特殊性能低合金高强度钢
特殊性能低合金高强度钢 摘要：特殊钢属于工程构件用钢，它是具有特殊的化学成分、采用特殊工艺生产、具备特殊的组织和性能、能够满足特殊需要的钢类。是国民经济各部门不可缺少的重要基础材料。 特殊钢的产量、质量和品种反映出一个国家工业化和科学技术发展的水平，是一个国家工业化水平的重要标志之一。随着知识经济和高技术产业的迅猛发展，对特殊钢提出高性能、多样化、低成本、节约能源，并符合环保和可持续发展的要求。本文主要介绍工程结构用特殊钢。 分类 一、耐候钢 定义： 以保证力学性能为主适当提高耐大气腐蚀性能以延长钢结构件使用寿命的一类刚。分为焊接结构用耐候钢和高耐候钢两类。 耐候钢是在钢中加入少量的合金元素，如Cu、Cr、P、Ni等，使其在金属基体表面上形成保护层，以提高钢材的耐候性能。为了改善钢的性能，可以加入一种或多种微量合金元素，但添加量应当要符合国际标准。 应用： 目前对焊接性要求不高的轻型结构件多采用较便宜的P-Cu系耐候钢。对于韧性和焊接性要求较高额结构件则采用Cr-Cu系耐候钢。 高强度钢主要用在车辆、桥梁、房屋、集装箱等结构的制造中，既满足了高腐蚀性又满足了好的成型性能和焊接性能。例如：我国开发研制的08CuPVRE 耐候钢已经批量用于铁路车辆制造和一些近海设施。 工艺要求 从消除夹杂物的有害影响和改善腐蚀性能两个角度入手，确定加入合金元素的量。 过高的稀土量没有什么意义，要选择合适的稀土含量。 双相区淬火可以得到较高的强韧性配合以及良好的成形性和焊接性。 加工变形可以影响耐候钢热处理时的组织变化。 二、表面处理钢材 定义： 钢材表面镀涂耐蚀合金或有机材料，既经济又显著提高其耐蚀能力。 因为刚的腐蚀都是从表面开始，整体合金化加入的合金元素，90%没有发挥作用，反而增加了成本，有时候还降低了性能，所以采用表面处理钢材。 分类 镀锌板 热镀锌板的平均耐蚀寿命为5~10年。 家电行业镀锌板镀层厚、耐蚀性能好、冲压性能高、生产成本低；采用了深冲电镀锌钢板或进口的深冲小锌花热镀锌板和合金化热镀锌板制作。 汽车用镀层板
耐磨钢的牌号有哪些？这应该是很多人客户都不是特别了解的，了解相关的牌号可以准确知道需要什么样的产品。本文就为大家介绍一下。 一般耐磨钢板牌号有：WNM360A、WNM360B、WNM360C、WNM400A、WNM400B、WNM400C。 超耐磨性钢板牌号有：WNM450A、WNM450B、WNM450C、WNM500A、WNM500B、WNM500C。 高韧性耐磨钢板有：WNM360D、WNM360E、WNM400D、WNM400E。 焊接性能高耐磨钢板：WNM360L。 耐磨钢板常用规格为3~120MM，宽度一般1500~2200MM。进口耐磨钢板板面一般为2000*6000和2200*5800MM。 耐磨钢材特点： 1、高耐磨性能：3-12㎜耐磨钢板厚度、耐磨层硬度可以达到hrc58-6 2、耐磨性能是15-20倍普通钢、低合金钢板性能的5到10倍以上,高铬铸铁的耐磨性是2-5倍以上，耐磨性远高于喷焊和热喷涂方法。 2、良好的冲击性能：
耐磨钢板是双层金属结构，是冶金结合层和衬底、高粘接强度，但在这个过程中吸收能量的影响，耐磨层不会脱落，可以应用到振动、冲击、强操作条件是减少铸造耐磨材料和陶瓷材料。 3、良好的耐热性能： 耐磨钢合金硬质合金有很强的稳定性在高温、耐磨钢板可用于500℃，温度可以定制生产其他特殊要求，可以满足1200℃的条件下使用；陶瓷、聚氨酯、聚合物等材料粘贴方式耐磨材料不能满足要求这么高的温度。 4、良好的连接性能： 耐磨钢基材是普通Q235钢板，保证耐磨钢的韧性和塑性，提供抵抗外力的强度，可以进行焊接，焊接、螺栓连接插头连接各种各样的方式和其他结构，如连接牢固，不容易脱落，连接方式比其他材料； 5、不错的选择性能： 耐磨钢板的厚度选择不同的基材，焊接不同的耐磨层，层数和厚度的合金可以获得不同厚度和不同用途的钢板，厚度可达30多个㎜； 6、良好的加工性能： 在装修设计中，耐磨钢可以被加工成不同规格尺寸的要求，可以进行加工、冷弯成型、焊接、折弯等，易于使用，可以点焊成型，使更改工作节约时间、方便维护，大大降低工作强度。
耐磨钢的组织研究及发展应用 摘要：本研究描述了几种新型耐磨钢的情况，包括国内外生产状况、研究现状及发展方向，其中重点介绍了准贝氏体高强耐磨钢、奥氏体耐磨钢及马氏体耐磨钢的组织结构及耐磨特点，用大量实验数据加以说明，如何获得最佳生产效果，并通过实用性指出耐磨钢开发应注重系列化和经济性。 