材料成型与控制技术专业毕业设计

1工程结构用钢概况及应用综述姓名：杨卫涛学号：353100433专业：材料成型与控制技术班级：材料3101指导老师：袁颖，蒋清亮学校:西安理工大学2内容提要及关键词随着经济建设的深入发展，桥梁、船舶结构钢，锅炉、压力容器用钢，以及微合金钢和低碳马氏体钢的应用逐渐扩大，因此对它们的性能的要求也就至关重要。本篇论文较为详细的介绍了桥梁、船舶结构钢的使用条件，加工特点以及对桥梁、船舶结构钢的性能要求，并列举了许多典型牌号的桥梁、船舶结构钢的使用状态，性能，化学成分以及化学成分对钢的性能和焊接性的影响。此外还介绍了锅炉、压力容器用钢的使用条件，加工特点对钢的性能要求以及工作环境对钢的一些特殊性能的要求和微合金钢的化学成分、强化机制，低碳马氏体钢的化学成分，力学性能特点、强化原理及工艺性能。关键词：工程用结构钢性能、使用条件和加工特点3目录一、船舶、桥梁结构钢.........................................................4（一）船舶桥梁结构钢的使用条件、加工特点及对钢性能的要求.....................41.良好的综合机械性能.........................................................42.良好的焊接性...............................................................53.良好的抗蚀性...............................................................5(二）船舶、桥梁用钢化学成分的特点及常用牌号..................................51.桥梁、船体用结构钢.........................................................72.化学成分对钢性能的影响.....................................................83.典型钢号的分析.............................................................8二、锅炉、压力容器用钢.......................................................9（一）锅炉用钢的使用条件、加工特点及对钢性能的要求...........................91.基本的性能................................................................92.工艺性能..................................................................93.高压锅炉钢的选用..........................................................94.高温强度和高温塑性........................................................95.抗腐蚀性能...............................................................10（二）压力容用钢的使用条件、加工特点及对钢性能的要求........................101.基本性能要求.............................................................102.塑性的作用...............................................................103.韧性.....................................................................104.工艺性...................................................................105.可焊性...................................................................116.高温容器的材料选用.......................................................11三、微合金钢、低碳马氏体钢..................................................11（一）微合金钢..............................................................121.微合金钢.................................................................122.强化机制.................................................................123.微合金钢的应用实例.........................................................13（二）低碳马氏体钢..........................................................151.低碳马氏体钢结构钢.......................................................152.低碳马氏体的力学性能.....................................................153.