碳素结构钢范文1
【关键词】碳素结构钢；连铸；二冷区；电磁搅拌辊
0 前言
普碳钢已逐步趋向低合金的优质碳素结构钢钢发展，由于多种原因，现在碳素钢的连铸板坯中不同程度地存在着一些质量问题，如果能将二冷区电磁搅拌技术成功地运用于碳素钢连铸，将很大程度推动连铸电磁搅拌技术的进步。
1 高磁场板坯二冷区电磁搅拌辊应用连铸条件及主要技术
1.1 连铸机主要技术参数
1.2 电磁搅拌的选择
为满足大断面连铸坯的使用，电磁搅拌辊采用湖南中科电气的两项专利技术：
（1）高磁场板坯二冷区电磁搅拌辊
电磁搅拌辊的结构由一个固定的激发磁场感应器、起调节作用辊套、接线盒及冷却水路构成。感应器主要由铁芯及线圈组成，采用纯净水直接冷却，对线圈绝缘性能要求较高，辊套由非磁高强度耐热合金钢制成。
在辊套与感应器之间加装有带缺口的防漏磁屏蔽环，磁屏蔽环的缺口面为工作面，从而极大增强电磁搅拌辊运行时产生的中心电磁推力，其推力比国外同类产品约大1.7-2.5倍。
（2）二冷区电磁搅拌辊支撑装置
辊面长度超过2000mm的电磁搅拌辊的机械强度明显不够，极易使辊套变形甚至断裂等。采用图2支撑结构后，明显改善了其承受的最大弯曲应力，强度的增强使辊套很大程度得到减薄同时是磁场加强，使电磁搅拌辊能够应用于各种断面的连铸机。
3 连铸工艺条件和电磁搅拌参数对碳素结构钢连铸冶金效果的影响
3.1 试验钢种及参数
3.2 高磁场板坯二冷区电磁搅拌辊对碳素结构钢连铸坯的影响
3.2.1 形成等轴晶区
二冷区的电磁搅拌辊可以扩大铸坯内部等轴晶区的面积，给定连铸工艺制度条件下，搅拌位置决定了柱状晶和等轴晶厚度之比。
图4为低倍上有明显的方框形白亮带（负偏析带），这是使用SEMS搅拌后钢液运动对凝固前沿冲刷后出现的，白亮带以外代表电磁搅拌辊搅拌之前已凝固坯壳的厚度，白亮带以内为磁搅拌器搅拌之后未凝固钢液的厚度。
电磁搅拌辊的安装位置决定了铸坯内部的最大等轴晶区面积，安装位置处凝固率越低，SEMS所能形成的最大等轴晶区域就越大，反之则越小。如图6安装位置在第三扇形段时，铸坯在搅拌前的凝固坯壳厚度相对于图4有所增加，所以白亮带以内的等轴晶区就变窄。
若SEMS电流和频率参数过小，水平电磁推力不够，不能在搅拌区域打断柱状晶前沿形成足够的游离晶核，过了搅拌区后晶核便由于钢水的粘稠静止，游离晶核会向外弧侧沉积形成“结晶雨效应”，形成图5所示低倍。图5中H2为搅拌区域，H3为实际形成的等轴晶区域。这样的铸坯虽然有等轴晶区域形成，但是在内外弧侧分布不对称，对铸坯性能有一定的影响。
因此若需控制铸坯等轴晶率，应当从连铸工艺、SEMS安装位置、合理的SEMS参数这几点着手。
3.2.2 解决中间裂纹缺陷
铸坯经过二次冷却区时冷却不匀称，凝固前沿的固液交界面及附近区域富集溶质元素聚集，温度回升大而孕育发生的热应力造成的。图3中未使用SEMS时铸坯中存在图3-②中间裂纹。
电磁搅拌辊对两相区进行搅拌，加速了两相区的钢水流动和熔化，使钢液内的过热度迅速消失，从而使得凝固前沿的温度和溶质浓度场更加均匀，创造了等轴晶形成的条件，杜绝了中间裂纹的生成。图4-③处裂纹由于在电磁搅拌作用之前已经形成，因此无法消除。即电磁搅拌辊可以杜绝在搅拌区域内形成裂纹，但是不能解决SEMS作用之前已形成的裂纹。
图5 SEMS参数过小，电磁搅拌后又形成柱状晶区，中间裂纹再次形成，如图5-④。
判断中间裂纹形成位置后，应尽量在其还未形成之前使用SEMS。对于图3-①的皮下各种小裂纹，SEMS暂时还无法解决。
3.2.3 解决中心偏析、中心线裂纹缺陷
要减少中心偏析及中心线裂纹，那么搅拌位置应适当靠下。表4为SEMS安装在第二扇形段入口和第三扇形段出口的对比，前者尽管有37.63%的等轴晶率，但是在中心仍然有中心偏析；当SEMS安装到第三扇形段时，搅拌区接近凝固末端，从而改变最后凝固阶段的传热及物质迁移，使其均质化，中心偏析相应得到改善。
