二次正火温度对B+级钢低温韧性的影响

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焊后热处理对09MnNiDR低温钢焊接性能的影响

LYU Zhongguang, AN Junru, HE Shijun, ZHAO Siqi
渊Second Construction Limited Corporation of CNPC, Lanzhou 730060, China冤
Abstract: In order to study the influence of different post weld heat treatment methods on the welding performance of 09MnNiDR low temperature steel, the welding process of different post weld heat treatment methods was studied by using the electrode arc welding method. The test results show that the impact toughness of 09MnNiDR low temperature steel after welding and normalizing treatment is unqualified. After normalizing and tempering treatment, the grain is refined, the structure is homogenized, and the impact toughness is improved, which can meet the requirements of process and performance. The reasonable welding process and post weld heat treatment method are selected through the test, and the feasibility of the welding process and normalizing + tempering heat treatment method is effectively evaluated after many times of verification, which provides a reliable basis for the preparation of welding process documents for low temperature equipment. Key words: 09MnNiDR; welding of low temperature steel; post weld heat treatment

焊接冶金学重点答案

（2）、工艺因素：焊接方法、焊接参数、预热、后热及焊后热处理等。
（3）结构因素：主要有焊接结构和焊接接头的设计形式。
1）其影响主要表现在热的传递和力的状态方面；
2）改善措施：减小接头刚度、减少交叉焊缝，避免焊缝过于密集以及减少造成应力集中的各种因素。
（4）焊接结构的使用条件：
焊接结构的工作温度（高温、低温）;
碳当量公式没有考虑元素之间的交互作用，也没有考虑板厚、结构拘束度、焊接工艺、含氢量等因素的影响。因而用碳当量评价焊接性是比较粗略的，使用时应注意条件
2）焊接冷裂纹敏感系数
(1）不仅包括了母材的化学成分，又考虑了熔敷金属含氢量与拘束条件的作用。
(2）根据Pc值可以通过经验公式求出斜y坡口对接裂纹试验条件下，为了防止冷裂纹所需要的最低预热温度To(℃):
（二）间接推算类：碳当量法、冷裂纹敏感指数Pc法、HAZ最高硬度法等
（三）使用性能试验类：力学性能试验、耐压试验等
3-2:选择或制定焊接性试验方法的原则:１)针对性与可比性原则：焊接性试验的条件要尽量与实际焊接时的条件相一致２)可靠性原则：焊接性试验的结果要稳定可靠，具有较好的再现性３)注意试验方法的经济性原则
To=1440 Pc-392()通常的讲就是对冷裂纹发生可能的敏感程度或指标。一般和碳当量同步的，其值越高，裂纹倾向就越大，一般碳当量公式计算结果大于等于0.45 即有冷裂纹的倾向。此外表面硬度越高，裂纹倾向也越大。
3、焊接性的试验方法分类？
焊接性试验方法分类：（一）、直接模拟试验类：１）焊接冷裂纹试验２）焊接热裂纹试验３）再热裂纹试验４）层状撕裂试验５）应力腐蚀裂纹试验６）脆性断裂试验
(二)中碳钢调质状态下焊接时的工艺特点
(1)当必须在调质状态下进行焊接时，除了裂纹外，热影响区的主要问题是：高碳马氏体引起的硬化和脆化；高温回火区软化引起的强度降低。

