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
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9 B: y# J; O+ S, F红字部分是对两本规范的比较。
: s9 L# x1 \. T, z7 j一、钢中常存元素对钢性能的影响
& ?) N8 L5 M2 p0 e8 `: A- [. R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)、
, v* o$ w i7 F. D$ G$ |; ?' N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 5 Y1 U7 G2 b( K9 V$ P. q
对钢材性能有很大影响: 2 R& V5 C# w. o7 B3 @0 I% A
1、碳(C) ?, y, u8 O( K2 l% C9 k7 D
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
# l( Y3 C4 F3 K* r3 h* T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 . j0 `5 k: ^9 b) V4 W
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
, l" m) ^3 z+ q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
7 o) s0 X9 ^5 `* q1 X% u& |. l1 P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。
, C" F2 j! D" f+ F2、锰(Mn) 8 Z2 ~- q/ k" v% d1 L/ _
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 % u7 C) C5 L9 i5 I) I
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 9 I P0 Q* d9 u5 R6 @5 U" q
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 4 ^4 L' c4 Z% x* ? A
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。 s) R5 ]& u" C m; m
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
: @6 z& V+ K7 a& s中。锰是我国低合金结构钢中的主要合金元素。 # k5 C- R' i/ _0 |& B. p3 h
Mn 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
4 B0 _ [9 t1 }% P) a# p) h0 a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
" Q, M# C4 W, @1 R; W) t2 w0 h0.1%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/
5 X0 i- O K# ?: n: W! n s米2,伸长率减小0.4%。
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两本规范中Q345 含锰的上限值相同,低合金钢规范未设下限。
G9 [' R- m h+ V; S9 v$ I3、硅(Si)
3 W9 R! S9 q, I* l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
6 D" ^* Y* m4 c+ Q9 r3 z+ U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 6 H0 a$ V* I4 x4 N+ v
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
1 i! [' c9 B3 W3 Q9 V/ K8 a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
) K" x) _: }7 o @$ o: \丝拉拔是有害的。 1 N! R$ t0 c7 ]. `2 O- Q" ~
1 K, z% O' V. ~- r" X3 y% W; Z) ^
桥钢的含硅上限值较大
& ~* n$ d! n' }* ]* K( H( N- \4、硫(S) / u b. h) U. ]6 w1 y0 z
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
3 R) D2 Y. o. U; V1 r5 U& |SO2,炼钢时难以除尽。硫以硫化物夹杂的形式存在于固态钢中。
' U) ~; A% v7 u1 }3 x- N/ i& g0 \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
. R4 ~( |. g* [, g1 P2 k1 T0 ?: C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 / R1 _- v3 u% W2 F0 m7 I
以钢液中S 与Mn 优先形成MnS。 8 s% ?7 `+ Z. B; Q
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 & I6 r- x; H0 b% H5 F
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。
x9 j/ J& l- h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 $ j/ t/ ]* N# {* t) d- o
SO2,造成焊缝中产生气孔和疏松。 . C9 B( P' F5 _" z- |- X X/ B
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 , r" W* b- A: O' I4 s, D
强度要求不十分严格的零件时,可采用含S 高的易切削钢。 " U/ Q- Z! [3 E
" }! a) r7 a" f' @6 F4 k$ \* N7 Q桥钢的含硫量较小
$ r, m+ B! m1 X: K4 ~2 J# ]' D5、磷(P) ) f, ?; `0 B; q! n3 K9 K- u
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 1 |) i5 D F. E$ Y1 i- o0 r
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 " p% `5 O* R9 w4 o8 {6 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
% D: H4 }, I1 D4 \高切削性能和抗蚀性,故在易切削钢中可适当增加P 含量。
% J# s, m+ I8 l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
5 B+ I; W* ^* i! m配合其他元素作为合金元素使用。
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桥钢的含磷量较小
0 }5 f; C# `( g. x6、氧(O) " i& V8 I/ O. d( n9 K
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 3 \- y$ W' Z1 w+ J; o
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
$ a/ {: o* J5 E% O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
' l! |# d4 P" \! @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,
( i" ?! D8 L. V3 Y0 Q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 1 o6 {5 P- D i2 B7 o+ l
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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两者均未示氧含量
3 M( C# Q7 p/ u+ f7 Z7、氮(N)
9 O! f$ u0 x2 U+ V, S/ J8 p1 X6 Q6 v% [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。
$ U' D! g5 r# P& MN 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,
2 Z8 N% P; G$ l9 A- m$ z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, f0 _5 ]; E( ^, ?& k7 O
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 % {8 r( {$ x. l2 ?) v4 o: 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 6 z% H: E( Z0 P" D% a$ _. ^; W: X. d" ]
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
" x% w7 K( `( F$ w& R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。 4 I1 q2 d: n. k; V
8 N! |4 n) L! |$ N) l6 s" M! |! i' p- Q两者含氮量相同
; S! K/ B# R% X& G. D9 k1 H8、铝(Al)
3 i) M6 D$ }2 C' [- _5 \* T. r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
( D+ i5 b/ q D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,
( @1 K4 g9 D& U6 v$ [! N可阻止奥氏体晶粒的长大。 " W, \& Y. e# \# ?0 ?" F
. `8 u6 ?0 N) I; q! l! f两者含铝量一致
& C! ?8 ^" n& q- g+ E9、钛(Ti) * f3 _* F* J$ L- ^& X
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
+ E7 `$ }, l! C. T" D, F量合金元素。 $ |1 m" m: z6 U0 q: R: u; T
# q3 ?4 w- z( S" I) G$ ^合金钢规范中含钛量较大
7 Y: h V( V% w; y0 V) b" f10、钒(V)
5 ^& i% Z4 ?8 S4 z( X/ e8 R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
: n( n/ G+ y z9 K* @加焊接淬硬倾向,钒也是常用的微量合金元素。 - ]/ e- d& q7 X7 U* a& Z) {
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合金钢规范中含钒量较大
3 k% {0 J+ a; z/ H11、其它杂质元素 7 T# w! G) v4 d' W: ?
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
, e/ Q' r) S0 u' ]6 @ [& Y! P良好作用,Cr 提高钢的淬透性、抗腐蚀稳定性和抗氧化性。 " h, n7 r" u+ W" J7 |
. G y$ R/ ]* f. e+ x4 U6 q桥用钢规范中含 铬 铜较大,两者含镍一致% M$ S7 w8 l) ?1 l
& w) [, g/ N' y7 }: ]2 d+ n其他方面比较:
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; h) ?) Y# ] d* V J: {7 G 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" D+ R) ~$ p9 `! j, f
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。
+ \! y5 G: z1 p5 X# E6 T5 n3 V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%# x0 d c# e' S/ {! w
" ~7 z/ e/ z2 O# B 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。5 T' M1 M$ A& p& l' F
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。
9 G! z( f* d2 v9 z. E0 l- |2 s K& g$ ]& D$ |
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