但SEMS安装位置不能太低，一般来说安装位置的未凝固液芯厚度不应小于铸坯厚度的20%。
表4 SEMS安装位置对铸坯中心偏析低倍组织对比（无轻压下）
4 结束语
综上述，板坯二冷区电磁搅拌器中心的最佳位置约在液芯为坯厚的60～30%范围内。
要求宽的等轴晶区又要解决好中心偏析问题的钢种，一般采取多扇形段组合搅拌方式，前一段搅拌产生宽等轴晶区，后一段搅拌解决中心偏析问题。
合理的设计与工艺参数使电磁搅拌能够产生足够的电磁推力来搅拌钢液，也是铸坯取得良好冶金效果必要条件之一。
【参考文献】
碳素结构钢范文2
成分不同、性能特点不同、应用不同。
成分不同：普通钢铁的主要组成为铁和碳，称之为铁碳合金。含碳2%以下的铁碳合金叫做钢，碳钢的全名叫碳素钢，按照品质分为普通碳素钢和优质碳素钢；锰钢是在碳素钢中加入了金属锰冶炼而成。
性能特点不同：普通钢铁材料拥有良好的综合力学性能，质量稳定；金属锰可以有效地提高钢材的综合性能，经过热处理后的锰钢，可以在有较高硬度的同时、又有较高的韧性。常用的锰钢有合金结构钢和弹簧钢。
应用不同：碳钢一般工程结构和普通机械零件。如Q235可制作螺栓、螺母、销子、吊钩和不太重要的机械零件以及建筑结构中的螺纹钢、型钢；当前，人们大量用锰钢制造钢磨、滚珠轴承、推土机与掘土机的铲斗等经常受磨的构件，以及铁轨、桥梁等。在军事上，用高锰钢制造钢盔、坦克钢甲、穿甲弹的弹头等。
（来源：文章屋网 ）
碳素结构钢范文3
关键词：可靠度；钢筋混凝土结构；混凝土碳化
中图分类号：G640 文献标识码：A 文章编号：1003-2851（2012）-12-0198-01
一、混凝土碳化的研究
混凝土碳化是由于空气中的二氧化碳作用，导致混凝土PH值下降的过程。在一般情况下混凝土碳化本身并没有太大危害，相反混凝土碳化还会在一定程度上提高混凝土的强度。但是当混凝土碳化至钢筋表面时，钢筋钝化膜被溶解，这样钢筋失去了碱性保护环境就会导致钢筋的锈蚀。混凝土的碳化与结构所处环境的二氧化碳浓度、湿度以及混凝土本身的抗碳化能力等多种因素都有很大关系。目前国内外专家对混凝土碳化的机理以及碳化的原因都已经做了大量的研究工作。
混凝土碳化深度计算模型主要包括理论分析模型以及试验分析模型两大类。第一类理论模型：前苏联科学家阿列克谢耶夫模型，以及希腊学者Papadaids的质量平衡条件模型。而经验模型则是学者根据工程试验数据以及实验分析根据自己的观点来确定影响碳化速度的各个参数值的大小，但是每位学者考虑的影响因素不尽相同，因此每位专家自己确定的计算模型表达形式也是不尽相同的。Nishi模型考虑了水灰比对混凝土碳化速度的影响，然后用材料参数对模型进行修正。
二、钢筋锈蚀的研究
结构工程中常用的钢材多为普通碳素钢和普通低合金钢，在特定的条件下钢筋可能发生锈蚀。混凝土中钢筋锈蚀的主要原因是混凝土碳化和氯离子侵入。钢筋锈蚀的过程主要包含三个阶段：原来碱性环境中钢筋表面的钝化膜被溶解；并且由于空气中水和氧气的存在钢筋开始锈蚀，膨胀混凝土开始出现顺筋开裂；顺筋裂缝出现后加速钢筋的锈蚀过程。目前这方面的研究主要集中在影响钢筋锈蚀的基本原理、钢筋锈蚀的影响因素、混凝土中钢筋锈蚀量及锈蚀速度的预测、锈蚀后钢筋力学性能的变化、钢筋锈蚀的防护措施等方面。
混凝土中钢筋锈蚀可以认为是电化学腐蚀，是在钢筋表面发生的电极反应。1982年，英国学者Page在自然杂志上发表文章，系统的阐述了混凝土作为保护层对钢筋的保护作用、氯离子对钝化膜的破坏作用、混凝土保护层碳化对钢筋的钝化作用机理，并且研究了在钢筋锈蚀过程中氧气扩散作用对钢筋锈蚀的影响。随后，Gonzalez和Bentz提出了一种计算模型，用界面层球状颗粒模拟混凝土，并且考虑界面和水泥石之间物理差异，导出了弹性模量、氯离子扩散系数、膨胀系数的解析式。