正火，退火，淬火，回火分别对金属材料性能的影响

正⽕，退⽕，淬⽕，回⽕分别对⾦属材料性能的影响退⽕和回⽕的区别退⽕与回⽕的区别在于：（简单地说，退⽕就是不要硬度，回⽕还保留⼀定硬度）。

回⽕：⾼温回⽕所得组织为回⽕索⽒体。

回⽕⼀般不单独使⽤，在零件淬⽕处理后进⾏回⽕，主要⽬的是消除淬⽕应⼒，得到要求的组织，回⽕根据回⽕温度的不同分为低温、中温和⾼温回⽕。

分别得到回⽕马⽒体、屈⽒体和索⽒体。

其中淬⽕后进⾏⾼温回⽕相结合的热处理称为调质处理，其⽬的是获得强度，硬度和塑性，韧性都较好的综合机械性能。

因此，⼴泛⽤于汽车，拖拉机，机床等的重要结构零件，如连杆，螺栓，齿轮及轴类。

回⽕后硬度⼀般为HB200－330。

退⽕：退⽕过程中发⽣得是珠光体转变，退⽕的主要⽬的是使⾦属内部组织达到或接近平衡状态，为后续加⼯和最终热处理做准备。

去应⼒退⽕是为了消除由于塑性形变加⼯、焊接等⽽造成的以及铸件内存在的残余应⼒⽽进⾏的退⽕⼯艺。

锻造、铸造、焊接以及切削加⼯后的⼯件内部存在内应⼒，如不及时消除，将使⼯件在加⼯和使⽤过程中发⽣变形，影响⼯件精度。

采⽤去应⼒退⽕消除加⼯过程中产⽣的内应⼒⼗分重要。

去应⼒退⽕的加热温度低于相变温度，因此，在整个热处理过程中不发⽣组织转变。

内应⼒主要是通过⼯件在保温和缓冷过程中⾃然消除的。

为了使⼯件内应⼒消除得更彻底，在加热时应控制加热温度。

⼀般是低温进炉，然后以100℃/h左右得加热速度加热到规定温度。

焊接件得加热温度应略⾼于600℃。

保温时间视情况⽽定，通常为2～4h。

铸件去应⼒退⽕的保温时间取上限，冷却速度控制在（20～50）℃/h，冷⾄300℃以下才能出炉空冷。

时效处理可分为⾃然时效和⼈⼯时效两种⾃然时效是将铸件置于露天场地半年以上，便其缓缓地发⽣，从⽽使残余应⼒消除或减少，⼈⼯时效是将铸件加热到550～650℃进⾏去应⼒退⽕，它⽐⾃然时效节省时间，残余应⼒去除较为彻底。

什么叫回⽕？回⽕是将淬⽕后的⾦属成材或零件加热到某⼀温度，保温⼀定时间后，以⼀定⽅式冷却的热处理⼯艺，回⽕是淬⽕后紧接着进⾏的⼀种操作，通常也是⼯件进⾏热处理的最后⼀道⼯序，因⽽把淬⽕和回⽕的联合⼯艺称为最终热处理。

钢的热处理及硬度测定

钢的热处理及硬度测定一、实验目的1.了解钢的基本热处理工艺。

2.了解布氏和洛氏硬度计的主要原理、结构及操作方法。

3.了解不同的热处理工艺对钢的性能的影响。

二、实验原理热处理是充分发挥金属材料性能潜力的重要方法之一。

其工艺特点是把钢加热到一定温度，保温一段时间后，以某种速度冷却下来，通过改变钢的内部组织来改善钢的性能，其基本工艺包括退火、正火、淬火和回火等。

金属的硬度是材料表面抵抗硬物压入而引起塑性变形的能力。

硬度越大，表明金属抵抗塑性变形的能力越大，材料产生塑性变形就越困难。

硬度是金属材料一项重要的力学性能指标。

硬度的试验方法很多，其中常用的有布氏法、洛氏法和维氏法三种硬度试验方法。

1.钢的退火、正火、淬火和回火钢的退火通常是将钢加热到临界温度1Ac 或3Ac 线以上，保温后缓慢地随炉冷却的一种热处理工艺。

钢经退火处理后，其组织比较接近平衡状态，硬度较低（约180~22OHBS ），有利于进行切削加工。

钢的正火是将钢加热到3Ac 或cm Ac 线以上30~50℃，保温后在空气中冷却的一种热处理工艺。

由于冷却速度稍快，与退火组织相比，所形成的珠光体片层细密，故硬度有所提高。

对低碳钢来说，正火后提高硬度可改善其切削加工性能，降低加工表面的粗糙度；对高碳钢来说，正火可以消除网状渗碳体，为球化退火和淬火作准备。

钢的淬火就是将钢加热到3Ac 或1Ac 线以上30~50℃，保温后在不同的冷却介质中快速冷却，从而获得马氏体和（或）贝氏体组织的一种热处理工艺。

马氏体的硬度和强度都很高，特别适用于有较高耐磨性能要求的工模具材料。

淬火工艺包括三个重要参数，淬火加热温度、保温时间和冷却速度。

淬火加热温度过高时晶粒容易长大，而且还会产生氧化脱碳等缺陷，加热温度过低则会因组织中存在铁素体或珠光体而导致材料硬度不足。

保温时间与钢的成分、工件的形状、尺寸及加热介质等因素有关，一般可按照经验公式加以估算，保温时间过长或过短都会对钢的组织及性能造成不利的影响。

钢的热处理及其对组织和性能的影响

钢的热处理及其对组织和性能的影响一、实验目的1．熟悉钢的几种基本热处理操作（退火、正火、淬火及回火）；2．研究加热温度、冷却速度及回火温度等主要因素对碳钢热处理后性能的影响；3．观察和研究碳素钢经不同形式热处理后显微组织的特点；4．了解材料硬度的测定方法，学会正确使用硬度计。

二、实验概述钢的热处理就是利用钢在固态范围内的加热、保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所需要的物理、化学、机械和工艺性能的一种操作。

普通热处理的基本操作有退火、正火、淬火、回火等。

加热温度、保温时间和冷却方式是热处理最重要的三个基本工艺因素。

正确合理选择这三者的工艺规范，是热处理质量的基本保证。

1.加热温度选择（1）退火加热温度一般亚共析钢加热至A C3＋(20～30)℃（完全退火）；共析钢和过共析钢加热至A C1＋(20～30)℃（球化退火），目的是得到球化体组织，降低硬度，改善高碳钢的切削性能，同时为最终热处理做好组织准备。

（2）正火加热温度一般亚共析钢加热至A C3＋(30～50)℃；过共析钢加热至A Cm＋(30～50)℃，即加热到奥氏体单相区。

退火和正火加热温度范围选择见图3-1。

图1 退火和正火的加热温度范围图2 淬火的加热温度范围（3）淬火加热温度一般亚共析钢加热至A C3＋(30～50)℃；共析钢和过共析钢则加热至A C1＋(30～50)℃，加热温度范围选择见图3-2。