关键词：耐磨钢；新型；发展方向；磨损研究 Abstract ：This study describes several new wear-resistant steel, including production situation at home and abroad, the present research situation and development direction, of which mainly introduces must bainite steel, high strength wear-resisting austenitic wear-resistant steel and martensite steel wear-resisting of organization structure and wear-resisting characteristics, with a lot of experimental data to illustrate, how to get the best production effect, and through the practical points out that wear-resisting steel development should pay attention to the series and economy. Keywords: Wear-resistant steel; New; Development direction; Wear research 1 前言 摩擦和磨损是与机械设备整个运转系统有关的复杂过程，影响因素很多，相应地减少摩擦和提高耐磨性的措施也是多方面。然而，摩擦和磨损毕竟是发生在材料的表面层，因此，材料本身的特性是一个最基本的影响因素。随着科学技术和国民经济的高速发展，机械设备的运转速度越来越高，受摩擦的零件被磨损的速度也越来越快，其使用寿命越来越成为影响现代设备（特别是高速运转的自动生产线）生产效率的重要因素。 据统计，机械装备及其零件的磨损所造成的经济损失占国民经济总产值4%左右。因此，解决磨损和延长部件的使用寿命成为设计、制造和使用各种机械设备时所需要考虑的首要问题，耐磨材料已成为影响现代生产效率的重要因素。 2 国内外生产现状 近几十年来，高强度耐磨钢的开发与应用发展很快。这类钢是在低合金高强度可焊接钢的基础上发展起来的，耐磨性能好，使用寿命可达传统结构钢板的数倍;生产工艺较简单，一般采用轧后直接淬火加回火，或通过控轧、控冷工艺进行强化。 国内能生产高强度耐磨钢的厂家主要有舞钢、武钢、宝钢、南钢等，主要品种为NM360～400。每年年消耗耐磨钢30万～60万t，通常使用的钢板厚度为6～80（100）mm。在耐磨钢生产工艺设备方面，国内先后从国外引进数条机械化自动化生产线，并发展了结合国情的新型工艺设备。同时，采用炉外精炼与连铸等炼钢工艺新技术，使产品的内在质量、外观质量和使用性能都得到明显提高，金属消耗大幅度降低。一些厂家产品已达到或超过国际水平，出口到东南亚、日本、南非、美国、澳大利亚等地［1］，如舞钢生产的硬度HB≥360级的可焊接高强度结构用耐磨钢板，所制造的设备适用于高磨损、高冲击的场合，也可作为屈服强度≥700 MPa的高强度结构钢使用。在不损失强度的前提下，钢板具有良好的冲击韧性及焊接性能，另外，沈重开发研制了硬度达HB 360的NMG360耐磨钢板，其性能指标基本达到国外同类产品水平［2］。 当前国外生产耐磨钢板的著名厂家和产品有：瑞典奥克隆德生产的HARDOX系列；德国迪林根的400V 和500V；德国蒂森克虏伯（TKS）的XAR400、XAR450、XAR500；日本JFE 的EH360、EH400 和EH500等。瑞典钢铁奥克隆德有限公司是SSAB瑞典钢铁集团的成员之一，拥有全球领先的淬火和回
GT35钢-高韧性粉末高速钢的特性和应用 （1）模具钢的特性新型含TiC硬质相的钢结硬质合金，是一种高韧性粉末高速钢，具有高耐磨粒磨损、、高韧性、高抗压强度，有较高的硬度和耐磨性，但不耐高温和腐蚀，淬火状态硬度69～73HRC，=1400～1800MPa，冲击韧性值6J／cm2。 强度σ bb 东莞弘超模具钢材钢结硬质合金是用粉末冶金的方法制造的铬钼合金钢，其中钢为黏结相，TIC为硬质相。它的性能介于钢与硬质合金之间，可进行淬火等热处理，因此加工硬质合金方便，而硬质比钢却高很多。 具有硬质合金的高硬度、高耐磨性及高耐腐蚀性，又具有钢的加工性、锻压性、焊接性及热处理性。 ⑵供货状态硬度38～46HRC。 ⑶典型化学成分（质量分数，%）C0.5、Cr2.0、Mo2.0、余为Fe，硬质相TIC的含量约为35％。 ⑷典型应用举例 ①可用于冷挤压模凹模，推荐硬度65～67HRC，模具寿命很高。每打光一次凹模，可连续拉伸1000件工件。而同样情况下，Cr12MoV 钢仅为数十件。 ②可用于钢板冷冲模具，当批量大于100万件，被冲材料为δ＜1mm的软态低碳钢板。 ③含80%镍的特殊合金材料，在退火状态的硬度值为130HBS，极易与模具表面发生强烈的咬合，采用Cr12MoV钢（硬度为59～61HRC）
制作的凹模，每拉伸十余件，模具表面就出现咬合拉毛现象；当使用特殊润滑剂以后，也只能拉伸数十件，只好将凹模卸下抛光，否则，将使工件拉毛；在采用CT35型钢结硬质合金制作凹模以后，硬度为65～67HRC，大大减少咬合倾向，每打光一次凹模，可连续拉伸近1000个工件。 ④适用于各种冷挤、冷冲、冷镦和冷剪模具。 ⑤镗杆、轧辊、液压工具及卡具、量具等。 ⑥重载荷、形状复杂的大、中型模具。