对影响钢筋锈蚀因素的研究，国内外学者都做了大量的研究。他们分别从氧气在钢筋锈蚀过程中的作用以及空气湿度对锈蚀的影响；钢筋锈蚀的测试方法、钢筋锈蚀与碱储量之间的关系；不同水泥品种、不同水灰比、不同外加剂对钢筋锈蚀的影响等多方面做了大量研究。
钢筋混凝土结构中钢筋的锈蚀量的计算是下一步结构寿命预测的重要前提，以及结构耐久性设计的关键性问题。现有钢筋锈蚀量预计算模型，大致可以分为理论模型和经验公式两类。理论模型在计算原理上比较合理，而经验公式是根据实验数据拟合而成，应用上更为方便。牛荻涛等基于电化学理论，建立钢筋锈蚀量的预测模型；刘西拉、苗澎柯从电化学方面着手，根据Nemst公式和欧姆定律，建立钢筋锈蚀的物理模型。
三、耐久性失效准则的研究
我国的设计规范中明确规定了钢筋混凝土结构必须满足设计要求的各项使用功能，而且还要具有不需要太多的维护就能保持其自身的工作能力，即要保证结构的安全性、适用性与耐久性。这三个方面组成了结构可靠性研究的基本内容。但是这点在设计条文中并没有得到充分的体现，使得在过去的设计工作中、甚至现行的结构设计中，普遍存在着强调安全性设计而轻视耐久性设计的现象。以我国现行的建筑结构设计规范为例，与适用性和耐久性相关的除了一些构造措施，只有在混凝土结构正常使用极限状态验算中规定了钢筋混凝土结构的裂缝宽度、构件挠度等等，但这些参数并不起到控制作用。在我国现行规范“建筑结构可靠度设计统一标准”，给出了承载力极限状态的可靠度指标，但是对于正常使用极限状态的可靠度指标并未给出。这点是值得我们深入研究的。近几十年来，混凝土结构因结构失效而造成的事故在国内外已经多次发生。事实上，钢筋混凝土结构很容易受到环境的影响，而且钢筋混凝上结构的应用量在我国是最大的，耐久性问题处理不好的话后果十分严重，因此钢筋混凝土结构的耐久性问题是一个迫切需要解决的问题。钢筋混凝土结构耐久性失效准则主要有以下几种：
碳素结构钢范文4
关键词：钢结构用钢;钢筋混凝土结构用
中图分类号：TU391文献标识码： A
一、建筑钢材的主要钢种
钢材是以铁为主要元素，含碳量为0.02%～2.06%，并含有其他元素的合金材料。钢材按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。碳素钢根据含碳量又可分为低碳钢（含碳量小于0. 25%）、中碳钢（含碳量0.25%～0.6%）和高碳钢（含碳量大于0.6%）。合金钢是在炼钢过程中加入一种或蠡种合金元素，如硅(Si)、锰(Mn)、钛(Ti)、钒(V)等而得的钢种。按合金元素的总含量合金钢又可分为低合金钢（总含量小于5%）、中合金钢（总含量s%～10%）和高合金钢（总含量大于10%）。
根据钢中有害杂质硫、磷的多少，工业用钢可分为普通钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢。根据用途的不同，工业用钢常分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。
建筑钢材的主要钢种有碳素结构钢、优质碳素结构钢和低合金高强度结构钢。
国家标准《碳素结构钢》GBlT 700-2006规定，碳素结构钢的牌号由代表屈服强度的字母Q、屈服强度数值、质量等级符号、脱氧方法符号等4个部分按顺序组成。其中，质量等级以磷、硫杂质含量由多到少，分别用A、B、C、D表示，D级钢质量最好，为优质钢；脱氧方法符号的含义为：F-沸腾钢，Z-镇静钢，TZ-特殊镇静钢，牌号中符号Z和TZ可以省略。例如，Q235-AF表示屈服强度为235MPa的A级沸腾钢。除常用的Q23s外，碳素结构钢的牌号还有Q195、Q215和Q275。碳素结构钢为一般结构钢和工程用钢，适于生产各种型钢、钢板、钢筋、钢丝等。
