢材的热脆性。
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* Y3 z7 r- G6 |, A, W1 a/ e两者均未示氧含量
8 W4 Y: V4 R( k7、氮(N)
, n; [! Y% n8 h钢中的N 来自于炉料,也来自于炉气中。氮对钢材性能的影响与碳、磷相似。
$ q4 n: B F+ n8 J" [N 引起碳钢的淬火时效和形变时效,从而对碳钢的性能产生影响。由于N 的时效作用, ! \/ e, R0 a# c- N6 m
钢的硬度、强度升高,范性和韧性降低,可焊性变差,冷脆性加剧对于普通低合金钢来说,
( F- z+ j; B/ u4 f/ T8 n时效现象是有害的,因而 N 是有害元素。氮在铝、铌、钒等元素的配合下可以减少其不利
% ]1 D; _& x) y1 T影响,改善钢材性能,可作为低合金钢的合金元素使用。向钢中加入足够数量的 Al,使之 - |3 F) U# Y. H# h8 h: }) A
除与O 结合外,还有有相当数量的 Al 溶解在固溶体中,通过热轧后的缓冷或 700-800℃保 . {8 F% y" d8 z4 j2 c
温,能与N 结合形成AlN,减弱或完全消除在较低温度发生的时效现象。 2 |" L$ [$ l( S- _8 o+ E8 E6 L
: N8 t( ~$ {) s n% i( l8 C- X
两者含氮量相同/ v8 j5 }2 z% u- s
8、铝(Al) 8 M: r6 B8 ~& R# r& x# G. k; U+ v
是作为脱氧剂加入钢中。碳钢中 Al 的含量一般小于 0.10%,加入钢中的 Al 部分与 O
& u/ q+ \& D. H* `5 v$ N形成Al2O3 或含有的各种夹杂物,部分溶于固态铁中随加热或冷却条件的不同,形成AlN,
! _0 E M* y7 F# l. `: Z. Z可阻止奥氏体晶粒的长大。 8 F& [! @* ^: D: O8 L6 T
% f3 B0 H- j% E, \4 t
两者含铝量一致
% b7 _ E% U/ s# X( r/ c4 f, p, P9、钛(Ti)
! x, U. E) ^, L+ @* q! y# _钛是强脱氧剂。钛能显著提高强度,改善韧性、可焊性,但稍降低塑性。钛是常用的微
|" g5 S4 n# g1 b$ J3 x4 A量合金元素。
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( T$ ^; U' B5 r" L0 f合金钢规范中含钛量较大0 t/ T+ b; G$ o7 B* v
10、钒(V)
: k8 y* F$ ~5 T5 ? d1 f+ ^; |钒是弱脱氧剂。钒加入钢中可减弱碳和氮的不利影响,有效地提高强度,但有时也会增 5 ]# [+ Y$ F6 J1 i( t. I
加焊接淬硬倾向,钒也是常用的微量合金元素。 : ] D: z7 q( y, s9 w9 V/ o
* D% i; Y Z' h0 [" g9 v( b! i
合金钢规范中含钒量较大
( a' S/ ~+ y( ^( ?% }) S11、其它杂质元素
2 H0 A$ f6 z; ^0 U7 z% q7 v- T常见的有Ni、Cr、Cu 等,由废钢和矿石带入,一般控制在0.3%以下。Cu 对抗腐蚀有
( f8 V5 W$ \0 t4 r6 A9 q良好作用,Cr 提高钢的淬透性、抗腐蚀稳定性和抗氧化性。 / [0 l7 I$ \! E
8 ]. |' B- `7 }8 [( ]7 \
桥用钢规范中含 铬 铜较大,两者含镍一致
) B7 h3 }4 s3 e" ?5 Z1 ?1 r+ W3 |9 n0 K7 _ o
其他方面比较:6 ~7 t+ O9 I$ W" J0 H+ f+ u# W" b
- X6 D- N2 U$ D$ R# q5 c( l
两本规范中对碳当量的要求,桥用钢更加要求更高一些,但合金钢规范中对适用的范围规定的更广 O0 w% t: C" Z f8 V, T8 ]) [( y
热机械加工或热机械轧制加回火状态交货的钢材碳含量不大于0.12%时,可采用焊接裂纹敏感性指数Pcm代替碳当量评估钢材的可焊性。! z7 @9 U: D- M; j+ @) n: f
就这个指数而言,两本规范的要求基本一致。Q345和Q345q的pcm≤0.20%# h- k. f2 R* p8 \! ?. i3 ~* k9 Y7 v
0 S S7 R4 o9 P7 @) S3 N" o7 X8 c
钢材的拉伸性能方面,合金钢规范规定的更为详细,厚度分类划分了九档,桥钢规范仅划分了两档。 L+ ~; I: A% j: ]3 d* Z
夏比V型冲击试验方面,试件及试验方法一致。桥用钢中冲击吸收能量的下限值更高一些,Q345q要求不小于47,而合金钢按照不同厚度分类,薄的不小于34,稍微厚一点的不小于27,没有桥规中严格。
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9 u T6 i- H& e& E0 ]6 k$ D2 O# D+ ^1 u+ _+ K( ], w
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