钢材韧性及断裂原因 用于各行业的钢材品种达数千种之多。每种钢材都因不同的性能、化学成分或合金种类和含量而具有不同的商品名称。虽然断裂韧性值大大方便了每种钢的选择，然而这些参数很难适用于所有钢材。 主要原因有： 第一，因为在钢的冶炼时需加入一定数量的某种或多种合金元素，成材后再经简单热处理便可获得不同的显微组织，从而改变了钢的原有性能； 第二，因为炼钢和浇注过程中产生的缺陷，特别是集中缺陷（如气孔、夹杂等）在轧制时极其敏感，并且在同一化学成分钢的不同炉次之间，甚至在同一钢坯的不同部位发生不同的改变，从而影响钢材的质量。 由于钢材韧性主要取决于显微结构和缺陷的分散（严防集中缺陷）度，而不是化学成分。所以，经热处理后韧性会发生很大变化。要深入探究钢材性能及其断裂原因，还需掌握物理冶金学和显微组织与钢材韧性的关系。 1.铁素体-珠光体钢断裂 铁素体-珠光体钢占钢总产量的绝大多数。它们通常是含碳量在0.05%～0.20%之间的铁-碳和为提高屈服强度及韧性而加入的其它少量合金元素的合金。 铁素体-珠光体的显微组织由BBC铁（铁素体）、0.01%C、可溶合金和Fe3C组成。在碳含量很低的碳钢中，渗碳体颗粒（碳化物）停留在铁素体晶粒边界和晶粒之中。但当碳含量高于0.02%时，绝大多数的Fe3C形成具有某些铁素体的片状结构，而称为珠光体，同时趋向于作为“晶粒”和球结（晶界析出物）分散在铁素体基体中。含碳量在0.10%～0.20%的低碳钢显微组织中，珠光体含量占10%～25%。 尽管珠光体颗粒很坚硬，但却能非常广泛地分散在铁素体基体上，并且围绕铁素体轻松地变形。通常，铁素体的晶粒尺寸会随着珠光体含量的增加而减小。因为珠光体球结的形成和转化会妨碍铁素体晶粒长大。因此，珠光体会通过升高d-1/2（d为晶粒平均直径）而间接升高拉伸屈服应力δy。 从断裂分析的观点看，在低碳钢中有两种含碳量范围的钢，其性能令人关注。一是含碳量在0.03%以下，碳以珠光体球结的形式存在，对钢的韧性影响较小；二是含碳量较高时，以球光体形式直接影响韧性和夏比曲线。 2.处理工艺的影响
第十三章低合金钢的焊接 13.1概述 低合金钢是在碳素钢的基础上添加一定量的合金化元素而成，其合金元素的质量分数一般不超过5%，用以提高钢的强度并保证其具有一定的塑性和韧性，或使钢具有某些特殊性能，如耐低温、耐高温或耐腐蚀等。常用来制作焊接结构的低合金钢可分为高强度钢、低温用钢、耐腐蚀用钢及珠光体耐热钢四种。 13.2低合金高强钢的焊接 其中高强度钢应用最广泛，按钢材的屈服强度及使用时的热处理状态又可分以下三种： a. 在热轧、控冷控轧及正火（或正火加回火）状态下焊接和使用，屈服强度为295～490MPa的低合金高强度结构钢。 b. 在调质状态下焊接和使用的，屈服强度为490～980Mpa的低碳低合金调质钢。 c.w（C）为0.25～0.50％，屈服强度为880～1176Mpa的中碳调质钢。 标准中钢的分类是按照钢的力学性能划分的。钢的牌号由代表屈服点的汉语拼音字母Q、屈服点数值、质量等级符号三个部分按顺序排序排列。按照钢的屈服强度，低合金高强度钢分5个强度等级，分别是295MPa、345MPa、390MPa、
420MPa及460MPa。每个强度等级又根据冲击吸收功要求分成A、B、C、D、E、5个质量等级，分别代表不同的冲击韧性要求。 低合金高强钢中w（C）一般控制在0.20%以下，为了确保钢的强度和韧性，通过添加适量的Mn、Mo等合金元素及V、Nb、Ti、Al、等微合金化元素，配合适当的轧制工艺或热处理工艺来保证钢材具有优良的综合力学性能。由于低合金高强度钢具有良好的焊接性、优良的可成形性及较低的制造成本，因此，被广泛地用于压力容器、车辆、桥梁、建筑、机械、海洋结构、船舶等制造中，已成为大型焊接结构中最主要的结构材料之一。 低合金高强钢的强化机理与碳素钢不同，碳素钢主要通过钢中的碳含量形成珠光体、贝氏体和马氏体来达到强化；而低合金高强钢的强化主要是通过晶粒细化、沉淀硬化及亚结构的变化来实现。 屈服强度为295～390MPa的低合金钢大多属于热轧钢，是靠合金元素锰的固溶强化获得高强度。如Q345，当Q345钢作为低温压力容器用钢或厚板结构时，为改善低温韧性，也可在正火处理后使用。Q345、Q390等微合金化低合金钢是在Q345钢基础上，加入少量可细化晶粒和沉淀强化的Nb （0.015%~0.06%）或V（0.02%~0.20%）。这些钢在热轧状态下性能不稳定，正火处理使其晶粒细化和碳化物均匀弥散析出，从而获得高的塑性和韧性。所以Q345、Q390钢在正火状态下使用更为合理。 屈服强度大于390MPa的低合金钢一般需要在正火或正火加回火状态下使用，如Q420等。正火处理后形成的碳、氮化合物以细小质点从固溶体沉淀析
低温钢材的韧性要求 （1）试验方法 低温压力容器及其受压元件所采用的钢材，必须进行低温夏比（V形缺口）冲击试验。 钢材的冲击试验方法，应符合GB 4159《金属低温夏比冲击试验方法》的有关规定。冲击试样按GB 2106《金属夏比V形缺口冲击试验方法》规定的 10mm×10mm×55mm标准试样。若无法制备标准试样时，也可采用 7.5mm×10mm×55mm、5mm×10mm×55mm的小尺寸试样，小尺寸试样的试样宽度一般应不小于钢材名义厚度的80%。试样的缺口应沿厚度方向（棒材沿径向）切取，并以3个试样为1组。 （2）取样规则 根据需要，钢材可按批进行冲击试验取样，其分批要求及试样截取应遵循以下规定。 ①钢板每批钢板由同一牌号、同一炉罐号、同一规格和同一热处理制度组成。每批钢板质量按厚度分类：6-16mm钢板应不大于15t；大于16mm钢板应不大于25t。每批取1组试样，试样方向为横向。 ②钢管每批钢管由同一牌号、同一炉罐号、同一规格和同一热处理制度组成。每批钢管按直径分类： 外直径大于351mm的钢管每批不超过50根；外直径小于或等于351mm 的钢管每一批不超过200根。在每批中的任意两根钢管上各取1组试样。 用于制造容器圆筒，且厚度大于16mm的钢管，按批抽10%，且不少于两根，每根取1组试样。 取样位置应靠近钢管内壁，一般为纵向，对大直径厚壁管可沿切向取样。缺口应沿厚度方向切取。