优质碳素结构钢钢材按冶金质量等级分为优质钢、高级优质钢（牌号后加“A”）和特级优质钢（牌号后加“E”）。优质碳素结构钢一般用于生产预应力混凝土用钢丝、钢绞线、锚具，以及高强度螺栓、重要结构的钢铸件等。低合金高强度结构钢的牌号与碳素结构钢类似，不逋其质量等级分为A、B、C、D、E五级，牌号有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460几种。主要用于轧制各种型钢、钢板、钢管及钢筋，广泛用于钢结构和钢筋混凝土结构中，特别适用于各种重型结构、高层结构、大跨度结构及桥梁工程等。
二、常用的建筑钢材
（一）钢结构用钢
钢结构用钢主要是热轧成形的钢板和型钢等。薄壁轻型钢结构中主要采用薄壁型钢、圆钢和小角钢。钢材所用的母材主要是普通碳素结构钢及低合金高强度结构钢。
钢结构常用的热轧型钢有：工字钢、H型钢、T型钢、槽钢、等边角钢、不等边角钢等。型钢是钢结构中采用的主要钢材。
钢板材包括钢板、花纹钢板、建筑用压型钢板和彩色涂层钢板等。钢板规格表示方法为宽度×厚度×长度(单位为mm)。钢板分厚板(厚度>4mm)和薄板(厚度≤4mm)两种。
厚板主要用于结构，薄板主要用于屋面板、楼板和墙板等。在钢结构中，单块钢板一般较少使用，而是用几块板组合成工字形、箱形等结构形式来承受荷载。
（二）钢筋混凝土结构用钢
钢筋混凝土结构用钢主要品种有热轧钢筋、预应力混凝土用热处理钢筋、预应力混凝土用钢丝和钢绞线等。热轧钢筋是建筑工程中用量最大的钢材品种之一，主要用于钢筋混凝土结构和预应力钢筋混凝土结构的配筋。目前我国常用的热轧钢筋品种：强度标准值见表2A311031。
热轧光圆钢筋疆度较低，与混凝土的粘结强度也较低，主要用作板的受力钢筋、箍筋以及构造钢筋。热轧带肋钢筋与混凝土之间的握裹力大，共同工作性能较好，其中的HRB335和HRB400级钢筋是钢筋混凝土用的主要受力钢筋。HRB400叉常称新Ⅲ级钢，是我国规范提倡使用的钢筋品种。
国家标准规定，有较高要求的抗篷结构适用的钢筋牌号为：在表2A311031中已有带肋钢筋牌号后加E(例如：HRB400E、HRBF400E)的钢筋。该类钢筋除应满足以下(1)、(2)、(3)的要求外，其他要求与相对应的已有牌号钢筋相同。
(1)钢筋实测抗拉强度与实测屈服强度之比不小于1.25；
(2)钢筋实测屈服强度与表2A311031规定的屈服强度特征值之比不大于1.30；
(3)钢筋的最大力总伸长率不小于9%。
国家标准还规定，热轧带肋钢筋应在其表面轧上牌号标志，还可依次轧上经注册的厂名（或商标）和公称直径毫米数字。钢筋牌号以阿拉伯数字或阿拉伯数字加英文字母表示，HRB335、HRB400、HRBSOO分别以3、4、5表示，HRBF335、HRBF400、HRBF500分别以C3、C4、C5表示。厂名以汉语拼音字头表示。公称直径毫米数以阿拉怕数字表示。对公称直径不大于lOmm的钢筋，可不轧制标志，可采用挂标牌方法。
（三）建筑装饰用钢材制品
现代建筑装饰工程中，钢材制品得到广泛应用。常用的主要有不锈钢钢板和钢管、彩色不锈钢板、彩色涂层钢板和彩色涂层压型钢板，以及镀锌钢卷帘门板及轻钢龙骨等。
1、不锈钢及其制品
不锈钢是指含铬量在12%以上的铁基合金钢。铬的含量越高，钢的抗腐蚀性越好。建筑装饰工程中使用的是要求具有较好的耐大气和水蒸气侵蚀性的普通不锈钢。用于建筑装饰的不锈钢材主要有薄板(厚度小于2mm)和用薄板加工制成的管材、型材等。