淬火按加热温度可分为两种：加热温度高于A C3时的淬火为完全淬火；加热温度在A C1和A C3（亚共析钢）或A C1和A CCm（过共析钢）之间是不完全淬火。

在完全淬火时，钢的淬火组织主要是由马氏体组成；在不完全淬火时亚共析钢得到马氏体和铁素体组成的组织，过共析钢得到马氏体和渗碳体的组织。

亚共析钢用不完全淬火是不正常的，因为这样不能达到最高硬度。

而过共析钢采用不完全淬火则是正常的，这样可使钢获得最高的硬度和耐磨性。

在适宜的加热温度下，淬火后得到的马氏体呈细小的针状；若加热温度过高，其形成粗针状马氏体，使材料变脆甚至可能在钢中出现裂纹。

机械工程材料试题及答案

机械⼯程材料试题及答案机械⼯程材料A卷标准答案⼀、名词解释：（１０分）１、固溶强化：固溶体溶⼊溶质后强度、硬度提⾼，塑性韧性下降现象。

２、加⼯硬化：⾦属塑性变形后，强度硬度提⾼的现象。

２、合⾦强化：在钢液中有选择地加⼊合⾦元素，提⾼材料强度和硬度４、热处理：钢在固态下通过加热、保温、冷却改变钢的组织结构从⽽获得所需性能的⼀种⼯艺。

５、细晶强化：晶粒尺⼨通过细化处理，使得⾦属强度提⾼的⽅法。

⼆、选择适宜材料并说明常⽤的热处理⽅法（30分）三、（20分）车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—58，其余地⽅为HRC20—25，其加⼯路线为：下料锻造正⽕机加⼯调质机加⼯（精）轴颈表⾯淬⽕低温回⽕磨加⼯指出：1、主轴应⽤的材料：45钢2、正⽕的⽬的和⼤致热处理⼯艺细化晶粒，消除应⼒；加热到Ac3＋50℃保温⼀段时间空冷3、调质⽬的和⼤致热处理⼯艺强度硬度塑性韧性达到良好配合淬⽕＋⾼温回⽕4、表⾯淬⽕⽬的提⾼轴颈表⾯硬度5．低温回⽕⽬的和轴颈表⾯和⼼部组织。

去除表⾯淬⽕热应⼒，表⾯M＋A’⼼部S回四、选择填空（20分）１．合⾦元素对奥⽒体晶粒长⼤的影响是（d）（a）均强烈阻⽌奥⽒体晶粒长⼤（b）均强烈促进奥⽒体晶粒长⼤（c）⽆影响（d）上述说法都不全⾯２．适合制造渗碳零件的钢有（c）。

（a）16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A （b）45、40Cr、65Mn、T12（c）15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi３．要制造直径16mm的螺栓，要求整个截⾯上具有良好的综合机械性能，应选⽤（c ）（a）45钢经正⽕处理（b）60Si2Mn 经淬⽕和中温回⽕（c）40Cr钢经调质处理4．制造⼿⽤锯条应当选⽤（a ）（a）T12钢经淬⽕和低温回⽕（b）Cr12Mo钢经淬⽕和低温回⽕（c）65钢淬⽕后中温回⽕5．⾼速钢的红硬性取决于（b ）（a）马⽒体的多少（b）淬⽕加热时溶⼊奥⽒体中的合⾦元素的量（c）钢中的碳含量6．汽车、拖拉机的齿轮要求表⾯⾼耐磨性，中⼼有良好的强韧性，应选⽤（c ）（a）60钢渗碳淬⽕后低温回⽕（b）40Cr淬⽕后⾼温回⽕（c）20CrMnTi渗碳淬⽕后低温回⽕7．65、65Mn、50CrV等属于哪类钢，其热处理特点是（c ）（a）⼯具钢，淬⽕+低温回⽕（b）轴承钢，渗碳+淬⽕+低温回⽕（c）弹簧钢，淬⽕+中温回⽕8. ⼆次硬化属于（d）（a）固溶强化（b）细晶强化（c）位错强化（d）第⼆相强化9. 1Cr18Ni9Ti奥⽒体型不锈钢，进⾏固溶处理的⽬的是（b）（a）获得单⼀的马⽒体组织，提⾼硬度和耐磨性（b）获得单⼀的奥⽒体组织，提⾼抗腐蚀性，防⽌晶间腐蚀（c）降低硬度，便于切削加⼯１０.推⼟机铲和坦克履带板受到严重的磨损及强烈冲击，应选择⽤（b ）（a）20Cr渗碳淬⽕后低温回⽕（b）ZGMn13—3经⽔韧处理（c）W18Cr4V淬⽕后低温回⽕五、填空题(20分)1、马⽒体是碳在a-相中的过饱和固溶体，其形态主要有板条马⽒体、⽚状马⽒体。