③锻件按照JB 4727《低温压力容器用碳素钢和低合金锻件》规定的取样数 量和取样部位切取试样。 ④钢棒每批钢棒由同一牌号、同一炉罐号、同一尺寸、同炉热处理组成。在经最终热处理的每批钢棒中任选两根，各取1组试样。试样方向为纵向，试样的纵轴应尽量位于钢棒半径的处。 （3）试验温度 低温压力容器用钢的冲击试验温度必须小于或等于容器或其受压元件的设计温度。当容器或其受压元件使用在低温应力工况时，钢材的冲击试验温度必须小于或等于调整后的设计温度。 （4）冲击功指标 钢材试验温度下的冲击功指标，按钢材标准规定的最低抗拉强度确定，具体要求必须满足表13-4的规定。小试样的冲击功指标根据试样宽度按比率缩减。 表13-4低温夏比（V形缺口）冲击试验最低冲击功规定值 钢材标准的最低抗拉强度 σb/Mpa ≤4503个试样的冲击功平均值钢材标准的最低抗拉 (10mm×10mm×55mm) 18强度σb/Mpa ＞515-6503个试样的冲击功平均值(10mm×10mm×55mm)27＞450-51520奥氏体钢焊接接头区31注： 1、试验温度下3个试样的冲击功平均值不得低于表中规定；其中单个试样的冲击功可小于平均值，但不得小于平均值的70%。
NM360 范围：属于耐磨钢板(耐磨板)系列。 叫法：耐磨三六零。 命名：N是耐(nai)M是磨(mo)两个中文汉字的第一个拼音字母，360则代表这种钢板的平均布氏硬度 热处理：高温回火，淬火+回火（调质） 应用：NM360耐磨钢板被广泛应用矿山机械、煤矿机械、环保机械、工程机械等，也常用作为屈服强度≥700MPa高强度结构钢使用。 作用：主要是在需要耐磨的场合或部位提供保护，使设备寿命更长，减少维修带来的检修停机，相应的减少资金的投入。 性能：屈服在800多，抗拉强度在1000上。 NM400 NM400是高强度耐磨钢板。NM400具有相当高的机械强度;其机械性能是普通低合金钢板的3倍到5倍;可显著提高机械相关部件的磨损耐性;因此提高机械的使用寿命,降低生产成本.该产品表面硬度 通常达到360～450HB。用于矿山及各种工程机械用耐磨易损件加工和制造等适用的结构钢板。
NM400是耐磨钢板的一种。NM—表示耐磨用途的“耐”和“磨”字汉语拼音首位字母400是布氏硬度值HB值。（400硬度值是广义的，国产NM400硬度值范围360-420。） NM400耐磨钢板广泛应用于工程机械、矿山机械、煤矿机械、环保机械、冶金机械等产品零部件。挖掘机、装载机、推土机铲斗板、刃板、侧刃板、刀片。破碎机衬板、叶片. 耐磨钢板交货状态分为：调质-淬火加回火 产地：舞钢、武钢、新钢 MN13 Mn13是高锰耐磨钢（HIGH MANGANESE STELL SCRAP）是抵抗强冲击、大压力物料磨损等耐磨材料中的最佳选择。高锰钢最大的特点有两个：一是外来冲击越大，其自身表层耐磨性越高；二是随着表面硬化层的逐渐磨损，新的加工硬化层会连续不断形成。Mn13扎制钢板对强冲击磨损和大应力磨损有极好的耐磨性能，在使用过程中不会出现破碎，而且具有便于切割、焊接、弯曲等易机械加工性能。传统使用的高铬铸铁仅仅对移动磨损有
超高强度钢 超高强度钢一般是指屈服强度大于1380MPa的高强度结构钢。20世纪40年代中期，美国用AISI4340结构钢通过降低回火温度，使钢的抗拉强度达到1600～1900MPa。50年代以后，相继研制成功多种低合金和中合金超高强度钢，如300M、D6AC和H一11钢等。60年代研制成功马氏体时效钢，逐步形成18Ni马氏体时效钢系列，70年代中期，美国研制成功高纯度HP310钢，抗拉强度达到2200MPa。法国研制的35NCDl6钢，抗拉强度大于1850MPa，而断裂韧度和抗应力腐蚀性能都有明显的改进。80年代初，美国研制成功AFl410二次硬化 型超高强度钢，在抗拉强度为1860MPa时，钢的断裂韧度达到160 MPa·m以上，AFl410 钢是目前航空和航天工业部门正在推广应用的一种新材料。 中国于50年代初研制成功30CrMnSiNi2A超高强度钢，抗拉强度为1700MPa。70年代初，结合中国资源条件，研制成功32Si2Mn2MoVA和40CrMnSiMoVA(GC一4)钢。1980年以来，从国外引进新技术，采用真空冶炼新工艺，先后研制成功45CrNiMoVA (D6AC)、34Si2MnCrMoVA (406A)、35CrNi4MoA、40CrNi2Si2MoVA(300M)和18Ni马氏体时效钢，成功地用于制做飞机起落架、固体燃料火箭发动机壳体和浓缩铀离心机简体等。目前超高强度钢已形成不同强度级别系列，在国防工业和经济建设中发挥着重要的作用。 