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 & R& B* G; a5 F
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红字部分是对两本规范的比较。
! J/ z( M. a3 e" @7 }一、钢中常存元素对钢性能的影响
; u |) L M% r3 P. i+ @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)、 * W7 }# z7 x' b) @( T2 c
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
A& v, H* R$ K k9 }对钢材性能有很大影响: 5 \5 W/ I# v3 G6 p* i' i0 v
1、碳(C)
* W, `% i' S7 P, o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
8 O8 S# R2 f2 f; U c6 q9 c0 s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 0 b% O1 g w! o$ d
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 ! `* J g3 U: [! |! a
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
9 p. h% e# m/ N4 Q% A# V# l: I冷加工(冲压、拉拔)性能变坏。 1 g* q2 E) K: ]: F
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两本规范中Q345对应质量等级含碳量是相同的。
8 c* Y8 J* [( G( u; W2 x2、锰(Mn)
1 |4 {( _ Y0 w2 O+ P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
. v& F, S' x* g: f+ Z, b2 Q, c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
" J3 i8 T- x5 F% P6 l# X. A- h9 _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 ( M/ o2 `; p4 P; d
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。 ; q' T( x8 U5 `+ {: Y! A
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
; b4 g1 Z- ]: R1 j中。锰是我国低合金结构钢中的主要合金元素。
2 P# ~: Q2 {5 ?9 r5 yMn 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 + f( e* a1 P" E; M
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 ) }* A* }7 O; W! I. N: s8 P/ I) v# g
0.1%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/ 2 K! k, T U$ B0 h k. C6 s7 {0 }" }
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。% S& ^) \3 g- f3 l! \+ f
3、硅(Si) & O1 h9 u- P6 v8 m) B
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
5 w* ?# \" T3 M7 | `2 M3 K( J" J' a- z2 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
3 K; L9 o+ v' ]; x& A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 ) `& Q; [: E2 j, v- M8 O$ T1 v, ^! f
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 6 z9 Q" q( Q) y
丝拉拔是有害的。
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桥钢的含硅上限值较大8 `3 E" v$ Q+ {% Z& |+ A* s$ d
4、硫(S) $ \5 \% ^! D: G/ O% H
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
; z* x* {3 ^+ VSO2,炼钢时难以除尽。硫以硫化物夹杂的形式存在于固态钢中。
$ x$ L, F2 M7 s+ x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
( Y7 A; z# Z% o# i- }3 E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 , B# O4 l2 d! v$ t2 R" _1 G! y; Q
以钢液中S 与Mn 优先形成MnS。
! o* Q4 R1 L* t- v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
0 z+ T' W4 Y+ [: ]. z7 b0 J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。
! z4 c3 h4 f; s& S3 S' q" v7 K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
' Y- q7 M) C+ RSO2,造成焊缝中产生气孔和疏松。
5 T4 B3 p- Z6 ^3 w" a& `' b; o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
- C# a/ y/ m0 x4 V/ C9 ^) V* r 强度要求不十分严格的零件时,可采用含S 高的易切削钢。
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桥钢的含硫量较小! b d8 o0 W$ q/ s
5、磷(P)
& j: c/ T4 x& n' ]! O& m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 0 P' p& g" M! f. |# ]) U
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 ' M+ k- _, {4 F5 l& H9 j) l6 @; e
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
' u) X) f# A0 z4 Y+ Z8 p高切削性能和抗蚀性,故在易切削钢中可适当增加P 含量。 6 W" c: d* ^/ ^3 a- c
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
" ]8 a/ ]# Q3 o4 z" Y; a2 F. g) d3 F配合其他元素作为合金元素使用。 8 C A8 f! e0 j1 V$ T2 O
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桥钢的含磷量较小5 v. g; `1 r4 T3 O3 _
6、氧(O) ; t7 t, |9 w- {- _) g
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 $ w& w9 L2 G5 a* Y
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 0 v5 i1 ?! B% w
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 * A' f6 k- l+ m& D/ \/ |7 x6 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,
: v4 f1 r( n; d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 ' v6 `+ d- I8 B4 g9 w/ E3 X" J3 r
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。 2 Z8 i9 t) n- Z7 p
$ z1 t2 A/ Z5 P
两者均未示氧含量
# j' Y# F( Q) }1 S0 m9 c7、氮(N) # u% c+ K- Z6 ?; R7 E
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。 ) t- Q6 D' U6 C K4 \4 \
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,
5 S' q8 I" G, B; g) p8 ^" l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, / k8 R' Q) N5 a5 N/ ~: e7 k
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
; H( b& K4 b0 J0 g& L" i, n+ H: M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
9 Y3 F" U T- ]3 y6 r' [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 + S$ w* o6 {" H( z( [$ I
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。
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两者含氮量相同
" P& K" S- f) e) b% _& y8、铝(Al)
1 J9 p4 L7 F2 I- x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
- x8 }8 g1 ~0 m9 @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,
' s# K) _/ s( k/ C可阻止奥氏体晶粒的长大。 . b3 O$ b, C p3 d% J' g- I
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两者含铝量一致
' N3 D3 j2 G8 t2 R9、钛(Ti)
) {- x; h( @) N+ r$ g: e* M% L: j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 , T ^4 o4 ~! f
量合金元素。 / j/ m; \6 R$ L, a/ C2 n3 M
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合金钢规范中含钛量较大 a* G# V. J& @6 c8 r/ l
10、钒(V) " f$ {+ R* d0 | 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
; E# l f" y1 V2 e! e2 c1 `加焊接淬硬倾向,钒也是常用的微量合金元素。
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合金钢规范中含钒量较大
* L" w5 d: a+ M" v: h' O4 C. W11、其它杂质元素 2 {' A0 P3 b( ?! ?) J4 Q. a
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
; R* H( ~4 H1 c: E& p8 J' L7 F2 |% s良好作用,Cr 提高钢的淬透性、抗腐蚀稳定性和抗氧化性。
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& E, \/ e7 o, m1 E4 a$ i7 P+ `桥用钢规范中含 铬 铜较大,两者含镍一致; L+ Q# m9 L s! u, g
2 w' E `- G( Y+ a8 T" f其他方面比较:% A) W9 f9 p; M( Z, c# P( ?& [
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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
9 f2 U- n! N6 [4 z) h! v* ~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。
9 e6 V5 E; p. W" }9 p6 m, B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%9 D( ]! m0 \# j( W& R
* `8 H% r- v. p# o 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。' A9 Y1 V# G$ j. A \4 G) ^
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。. D. a' n6 s S3 ?8 y
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) G# r" g* V. P' K. x: ^4 q
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