提高1.0619、WCB、LCC和1.6220钢热处理后的硬度即抗拉强度有利于提高低温冲击功

提⾼1.0619、WCB、LCC和1.6220钢热处理后的硬度即抗拉强度有利于提⾼低温冲击功提⾼1.0619、WCB、LCC和1.6220钢热处理后的硬度即抗拉强度有利于提⾼低温冲击功M 穆振远洛阳重诺机械制造有限公司(原洛阳机车⼯⼚热处理) 471822摘要：本⽂通过对中，美，德，⽇和俄罗斯标准中关于C、C-Mn压⼒容器⽤钢的抗拉强度（Rm）规定上限的⽐较，结合现场进⾏的⼤量随炉热处理试样⼒学性能的统计分析，论述了德标1.0619（GP240GH）中规定了Rm上限（600Mpa），是不利于提⾼材料的⼒学性能和使⽤性能的，⽽且也降低了加⼯性能和不便热处理组织⽣产。

中、⽇和俄标准中不设Rm上限，这有利于挖掘材料的潜⼒，提⾼材料的使⽤性能并节能。

⽂章中提供了⼤量⽣产实验结果的图和表说明，提⾼硬度有利于提⾼低温冲击功⽔平。

关键词：热处理；硬度；抗拉强度（Rm）上限；冲击功；1.0619；WCB；LCC；1.6220 Analyzing Upper Limit Rm of Steels (C, C-Mn) for Pressure Vessel in Several Countries MuZhe-yua (Luoyang Zhongnuo Machinery Manufacturing Co., Ltd 471822, China) Abstract：The author has performed and analyzed tremendous statistics of mechanical properties for test bar along with heat treating furnace. Compared with different standards of Rm (tensile strength) of steels (C, C-Mn) for pressure vessel in China, United States, Germany, Japan and Russia, German standard 1.0619(GP240GH) upper limit Rm is 600 Mpa that is the lowest standard. This upper limit Rm is not conductive to improve mechanical and material performance, reducing processing performance, and increasing inconveniences of Heat Treatment process. However, Chinese, Japanese, and Russian standards, without upper limit Rm, are easier to improve material and mechanical properties, and saving energy. When standards could not be changed, users could choose higher level standards.Key words: tensile strength（Rm）upper limit；Akv；1.0619；WCB；LCC；1.62201、⼏个国家Rm上限规定情况：⽣产中常⽤的⾼温阀门⽤钢有WCB、WCC和1.0619，低温LCB、LCC、1.6220和20гл。

常见金属热处理参考

一、常见热处理方法名称操作方法目的应用退火将钢件加热到Ac3+30~50度或Ac1+30~50度或Ac1以下的温度（可以查阅有关资料）后，一般随炉温缓慢冷却。

1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压力加工性能；2.细化晶粒，改善力学性能，为下一步工序做准备；3.消除冷、热加工所产生的内应力。

1.适用于合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速钢的锻件、焊接件以及供应状态不合格的原材料；2.一般在毛坯状态进行退火。

正火将钢件加热到Ac3或Accm 以上30~50度，保温后以稍大于退火的冷却速度冷却。

1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压力加工性能；2.细化晶粒，改善力学性能，为下一步工序做准备；3.消除冷、热加工所产生的内应力。

正火通常作为锻件、焊接件以及渗碳零件的预先热处理工序。

对于性能要求不高的低碳的和中碳的碳素结构钢及低合金钢件，也可作为最后热处理。

对于一般中、高合金钢，空冷可导致完全或局部淬火，因此不能作为最后热处理工序。

淬火将钢件加热到相变温度Ac3或Ac1以上，保温一段时间，然后在水、硝盐、油、或空气中快速冷却。

淬火一般是为了得到高硬度的马氏体组织，有时对某些高合金钢（如不锈钢、耐磨钢）淬火时，则是为了得到单一均匀的奥氏体组织，以提高耐磨性和耐蚀性。

1.一般用于含碳量大于百分之零点三的碳钢和合金钢；2.淬火能充分发挥钢的强度和耐磨性潜力，但同时会造成很大的内应力，降低钢的塑性和冲击韧度，故要进行回火以得到较好的综合力学性能。

回火将淬火后的钢件重新加热到Ac1以下某一温度，经保温后，于空气或油、热水、水中冷却。

1.降低或消除淬火后的内应力，减少工件的变形和开裂；2.调整硬度，提高塑性和韧性，获得工作所要求的力学性能；3.稳定工件尺寸。

1.保持钢在淬火后的高硬度和耐磨性时用低温回火；在保持一定韧度的条件下提高钢的弹性和屈服强度时用中温回火；以保持高的冲击韧度和塑性为主，又有足够的强度时用高温回火；2.一般钢尽量避免在230~280度、不锈钢在400~450度之间回火，因为这时会产生一次回火脆性。

控制轧制、控制冷却工艺

控制轧制、控制冷却⼯艺控制轧制、控制冷却⼯艺技术1.1 控制轧制⼯艺控制轧制⼯艺包括把钢坯加热到适宜的温度，在轧制时控制变形量和变形温度以及轧后按⼯艺要求来冷却钢材。