现在，以改变合金成分提高超高强度钢的强度和韧性已很困难。发展超高强度钢的主要方向是开发新工艺、新技术，提高冶金质量，如采用真空冶炼技术，最大限度降低钢中气体和杂质元素含量，研制超纯净超高强度钢；通过多向锻造和形变热处理，改变钢的组织结构和细化晶粒尺寸，从而提高钢的强度和韧性，例如正在发展的相变诱发塑性钢(TRIP钢)等。 一超高强度钢的合金成分、组织和特性 (1)中碳低合金超高强度钢此类钢是通过淬火和回火处理获得较高的强度和韧性，钢的强度主要取决于钢中马氏体的固溶碳浓度。含碳量增加，钢的强度升高；而塑性和韧性相应降低。因此，在保证足够强度的原则下，尽可能降低钢中含碳量，一般含碳量在0.30～0.45％。钢中合金元素总量约在5％左右，Cr、Ni和Mn在钢中的主要作用是提高钢的淬透性，以保证较大的零件在适当的冷却条件下获得马氏体组织，Mo、W和v的主要作用是提高钢的抗回火能力和细化晶粒等。几种典型钢种的化学成分如表2·12．1。 该类钢通过淬火处理，在Ms点温度以下发生无扩散相变，形成马氏体组织。采用适宜的温度进行回火处理，析出ε—碳化物，改善钢的韧性，获得强度和韧性的最佳配合。提高回火温度(250—450℃回火)时，板条马氏体的ε—碳化物发生转变和残留奥氏体分解形成Fe3C渗碳体，钢的韧性明显下降，此现象称为回火马氏体脆性。产生此种回火脆性的原因主要是由于钢中的硫、磷等杂质元素在奥氏体晶界偏聚和渗碳体沿晶界分布，降低了晶界结合强度。300M钢等含有1.5％硅，能有效地仰制ε—碳化物转变和残留奥氏体分解，使钢的回火马氏体脆性温度提高到350～500℃。硅在钢中只能提高回火马氏体脆性区的温度，但
1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。 2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。硅量增加，会降低钢的焊接性能。 3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。 4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。 5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。 6、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。 7、镍(Ni)：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。 8、钼(Mo)：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变)。结构钢中加入钼，能提高机械性能。还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。 9、钛(Ti)：钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛，可避免晶间腐蚀。10、钒(V)：钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。 11、钨(W)：钨熔点高，比重大，是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。在工具钢加钨，可显著提高红硬性和热强性，作切削工具及锻模具用。 12、铌(Nb)：铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度，但塑性和韧性有所下降。在普通低合金钢中加铌，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。铌可改善焊接性能。在奥氏体不锈钢中加铌，可防止晶间腐蚀现象。 13、钴(Co)：钴是稀有的贵重金属，多用于特殊钢和合金中，如热强钢和磁性材料。 14、铜(Cu)：武钢用大冶矿石所炼的钢，往往含有铜。铜能提高强度和韧性，特别是大气腐蚀性能。缺点是在热加工时容易产生热脆，铜含量超过0.5%塑性显著降低。当铜含量小于0.50%对焊接性无影响。 15、铝(Al)：铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性，如作深冲薄板的08Al钢。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，铝与铬、硅合用，可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削
一直以来耐磨钢板被广泛应用于工作条件恶劣，要求强度高、采矿、建筑、农业、水泥生产、港口、耐磨性好的工程、电力及冶金等机械产品上，为了适应严酷的工作环境，提高设备的使用寿命，具有更好的强韧性耐磨钢板被使用，受到很多行业的认可。 其综合性能如下： 1.很高的耐磨性能： 耐磨钢板耐磨层厚度3-12㎜，耐磨性能是普通钢板的15-20倍以上，是低合金钢板性能5-10倍以上，是高铬铸铁耐磨性能2-5倍以上，耐磨性远远高于喷焊和热喷涂等方法。 2.较好的冲击性能： 耐磨钢板是双层金属结构，耐磨层和基材之间是冶金结合，结合强度高，可在受冲击的过程中吸收能量，耐磨层不会脱落，可以应用到振动、冲击较强的工况条件下，这一点是铸造耐磨材料和陶瓷材料所不及的。 3.很好的耐温性能： 耐磨钢板合金碳化物在高温下有很强的稳定性能，耐磨钢板可以在500℃内使用，其他
