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钢结构对钢材性能有怎样的要求

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钢结构对钢材性能有怎样的要求

发布日期:2021-11-30 作者: 点击:

  炭是所有钢中的重要元素之一,而碳素结构钢是除铁之外的主要元素。碳素是形成钢强度的主要成分,钢的强度随碳含量的增加而增加,但塑性和韧性降低,冷弯性、焊接性、抗锈性等都有所降低。影响钢结构性能的因素是什么?欲知更多西安钢结构原理,请到西安钢结构公司查询。以碳含量来区分,碳钢的含量小于0.25%是低碳钢,中碳钢在0.25%和0.6%之间,高碳钢在0.6%之间。当合碳量大于0.3%时,钢的拉伸强度很高,但没有明显的屈服点,塑性极小。当碳含量超过.02%时,钢的焊接性能开始下降。所以,规范推荐的钢,含碳量均不超过0.22%,而对焊接结构要求严格控制在0.2%以内。


  硫磺是有害元素,通常以硫化铁的形式存在于钢中。在800~1000℃的高温下,硫化铁会熔化,使钢脆化,因此在焊接和热加工过程中很容易产生热裂,这就是所谓的热脆性。另外,硫磺对钢铁材料的冲击韧性、疲劳强度、防锈性及焊接性能都有影响。非金属硫化物夹杂物经过热轧处理后,在厚板上也会产生局部分层。焊接接头受拉时,在板厚方向上受拉时会产生分层撕裂破坏。因此要严格控制钢中的硫含量,随着钢牌号和质量等级的提高,硫含量由0.05%依次降全0.025%,厚方向性能钢板(抗层状撕裂钢板)的台硫量限制在0.01%以下。


  磷能提高钢的强度和抗锈性,但对钢的塑性、韧性、冷弯性及焊接性能产生了严重影响,尤其在低温条件下,促使钢材脆化的现象尤为明显。所以,对含磷量也要严格控制,随钢牌号和质量等级的增加,含磷量从0.045%依次下降到0.025%。但在采用特定的熔炼工艺时,可以将磷作为合金元素用于制备含磷低合金钢,此时含磷量在0.12%~0.13%之间。


  锰属有益元素,在普通碳钢中属弱脱氧剂,能提高钢的强度,消除琉钢热脆影响,改善钢的冷脆性,但不会使塑性、韧性明显下降。该合金的含量为0.8%~1.8%,是我国低合金钢的主要合金元素。但是,锰不利于焊接,所以含量不宜过高。


  硅属有益元素,在普通碳钢中是一种强脱氧剂,经常与锰一起除氧,生产出镇静钢。在塑性、韧性、冷弯、焊接性能等方面,硅量适宜,可细化品粒,提高钢的强度;普通镇静钢中硅含量为0.12%~0.30%,低合金钢为0.2%~0.55%。硅量过高会使焊接性能恶化,抗锈蚀。


  在钢中形成微细碳化物,加入适量钒、铌、钛等元素后,可以细化晶粒并分散强化,从而提高钢的强度与韧性,同时保持良好的塑性。


  铝系强脱氧剂,也细化了晶粒,可以提高钢的强度和低温韧性,在对低温冲击韧性要求合格保证的低音金钢中,其含量不小于0.015%。


  铬-镍是一种合金元素,提高了钢的强度,用于Q390及以上牌号的钢中,但应对其含量加以限制,以免影响钢的其它性能。


  铜和铬、镍、钼等合金元素能在金属基体表面形成保护层,提高了钢对大气的耐蚀能力,同时又能保证钢材的可焊性。国内焊接结构用耐候钢中铜的含量为0.20%~0.40%。


  稀土元素(RE)在低合金钢中的含量为0.02%~0.20%,RE可以提高钢的抗氧化能力,并改善其它性能。


  氧气、氮气是有害元素。氧和硫使钥热脆,氮的影响与磷的作用相似,所以其含量都要严格控制。但是,当与合金组分配合时,氮可以作为一种合金元素来提高低合金钢的强度和抗腐蚀性能,如九江长江大桥上成功应用的一种15MnVN钢,即Q420中的含氮钢,其氮含量控制在0.010%~0.020%之间。


  氢气是一种有害元素,在钢中呈极不稳定的原子状态,随着温度的下降,其溶解度随着温度的下降而下降,通常在结构疏松区富集孔洞、晶格错位及晶界富集,生成氢分子,产生巨大的内压力,导致钢材开裂,称为氢脆。氢脆是一种延迟性破坏,在有拉应力的情况下,往往要经历一定的孕育发展阶段。裂口表面常可见白色点,即氢白点。由于含硫、含磷较少,碳含量较低,对氢脆敏感。钢材的强度等级越高,对氢脆越敏感。


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