通常将控制轧制⼯艺分为三个阶段，如图 1.1所⽰[2]：(1>变形和奥⽒体再结晶同时进⾏阶段，即钢坯加热后粗⼤化了的γ呈现加⼯硬化状态，这种加⼯硬化了得奥⽒体具有促使铁素体相变形变形核作⽤，使相变后的α晶粒细⼩；(2> (γ+α>两相区变形阶段，当轧制温度继续降低到Ar3温度以下时，不但γ晶粒，部分相变后的α晶粒也要被轧制变形，从⽽在α晶粒内形成亚晶，促使α晶粒的进⼀步细化。

图1.1控制轧制的三个阶段(1>—变形和奥⽒体再结晶同时进⾏阶段；(2>—低温奥⽒体变形不发⽣再结晶阶段；(3>—<γ+α）两相区变形阶段。

1.2 控制轧制⼯艺的优点和缺点控制轧制的优点如下：1．可以在提⾼钢材强度的同时提⾼钢材的低温韧性。

采⽤普通热轧⽣产⼯艺轧制16Mn钢中板，以18mm厚中板为例，其屈服强度σs≤330MPa，-40℃的冲击韧性A k≤431J，断⼝为95%纤维状断⼝。

当钢中加⼊微量铌后，仍然采⽤普通热轧⼯艺⽣产时，当采⽤控制轧制⼯艺⽣产时，-40℃的A k值会降低到78J以下，然⽽采⽤控制轧制⼯艺⽣产时。

然⽽采⽤控制轧制⼯艺⽣产时-40℃的A k值可以达到728J以上。

在通常热轧⼯艺下⽣产的低碳钢α晶粒只达到7~8级，经过控制轧制⼯艺⽣产的低碳钢α晶粒可以达到12级以上<按ASTM标准），通过细化晶粒同时达到提⾼强度和低温韧性是控轧⼯艺的最⼤优点。

2．可以充分发挥铌、钒、钛等微量元素的作⽤。

在普通热轧⽣产中，钢中加⼊铌或钒后主要起沉淀强化作⽤，其结果使热轧钢材强度提⾼、韧性变差，因此不少钢材不得不进⾏正⽕处理后交货。

当采⽤控制轧制⼯艺⽣产时，铌将产⽣显著的晶粒细化和⼀定程度的沉淀强化，使轧后的钢材的强度和韧性都得到了很⼤提⾼，铌含量⾄万分之⼏就很有效，钢中加⼊的钒，因为具有⼀定程度的沉淀强化的同时还具有较弱的晶粒细化作⽤，因此在提⾼钢材强度的同时没有降低韧性的现象。

q420b碳素钢适用温度解释说明

q420b碳素钢适用温度解释说明1. 引言1.1 概述本文旨在研究和解释q420b碳素钢的适用温度范围。

q420b碳素钢作为一种高强度钢材，在许多工业领域中被广泛应用，如建筑、航空航天、汽车制造等。

了解并确定合适的工作温度对于确保钢材的性能和可靠性至关重要。

因此，本文将探讨影响q420b碳素钢适用温度范围的因素，并分析研究结果。

1.2 文章结构本文共分为五个主要部分。

首先是引言部分，介绍文章的背景和目的。

其次是正文部分，将详细论述q420b碳素钢的特性和热处理特性，以及温度对其强度和韧性的影响。

接下来，我们将重点讨论q420b碳素钢的适用温度范围，并阐述不同应用场景下的温度要求与限制。

然后，我们会分析影响q420b碳素钢适用温度的因素，包括合金元素含量、不同加工工艺以及外部环境因素等。

最后，在结论部分，对q420b碳素钢的适用温度进行总结与讨论，并提出对相关领域的应用意义和建议。

1.3 目的本文的目的在于全面了解并解释q420b碳素钢的适用温度范围。

通过研究碳素钢的物理性质、热处理特性以及温度对其强度和韧性的影响，我们将探讨碳素钢在实际应用中所需的合适工作温度范围。

同时，我们还将分析影响该钢材适用温度的因素，为相关领域提供应用建议。

希望本文能够为工程师、研究人员以及钢材用户提供有价值的参考信息，并促进q420b碳素钢在不同行业中更加有效地应用。

2. 正文:2.1 什么是q420b碳素钢q420b碳素钢是一种高强度低合金结构钢，具有良好的焊接性能和机械性能。

它由铁、碳和少量的合金元素组成，其中碳含量较低，通常在0.20%左右。

此外，该钢材还包含少量的锰、硅和磷等元素。

2.2 碳素钢的物理性质碳素钢具有许多优异的物理性质。

首先，它具有较高的强度，在正常温度下表现出良好的耐压性能。

其次，碳素钢具有较高的硬度和耐磨损性，在各种工况下能够保持稳定的性能。

此外，它还具有较好的导热性和导电性。

2.3 碳素钢的热处理特性碳素钢可通过调整热处理工艺获得不同的力学性能。

浅谈各种因素对钢材性能的影响

浅谈各种因素对钢材性能的影响姓名：*****系别: *****班级：*****学号：*****指导老师：*****浅谈各种因素对钢材性能的影响摘要：随着我国国民经济的不断发展和科学技术的进步，钢结构具有的强度高、重量轻、良好的加工性能和焊接性能和很好的可重复使用性，使得钢结构在我国的应用范围也在不断扩大。