特殊要求温度可以定制生产，能够满足1200℃以内条件下使用；陶瓷、聚氨脂、高分子材料等采取粘贴方式耐磨材料无法满足如此高温要求。 4.很好的连接性能： 耐磨钢板基材是普通钢板，保证耐磨钢板具有韧性和塑性，提供抵抗外力的强度，可以采取焊接、塞焊、螺栓连接等多种方式和其他结构进行联系，连接牢固，不容易脱落，连接方式多于其他材料； 5.很好的选择性能： 耐磨钢板选择不同厚度基材，堆焊不同层数和厚度的合金耐磨层，可以得到不同厚度和不同用途的钢板，最大厚度可达到30㎜以上； 6.很好的加工性能： 耐磨钢板能够按要求加工成不同规格尺寸，可以进行加工、冷弯成型、焊接、弯曲等，方便使用；可以现场拼焊成型，使维修更换工作变得省时、方便，大大降低工作强度。 7.很好的性价格比：
钢材的基本技术性能 （一）强度 强度是材料在外力作用下抵抗度形和断裂的能力，也就是在受到外力后单位面积上所能承受的内力。强度是钢材的主要力学性能指标，主要包括屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、疲劳强度等。在公路工程方面，钢材的屈服强度和抗拉强度是要着重研究的对象。这两项力学指标可通过钢材拉力试验来确定，试验中还需测定钢材的其他拉伸性能，如规定比例极限、规定残余伸长应力、屈服点、伸长率、断面收缩率等。 （二）弹性和塑性 弹性是指钢材受到外力作用产生了变形，当去掉外力后能迅速恢复原来的形状和尺寸的能力。钢材的弹性是通过弹性极限、比例极限来反映的。 塑性是指钢材在外力作用下产生永久变形，但不会发生破坏的能力。钢材的塑性用伸长率和断面收缩率来表示。 （三）硬度 硬度是指钢材抵抗其他较硬物体压入的能力。硬度不是一个单纯的物理量，它是反映钢材的弹性、塑性和强度的综合性能指标。一般来说，钢材的硬度越高，其耐磨性也越好。 根据试验方法和适用范围的不同，硬度可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和肖式硬度等多种。在公路工程中，金属的硬度通常采用洛氏硬度和布氏硬度。（四）冲击韧性 冲击韧性是指钢材在瞬间动荷载作用下，抵抗破坏的能力。 钢材在不同的温度条件下，所测得的冲击韧性值不同，因此，冲击韧性分低温冲击韧性、高温冲击韧性和常温冲击韧性。 钢材的冲击韧性是指一定尺寸和形状的试样，在规定类型的试验机上受冲击荷载作用折断时，试样刻槽处单位横截面积上所消耗的冲击功。在公路工程中，主要研究钢材的常温冲击韧性。 （五）脆性 脆性是指钢材在受外力作用时，没有显著的变形而突然断裂的性质。根据温度条件的不同，钢材的脆性分热脆性和冷脆性两种。热脆性是指钢材在高温状态下所表现出的脆性特征；冷脆性指钢材在室温下，其塑性、韧性急剧降低，并使脆性转化温度有所升高的脆性特征。 钢材的脆性取决于其化学成分和组织结构。 钢材的热脆性是由硫元素引起的。硫在钢中以硫化铁（FeS）的形式存在，其塑性性能较差，并且形成熔点低(985℃)的硫化铁一铁(FeS—Fe)的共晶体存在于晶界处。当钢材在1000～l200℃高温条件下加工时，硫化铁—铁的共晶体会先于钢熔化，使晶体脱开而造成钢材的脆断。 钢材的冷脆性主要是由磷元素引起的。磷在钢中形成脆性很大的化合物磷化三铁P)。即使在常温状态下，含磷量高的钢材在外力作用下也很容易发生脆断。(Fe 3 钢材的脆性特征可通过不同条件下的弯曲试验来测定。 试件在规定的弯曲角度、弯心直径以及反复弯曲次数后，试件弯曲处不产生裂纹、断裂和起层等现象时即认为合格。 （六）焊接性能 焊接性能是指钢材的连接部分焊接后力学性能不低于焊件本身，能防止产生硬化脆裂和内应力过大等现象的性能。
钢材断裂的基本分析 用于各行业的钢材品种达数千种之多。每种钢材都因不同的性能、化学成分或合金种类和含量而具有不同的商品名称。虽然断裂韧性值大大方便了每种钢的选择，然而这些参数很难适用于所有钢材。主要原因有：第一，因为在钢的冶炼时需加入一定数量的某种或多种合金元素，成材后再经简单热处理便可获得不同的显微组织，从而改变了钢的原有性能；第二，因为炼钢和浇注过程中产生的缺陷，特别是集中缺陷（如气孔、夹杂等）在轧制时极其敏感，并且在同一化学成分钢的不同炉次之间，甚至在同一钢坯的不同部位发生不同的改变，从而影响钢材的质量。由于钢材韧性主要取决于显微结构和缺陷的分散（严防集中缺陷）度，而不是化学成分。所以，经热处理后韧性会发生很大变化。要深入探究钢材性能及其断裂原因，还需掌握物理冶金学和显微组织与钢材韧性的关系。 1. 铁素体-珠光体钢断裂 铁素体-珠光体钢占钢总产量的绝大多数。它们通常是含碳量在0.05%～0.20%之间的铁-碳和为提高屈服强度及韧性而加入的其它少量合金元素的合金。 铁素体-珠光体的显微组织由BBC铁（铁素体）、0.01%C、可溶合金和Fe3C组成。在碳含量很低的碳钢中，渗碳体颗粒（碳化物）停留在铁素体晶粒边界和晶粒之中。