低碳马氏体钢的强化原理...................................................154.低碳马氏体钢的工艺特点...................................................155.低碳马氏体钢的应用实例....................................................16参考文献.....................................................................20致谢.........................................................................214工程结构用钢概述及应用综述一、船舶、桥梁结构钢（一）船舶桥梁结构钢的使用条件、加工特点及对钢性能的要求1.良好的综合机械性能：船舶、桥梁结构在使用中经受着较大而复杂的外力的作用，其使用环境也是较为严酷的。例如船舶在航行时承受着较大的装运客货重量所致的静载荷，以及由于海浪冲击和波浪、潮流及风力反复作用所致的交变疲劳载荷，特别遇大风大浪时受力状态更复杂；有的还要在北方低温海域行驶，经受低温作用及冰流的冲击，在历史上曾发生过多次因钢的低温脆性所引起的船身突然断裂而沉没的事故。铁路桥梁结构承受较大的静载荷及频繁的由于车辆通过所产生的震动和动载荷，并长期暴露在露天、经受风雨及气候的变化的作用；有的处于北方寒带，长期受风雪低温的作用。这些结构用的钢材都是经过热轧的，下料后再加焊接。船舶内部构架由于船体形状极为复杂而具有各种形式，因此钢材须经受剪切、冷弯、冷压再焊接、装配等加工工序。这种经过冷加工及焊接的构件在长期使用过程中还易由于时效作用而产生的时效脆性以致断裂。为了能够忍受这些复杂的应力状态和使用条件，所以钢材必须具有良好的综合机械能，即在具有较高的屈服点和抗拉强度的同时，还应有良好的塑性及冷弯、冷压性能和冲击韧性以及抵抗交变应力的疲劳强度，低的时效脆性与0~-40℃间的低温脆性。2.良好的焊接性：由于近代焊接技术的发展，钢结构目前趋向于采用焊接结构以代替以前用的铆接结构，以加快施工速度和节约钢材。船舶及桥梁构件一般在焊接后不易整体热处理，因此更要求钢材具有良好的焊接性，即焊接的联接部分应强而韧，其强度与韧性应不低于或略低于焊件本身，热影响区的组织变化要小，在焊后冷却时焊缝及热影响区中应不生成马氏体或其他亚稳组织，以保证其不硬化脆裂，内应力也不致于过大。3.良好的抗蚀性：桥梁长期暴露在空气中，所用的钢材须具有良好的抗大气腐蚀性。船舶用钢受到海水的化学腐蚀、电化学腐蚀及海生物、微生物的腐蚀，因5此须具有良好的抗海水腐蚀性。海水因含有约3.5~4%的钠、钙、镁的氯化物等盐类而具有良好的导电性、并溶有大量的氧，这是使钢发生电化学腐蚀与化学腐蚀的主要外因。氯化盐极易破坏钢表面的氧化保护膜，使膜程多孔性；氯离子体积小，易于穿过膜孔而引起钢的点腐蚀。船舶外壳的水线部位、主甲板边板、船尾部分由于受海水干湿交替作用于含氧多的海水薄膜接触，最易被腐蚀。船舶外壳因所用钢材的不均匀或因有海生物粘附以致各局部地区的浓度差别而电极电位不同，就会形成氧的农差电池而产生局部腐蚀。(二）船舶、桥梁用钢化学成分的特点及常用牌号1.桥梁、船体用结构钢（1）桥梁结构钢的牌号和化学成分（见表4—42）表4—42桥梁结构钢的牌号和化学成分牌号质量等级化学成分，%CSiMnPSAls≤≤≥Q235qC0.200.300.40~0.700.0350.035-D0.180.300.50~0.800.0250.0250.015Q345qC0.200.601.00~1.600.0350.035-D0.180.601.10~1.600.0250.0250.015E0.170.501.20~1.600.0200.0150.015Q370qC0.180.501.20~1.600.0350.035-D0.170.501.20~1.600.0250.0250.015E0.170.501.20~1.600.0200.0150.015Q420qC0.180.501.20~1.600.0350.035-D0.170.601.30~1.700.0250.0250.015E0.170.601.30~1.700.0200.0150.015注：①表中的酸溶铝（Als）可以用测定总含铝量代替，此时铝含量应不小于0.020%。②为改善钢材性能，可以加入钒、铌、钛、氮等微量元素，其含量应符合下表的规定，并应在质量证明书中注明。VNbTiN≤0.08%≤0.045%≤0.02%≤0.018%③残余元素铬、镍、铜含量应各不大于0.020%（2）船体结构钢的化学成分①一般强度船体结构钢的化学成成分(见表4—44）6表4-44一般强度船体用结构钢的化学成分钢的等级化学成分，%CSiMnPSAlsA≤0.21≤0.50≥2.5C≤0.035≤0.035-B≤0.21≤0.350.80～1.20≤0.035≤0.035-D≤0.21≤0.350.60～1.20≤0.035≤0.035≥0.015E≤0.18≤0.350.70～1.20≤0.035≤0.035≥0.015②高强度船体用结构钢的化学成分（见表4—45）表4—45高强度船体用结构钢的化学成分钢的等级化学成分，%CSMnSPAlsNbVTiCuCrNiMoNADE≤0.18≤0.500.90～1.60≤0.035≤0.035≥0.0150.02～0.050.05～0.10≤0.02≤0.35≤0.20≤0.40≤0.08_F≤0.16≤0.500.90～1.60≤0.025≤0.025≥0.0150.02～0.050.05～0.10≤0.02≤0.35≤0.20≤0.8≤0.08≤0.09(如含Al时，≤0.012）2.化学成分对钢性能的影响（1）碳及合金元素对钢力学性能的影响7碳是钢中的有效强化