为了确保结构质量和安全，这些钢材应具有较高的强度、塑形和韧性，以及良好的加工性能。

因此，了解各种因素对钢材性能的影响就显得尤为重要。

关键词：化学成分冶金工艺冷加工热处理温度一、钢中常存元素对钢性能的影响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）、磷（P）、硫（S）、氧（O）、氮（N）、钛（Ti）、钒（V）等元素，这些元素虽然含量少，但对钢材性能有很大影响：1、碳（C）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，焊接性能和冷加工（冲压、拉拔）性能变坏。

2、锰（Mn）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。

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中。

锰是我国低合金结构钢中的主要合金元素。

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/米2，伸长率减小0.4%。

钢材断裂基本原因分析大全

钢材断裂基本原因分析大全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。

低温钢材的热处理与性能研究

低温钢材的热处理与性能研究低温钢材是一种特殊的钢材，主要应用于低温环境下的工程设备和船舶建造。

由于钢材的性能与其组织结构密切相关，因此研究钢材的热处理对其性能的影响是非常重要的。

本文将就低温钢材的热处理及其性能展开探讨，以期为相关领域的研究工作者提供参考。

一、低温钢材的组织结构及性能低温钢材的主要组成成分是碳、铬、镍等元素。

在低温下，它的性能表现出不同于常温下的特性。

在常温下，钢材的结构呈现出α-Fe的体心立方晶体结构。

而在低温下，它的晶体结构变为了面心立方和体心立方的混合结构，同时，晶格发生了变形，在不同温度下，它表现出了不同的性能表现。

与常温钢材相比，低温钢材的强度、韧性、耐腐蚀性等性能都有很大的提高。

这主要是因为低温下钢材的晶粒细化，导致位错的生成和滑移受到限制，在力学性能方面有了一定的提高。

同时，在低温环境下，腐蚀现象也会减缓，使得低温钢材比常温钢材更具有抗腐蚀性。

二、低温钢材热处理的方法低温钢材热处理的方法与常温下的钢材类似。

主要包括退火、正火、淬火、回火等。

但是，由于低温钢材的组织结构与常温钢材有所不同，所以热处理的温度、时间等参数的选取需要有所不同。

1. 退火处理退火处理是钢材热处理中最常见的一种方法。

对于低温钢材而言，退火处理可以提高其韧性。

退火温度一般在600℃以下，时间约为2小时。

退火处理后，低温钢材的晶粒细化，硬度降低，同时韧性明显提高。

2. 正火处理正火处理是将钢材从高温中冷却至常温的一种处理方法。

对于低温钢材而言，正火处理温度一般在780℃～820℃之间，时间约为30分钟。

经过正火处理后，低温钢材的硬度得到提高，同时也保留了一定的韧性。

3. 淬火处理淬火处理是将钢材从高温中迅速冷却至室温的一种处理方法。

对于低温钢材而言，淬火处理一般需要在零下80℃的低温条件下进行。

淬火处理可以使低温钢材的强度和硬度得到明显提高，但是韧性会相应下降。

4. 回火处理回火处理是将钢材在淬火后加热至一定温度，保温一定时间后冷却至室温的处理方法。

工程材料与热处理第5章作业题参考答案

1.奥氏体晶粒大小与哪些因素有关？为什么说奥氏体晶粒大小直接影响冷却后钢的组织和性能？奥氏体晶粒大小是影响使用性能的重要指标，主要有以下因素影响奥氏体晶粒大小。

〔1〕加热温度和保温时间。

加热温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒越粗大。

〔2〕加热速度。

加热速度越快，过热度越大，奥氏体的实际形成温度越高，形核率和长大速度的比值增大，那么奥氏体的起始晶粒越细小，但快速加热时，保温时间不能过长，否那么晶粒反而更加粗大。

〔3〕钢的化学成分。

在一定含碳量范围内，随着奥氏体中含碳量的增加，碳在奥氏体中的扩散速度及铁的自扩散速度增大，晶粒长大倾向增加，但当含碳量超过一定限度后，碳能以未溶碳化物的形式存在，阻碍奥氏体晶粒长大，使奥氏体晶粒长大倾向减小。

〔4〕钢的原始组织。

钢的原始组织越细，碳化物弥散速度越大，奥氏体的起始晶粒越细小，一样的加热条件下奥氏体晶粒越细小。

传统多晶金属材料的强度与晶粒尺寸的关系符合Hall-Petch关系，即σs=σ0+kd-1/2，其中σ0和k是细晶强化常数，σs是屈服强度，d是平均晶粒直径。

显然，晶粒尺寸与强度成反比关系，晶粒越细小，强度越高。

然而常温下金属材料的晶粒是和奥氏体晶粒度相关的，通俗地说常温下的晶粒度遗传了奥氏体晶粒度。

所以奥氏体晶粒度大小对钢冷却后的组织和性能有很大影响。

奥氏体晶粒度越细小，冷却后的组织转变产物的也越细小，其强度也越高，此外塑性，韧性也较好。

2．过冷奥氏体在不同的温度等温转变时，可得到哪些转变产物？试列表比较它们的组织和性能。

3.共析钢过冷奥氏体在不同温度的等温过程中，为什么550℃的孕育期最短，转变速度最快？因为过冷奥氏体的稳定性同时由两个因素控制：一个是旧与新相之间的自由能差ΔG；另一个是原子的扩散系数D。