但当碳含量高于0.02%时，绝大多数的Fe3C形成具有某些铁素体的片状结构，而称为珠光体，同时趋向于作为“晶粒”和球结（晶界析出物）分散在铁素体基体中。含碳量在0.10%～0.20%的低碳钢显微组织中，珠光体含量占10%～25%。 尽管珠光体颗粒很坚硬，但却能非常广泛地分散在铁素体基体上，并且围绕铁素体轻松地变形。通常，铁素体的晶粒尺寸会随着珠光体含量的增加而减小。因为珠光体球结的形成和转化会妨碍铁素体晶粒长大。因此，珠光体会通过升高d-1/2（d为晶粒平均直径）而间接升高拉伸屈服应力δy。 从断裂分析的观点看，在低碳钢中有两种含碳量范围的钢，其性能令人关注。一是，含碳量在0.03%以下，碳以珠光体球结的形式存在，对钢的韧性影响较小；二是，含碳量较高时，以球光体形式直接影响韧性和夏比曲线。 2. 处理工艺的影响 实践得知，水淬火钢的冲击性能优于退火或正火钢的冲击性能，原因在于快冷阻止了渗碳体在晶界形成，并促使铁素体晶粒变细。 许多钢材是在热轧状态下销售，轧制条件对冲击性能有很大影响。较低的终轧温度会降低冲击转变温度，增大冷却速度和促使铁素体晶粒变细，从而提高钢材韧性。厚板因冷却速度比薄板慢，铁素体晶粒比薄板粗大。所以，在同样的热处理条件下厚板比薄板更脆性。因此，热轧后常用正火处理以改善钢板性能。 热轧也可生产各向异性钢和各种混合组织、珠光体带、夹杂晶界与轧制方向一致的定向韧性钢。珠光体带和拉长后的夹杂粗大分散成鳞片状，对夏比转变温度范围低温处的缺口韧性有很大影响。 3. 铁素体-可溶合金元素的影响
板条组织低合金钢中影响低温韧性的“有效晶粒尺寸” 沈俊昶罗志俊杨才福张永权 (钢铁研究总院，北京 100081) 摘要采用OM、SEM、TEM及EBSD等方法，对板条组织低合金钢精细组织结构进行研究，并测试了不同热处理条件下试验钢的低温韧性。研究过程中，从晶体学位向关系、亚单元对性能的定量影响规律、解理裂纹扩展路径的实际观察等三个方面分别研究控制低温韧性的“有效晶粒尺寸”。几个不同方面的研究结果均表明，板条块（block）是决定板条组织低合金钢低温韧性的最小亚单元，即block尺寸是影响低温韧性的“有效晶粒尺寸”。 关键词解理断裂低温韧性Block Packet EBSD 有效晶粒尺寸 引言 众所周知，韧性是反映材料塑性变形和断裂全过程中吸收能量的能力，韧性的本质是由钢的断裂方式决定的。工程上，一般将断裂方式按照断裂时有无宏观的塑性变形分为韧断和脆断两种类型。断裂的微观机制包括众多类型，对于低合金高强度来说，主要发生微孔聚集型和解理（或准解理）型两种穿晶断裂方式，如图1所示。 图1低合金高强度钢的两种典型断裂方式 目前关于断裂的本质尽管还存在很多争议，但是基本的观点是一致的。即韧断是由位错滑移引起的，以微孔聚集方式进行，对于体心立方金属来说，最易于滑移的是{110}晶面，当应力超过金属的屈服强度σt时，裂纹沿{110}面扩展发生韧断；而脆断则以解理断裂方式进行，此时在正应力的作用下断裂面沿一定的晶面正向分离，由于体心立方金属的{100}晶面正向结合强度低于其它晶面，因此当应力超过晶面正向结合强度（解理断裂强度σf）时，解理断裂裂纹沿着{100}晶面快速扩展，当{100}晶面方向改变时，解理裂纹的扩展受阻。
1．钢结构具有塑性和韧性好的特点，适用于。 2．建筑钢材有两种破坏形式，一种是破坏，另一种是破坏。 3．建筑钢材标准拉伸试验应具备的四个条件是：，，，。4．建筑钢材的强度设计指标。 5．反映钢材质量的五个指标是：，，，，。6．钢材中常见的冶金缺陷有：，，，。 7．碳素结构的钢牌号表示方法是由，，，。 8．塑性是指钢材受力时，在应力超过屈服点后，能产生显著的、而不立即断裂的性质。衡量钢材塑性好坏的主要指标是和。 9．Q235BF钢表示此钢材的屈服点为、、。 10. 钢结构所用的连接方法有：、、。 11. 螺栓连接有和。 12. 受剪螺栓连接的破坏可能有五种形式：、、、、。 13. 焊接残余应力分、、。 14. 螺栓排列应考虑下列要求：、、。 15. 轴心受力构件的强度计算以为极限状态。 16. 轴心受压构件可能以三种不同的形式丧失稳定而破坏：、、。 17. 对于轴心拉杆，主要依据控制截面；对于轴心压杆主要依据。 18. 钢梁的设计应满足、、、四个方面的要求。 19. 梁整体失稳的变形形态为：和。 20. 对一定的作用荷载，提高梁整体稳定的方法有二：、。 21. 引起梁腹板局部失稳的应力有：、、。 22. 梁翼缘板的局部稳定是由限制宽厚比来保证的，宽厚比限值的确定原则为。 23. 梁腹板横向加劲肋的最小间距是，最大间距是。 24. 偏压杆件荷载与柱中截面挠度曲线的上升段是的平衡阶段，下降段是平衡阶段。 25. 拉弯和压弯构件的强度计算以为极限状态。 26. 压弯钢柱，在弯矩作用平面内整体失稳的形式是，在弯矩作用平面外整体失稳的形式是。 27. 在压弯构件弯矩作用平面内的实用稳定计算公式中的N=0时，即为计算公式。 28. 在压弯构件弯矩作用平面外的稳定计算公式中的N=0时，相当于计算公式。 二、选择题 1.某构件破坏前变形不大，断口平齐并呈有光泽的晶粒装，破坏常发生在瞬间，则此构件的破坏属于（） A 塑性破坏 B 疲劳破坏 C 脆性破坏 D 剪切破坏 2.钢材经冷作硬化后，屈服点（），塑性（）。 A 降低 B 提高 C 不降低 D 0 3. 钢材的静力强度指标是（） A 弹性限f e B 强度限f u C 屈服点f y D比例限 4. 钢材的强度指标是（） A f a B f y C D a k 5. 钢材的f y和f v的关系是（） A f y=f v B f v= f y C f y = f v D 没关系 6. 影响钢材疲劳的主要因素这里有（）