等温温度越低，过冷度越大，自由能差ΔG也越大，那么加快过冷奥氏体的转变速度；但原子扩散系数却随等温温度降低而减小，从而减慢过冷奥氏体的转变速度。

高温时，自由能差ΔG起主导作用；低温时，原子扩散系数起主导作用。

碳和硅对Mn系空冷贝氏体钢回火韧性的影响

碳和硅对Mn 系空冷贝氏体钢回火韧性的影响王勇围, 刘东雨, 桂洲, 白秉哲, 方鸿生(清华大学材料科学与工程系, 北京100084)摘要: 研究了碳的质量分数低于0 . 3 % 、不同硅含量的M n 系贝氏体钢的冲击韧性随回火温度的变化,结果表明,随着S i 含量的提高,低温回火阶段出现韧性峰值的温度由220 ℃提高至340 ℃,韧性出现低谷的温度由340 ℃ 提高至520 ℃,这与S i 抑制碳化物析出、稳定残余奥氏体有关。

低S i 钢一般适合高温回火后使用,高S i 钢一般适合低温回火后使用;但碳的质量分数低于0 . 08 %时,无论S i 含量如何,低温或高温回火均适用,若碳含量过高,回火改善韧性的作用不明显。

关键词: 贝氏体钢; 回火; 冲击韧性; 残余奥氏体中图分类号: T G142 . 4 文献标识码: A 文章编号: 04492749 X(2009) 1220071203E ff e ct of C and Si on the Toughness of Mn2Series AirC ool i ng B a in i tic Steel A f t er T emperingWA N G Y o n g2wei , L IU Do n g2yu , GU I Zho u , BA I Bi n g2zhe , FA N G Ho n g2s he n g (Dep t . of Mat erial s S cience a n d Engineeri n g , Tsingh ua U n iver s it y , Beijing 100084 , China)Abstract : Imp act2to u gh ness of M n2serie s bainitic st eel wit h car b o n co n t e nt le s s t h an 0 . 3 % a n d diff e rent silico n co n2 t ent af t er temp ering were st u died. The re s ult s sho w t h at t h e temp e rat u re of p ea k val u e of to u gh ness i n crea s e s f ro m 220 ℃t o 340 ℃w it h increa s ing of t h e silico n co n t ent during st age of lo w temp e rat u re temp ering , a n d t h e temp era2 t ure of valley val ue of to ugh ne ss increa ses f ro m 340 ℃to 520 ℃. It i s related to t he cha ract eri st ic s of S i t h at it ca n st a ble residual aust enit e ,a nd inhibit p recipit ating of ca r bide. The st eel may exhibit p e rf ect to ugh ne ss wit h lo w co n2 t ent of S i af t er t emp e red at high t e mp e rat u re , w h ile ex hibit g oo d to u gh ness wit h high co n t ent of S i af t er temp e red at lo w t emp erat ure. The st eel wit h ca r b o n co nt ent lo wer t ha n 0 . 08 % can exhibit p erf ect to ugh ne ss af t er t e mp e red at lo w o r high temp erat ure , w hich i s wit h no t er ms of S i . Ho wever , fo r t he st eel wit h high car b o n co nt ent , it ca n n o t exhibit g oo d to u gh ne s s af t er t e mp e red at a n y t emp erat u re .K ey w ords : bainitic st eel ; t e mp e r ; imp a ct2to u gh ness ; re s idual a u st enit e清华大学贝氏体钢研究及推广中心方鸿生等人发明的M n系空冷贝氏体钢以廉价的M n代替了Mo 系贝氏体钢中昂贵的Mo ,此外,加入一定量的Cr 、Si 为主要合金元素,具有空冷淬透性高、成本低等优点,自上世纪发明至今, 已广泛应用于钢铁工业。

第二相的形状对钢的韧性也有影响

第⼆相的形状对钢的韧性也有影响上式表明，材料愈纯，即Jv愈⼩，则Ki。

值愈⼤。

因此⾸先应尽可能减少第⼆相数量，特别是夹杂物的数量，这是⼴泛⽤来提⾼断裂韧性的有效⽅法。

其次，细化第⼆相颗粒尺⼨（即减⼩D值）也有利于改善钢的断裂韧性。

对于强化相⽽⾔，数量过少时，会使强度损失过⼤。

因⽽为改善钢的韧性⼜不降低强度，可选⽤细⼩且与基体结合好的析出相作为强化相，或者细化强化相的颗粒。

根据断裂韧性Ki。

的要求．Keissling提出了夹杂物“临界尺⼨” （5～8rum）的概念。

当夹杂物⼩于51umnt，钢材在负荷条件下，不再发⽣裂纹扩展。

近年来，加拿⼤与⽇本的科学家还进⼀步提出了“零夹奈钢”的概念。

所谓“零夹杂钢”，并⾮钢中⽆夹杂物，⽽是夹杂物尺⼨⼩于lrum，⽆法⽤光学显微镜观察到，这时夹杂物可发挥有益的作⽤，使钢的抗疲劳性能⼤幅度提⾼。

提⾼断裂韧性的第三个有效⽅法是控制第⼆相形态。

第⼆相的形状对钢的韧性也有影响。

第⼆相呈球状时对钢的韧性有利，⽽呈尖⾓状时对钢的韧性不利。

沿纵向分布的长条状夹杂物使钢的横向韧性显著下降，因此，为改善钢的韧性，宜加⼊稀⼟、Zr等元素，以使硫化物呈球状。

⼀般说来，钢的强度越⾼，断裂韧性就越低。

这是因为裂纹主要在基体中扩展。

基体组织中裂纹尖端的塑性区宽度yP与钢的屈服强度.由此可见，随着钢的强度升⾼，使裂纹尖端塑性区宽度显著降低。

这表明裂纹扩展传播时所消耗的形变功明显下降，⽽裂纹扩展阻⼒的减⼩使K I。

值变⼩。

所以提⾼钢的韧性的第⼆个着眼点是改善基体的塑性，以使裂纹扩展时塑性区宽度增⼤，消耗较多的能量。

为此，宜减少基体组织中同溶强化效果⼤的元素，如降低Si、Mn、P、C、N的含量。

提⾼组织均匀性的⽬的主要在于防⽌塑性变形的不均匀性，以减少应⼒集中。

例如，希望强化相如碳化物呈细⼩弥散分布。

⽽不要沿品界分布。

(2)改善解理断裂抗⼒的途径钢的解理断裂有⼀个很重要的特性——冷脆现象，即当试验温度低于某⼀温度TK时材料南塑性转变为脆性，这种现象称为冷脆。

第2讲低温脆性、影响韧脆转变温度的冶金因素

金属材料的韧脆转变
“泰坦尼克”号的沉没事故
普通铁驳船的断裂事故
“泰坦尼克”号的沉没事故
冲击试验断口照片
Titanic 号钢板（左图）和近代船用钢板（右图）的冲击试验结果
高分子材料的韧脆转变
钢的几个脆性转变温区
材料两个强度指标的变化
二、韧脆转变温度及其确定方法
从以上的分析我们可以看出，韧脆转变温度tk是温度区间，而不是固定的某一个温度tk，这个区域的确定目前尚无简单的判据，通常根据能量、塑性变形或断口形貌随温度的变化定义tk ① FTP (Fracture Transition Plastic)：得到100%纤维状断口的温度（偏于保守），有时该测定不可能实现 ② NDT (Nil Ductility Temperature)：低阶能（低于某一个温度，吸收冲击能不随温度变化）开始上升的温度（低于此温度时，冲击断口为100%脆断口，解理断口）； ③ FTE (Fracture Temperature Elastic)：低阶能和高阶能的平均值所对应的温度
ZG230-450铸钢金相组织(1)—铸态组织
ZG230-450铸钢金相组织(1)—铸态组织
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ZG230-450铸钢金相组织(1)—铸态组织
ZG230-450铸钢金相组织(1)—铸态组织
高温正火+高温淬火
对不合格的连杆螺钉进行高温正火+高温淬火热处理后，连杆螺钉的冲击韧度值得到显著提高。其力学性能见表 6
连杆螺钉 18Cr2Ni4WA 材料不同热处理对连杆螺钉 18Cr2Ni4WA 低温冲击性能的影响实验

天然气工程中低温钢的选用

摘要: 在天然气地面工程建设中, 涉及到低温条件用钢的情况越来越多, 如若选择不当将会对管道及站场设备的安全运行带来隐患; 低温钢在材料成本及制造检验方面所需费用较高,
如何恰当而经济地选择低温钢对工程建设的成本控制有着积极的意义。通过对国内外相关规
范的介绍及详尽对比, 对工程设计中低温压力容器、低温阀门、低温钢管的选用做了总结。
- 115 ∃ 20
LC9
9% 镍钢
5 85
515
- 196 ∃ 27
CA 6NM 2. 5% 铬镍钼钢 760~ 930 550
- 73 ∃ 27
在 GB /T 19672- 2005∀管线阀门技术条件 #中, 推荐使用的奥氏体不锈铸钢有: CF3、CF8、CF3M、 CF 8M、CF8C 和 ZG1Cr18N i9T 。i 其中, CF3、CF 8、 CF 3M、CF8M、CF8C 材料标准都是由 ASM E SA 351 /SA - 351M 转化而来。在制造 - 101 以下低温阀门中, 国内外均采用低温性能优良的 CF 8和 CF 8M, 其使用温度能低至 - 196 。由于 N i钢热处理工艺复杂和生产周期长等原因, CF 8和 CF8M 还常常用来代替镍钢作为生产低温阀门用的主材。
正火
调质正火, 正火加回火
6~ 36 36~ 100
16~ 50
6~ 60
- 40 - 30
- 40
- 45
∃ 27
∃ 47 ∃ 27
GB 3531- 1996
G B 150- 1998 GB 3531- 1996
09M n2VDR (已取消 )
正火 , 正火加回火
6~ 36