实用文档之"NM360" 范围：属于耐磨钢板(耐磨板)系列。 叫法：耐磨三六零。 命名：N是耐(nai)M是磨(mo)两个中文汉字的第一个拼音字母，360则代表这种钢板的平均布氏硬度 热处理：高温回火，淬火+回火（调质） 应用：NM360耐磨钢板被广泛应用矿山机械、煤矿机械、环保机械、工程机械等，也常用作为屈服强度≥700MPa 高强度结构钢使用。 作用：主要是在需要耐磨的场合或部位提供保护，使设备寿命更长，减少维修带来的检修停机，相应的减少资金的投入。 性能：屈服在800多，抗拉强度在1000上。 NM400 NM400是高强度耐磨钢板。NM400具有相当高的机械强度;其机械性能是普通低合金钢板的3倍到5倍;可显著提高机械相关部件的磨损耐性;因此提高机械的使用寿命,降低生
产成本.该产品表面硬度通常达到360～450HB。用于矿山及各种工程机械用耐磨易损件加工和制造等适用的结构钢板。 NM400是耐磨钢板的一种。NM—表示耐磨用途的“耐”和“磨”字汉语拼音首位字母400是布氏硬度值HB值。（400硬度值是广义的，国产NM400硬度值范围360-420。）NM400耐磨钢板广泛应用于工程机械、矿山机械、煤矿机械、环保机械、冶金机械等产品零部件。挖掘机、装载机、推土机铲斗板、刃板、侧刃板、刀片。破碎机衬板、叶片. 耐磨钢板交货状态分为：调质-淬火加回火 产地：舞钢、武钢、新钢 MN13 Mn13是高锰耐磨钢（HIGH MANGANESE STELL SCRAP）是抵抗强冲击、大压力物料磨损等耐磨材料中
的最佳选择。高锰钢最大的特点有两个：一是外来冲击越大，其自身表层耐磨性越高；二是随着表面硬化层的逐渐磨损，新的加工硬化层会连续不断形成。Mn13扎制钢板对强冲击磨损和大应力磨损有极好的耐磨性能，在使用过程中不会出现破碎，而且具有便于切割、焊接、弯曲等易机械加工性能。传统使用的高铬铸铁仅仅对移动磨损有较好的耐磨性。Mn13轧制钢板可以有效降低设备易损件的使用成本并节省设备检修费用，提高成品竞争力。 本技术条件适用于厚度为6-20mm的Mn13钢板，如需热处理，规格为1*2m,如不需要热处理则钢板的有效宽度1500-2000mm,钢板长度≥5000mm 。 标准型的Mn13高锰钢又称Hadfield钢，是由英国人Hadfield于1882年发明的。其相关的国家标准和国际标准如下。我国高锰钢铸件的国家标准 (GB/T5680-1998)牌号有：ZGMn13-1、ZGMn13-2、ZGMn13-3、ZGMn13-4、ZGMn13-5；美国ASTM奥氏体锰钢铸件标准(ASTMA128/A128M-1993)钢号有：ASTM- A(UNS-J91109)、ASTM-B-1(UNS-J91119)、ASTM-B-2(UNS-J91129)、ASTM-B-3(UNS-J91139)、
低合金高强度结构钢牌号和性能 (1)牌号和化学成分见表3-10。 表3-10低合金高强度结构钢的牌号和化学成分 牌号等 级 化学成分(质量分数)(％) C ≤ M n S i ≤ P ≤ S ≤ V N b Ti A l ≥ C r ≤ Ni≤ Q 2 9 5 A O . 1 6 . 8 ～ 1 . 5 . 5 5 . 4 5 . 4 5 . 2 ～ O . 1 5 . 1 5 ～ O . 6 O .0 2 ～ 0. 2 0 B . 4 O . 4 Q 3 4 5 A O . 2 1 . ～ 1 . 6 . 5 5 . 4 5 O . 4 5 . 2 ～ O . 1 5 . 1 5 ～ O . 6 0. 2 ～ O .2 B O . 4 O . 4 C . 3 5 . 3 5 O . 1 5 D O . 1 8 . 3 O . 3 O . 1 5 E . 2 5 O . 2 5 O . 1 5
Q 3 9 0 A . 2 1 . ～ 1 . 6 O . 5 5 . 4 5 . 4 5 O . 2 ～ O . 2 O . 1 5 ～ . 6 O .0 2 ～ O .2 O . 3 0.70 B O . 4 O . 4 O . 3 O.70 C O . 3 5 O . 3 5 O . 1 5 . 3 O.70 D O . 3 . 3 . 1 5 O . 3 0.70 E . 2 5 O . 2 5 O . 1 5 O . 3 0.70 Q 4 2 0 A O . 2 1 . ～ 1 . 7 O . 5 5 O . 4 5 O . 4 5 O . 2 ～ . 2 O . 1 5 ～ . 6 0. 2 ～ O .2 O . 4 O.70 B . 4 O . 4 O . 4 O.70 C O . 3 5 O . 3 5 . 1 5 . 4 O.70 D O . 3 . 3 . 1 O . 4 O.70