2、轻钢龙骨
轻钢龙骨是以镀锌钢带或薄钢板由特制轧机经多道工艺轧制而成，断面有U形、C形、T形和L形。主要用于装配各种类型的石膏板、钙塑板、吸声板等，用作室内隔墙和吊顶的龙骨支架。与木龙骨相比，具有强度高、防火、耐潮、便于施工安装等特点。
轻钢龙骨主要分为吊顶龙骨(代号D)和墙体龙骨(代号Q)两大类。吊顶龙骨又分为主龙骨（承载龙骨）、次龙骨（覆面龙骨）。墙体龙骨分为竖龙骨、横龙骨和通贯龙骨等。
三、建筑钢材的力学性能
钢材的主要性能包括力学性能和工艺性能。其中力学性能是钢材最重要的使用性能，包括拉伸性能、冲击性能、疲劳性能等。工艺性能表示钢材在各种加工过程中的行为，包括弯曲性能和焊接性能等。
（一）拉伸性能
反映建筑钢材拉伸性能的指标包括屈服强度、抗控强度和伸长率。屈服强度是结构设计中钢材强度的取值依据。抗拉强度与屈服强度之比（强屈比）是评价钢材使用可靠性的一个参数。强屈比愈大，钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大，安全性越高；但强屈比太大，钢材强度利用率偏低，浪费材料。
钢材在受力破坏前可以经受永久变形的性能，称为塑性。在工程应用中，钢材的塑性指标通常用伸长率表示。伸长率是钢材发生断裂时所能承受永久变形的能力。伸长率越大，说明钢材的塑性越大。试件拉断后标距长度的增量与原标距长度之比的百分比即为断后伸长率。对常用的热轧钢筋而言，还有一个最大力总伸长率的指标要求。
（二）冲击性能
冲击性能是指钢材抵抗冲击荷载的能力。钢的化学成分及冶炼、加工质量都对冲击性能有明显的影响。除此以外，钢的冲击性能受温度的影响较大，冲击性能随温度的下降而减小；当降到一定温度范围时，冲击值急剧下降，从而可使钢材出现膪陛断裂，这种性质称为钢的冷脆性，这时的温度称为膪陛临界温度。膪陛临界温度的数值愈低，钢材的低温冲击性能愈好。所以，在负温下使用的结构，应当选用膪陛临界温度较使用温度为低的钢材。
（三）疲劳性能
受交变荷载反复作用时，钢材在应力远低于其屈服强度的情况下突然发主脆性断裂破坏的现象，称为疲劳破坏。疲劳破坏是在低应力状态下突然发生的，所以危害极大，往往造成灾难性的事故。钢材的疲劳极限与其抗拉强度有关，一般抗拉强度高，其疲劳极限也较高。
参考文献:
[1] 邢莉燕，陈起俊. 工程估价. 北京：中国电力出版社，2008.
[2] 郑少瑛，周东明，王力强. 土木工程施工组织. 北京：中国电力出版社，2007.
[3] 郑少瑛，周东明，周少瀛. 土木工程施工技术. 北京: 中国电力出版社，2007.
碳素结构钢范文5
关键词：化学成分；生产过程；钢结构；性能
1、化学成分的影响
钢材的化学成分直接影响钢的组织结构，从而影响钢材的力学性能。
结构用钢的基本元素是铁（Fe），约占99%，此外还有其他元素。其中有益的有碳（c）、硅（si）和锰（Mn）等，有时还加入合金元素，如钒（V）等，其总量不超过1.5%，故结构用钢称为低碳钢或低合金钢。有害元素有硫（S）、磷（P）、氧（0）、氮（N）等。它在冶炼中不易除尽，其总量不超过1‰。
（1）碳。在普通碳素钢中，碳是除铁以外最主要的元素，它直接影响钢材的强度、塑性、韧性和可焊性等。碳和铁合成渗碳体及纯铁体的混合物一珠光体，纯铁体较柔软，渗碳体和珠光体较坚硬。因此，碳的含量提高，钢材的屈服点和抗拉强度提高，但塑性和韧性、特别是低温冲击韧性下降。同时，钢材的可焊性、耐腐蚀性能、疲劳强度和冷弯性能也明显下降。因此结构用钢的含碳量不宜太高，一般不超过0.22%，在焊接结构中则应低于0.2%。
（3）硅。硅作为很强的脱氧剂加入钢中，用以制成质量较高的镇静钢。硅有使铁液在冷却时形成无数结晶中心的作用，因而使纯铁体的晶粒变为细小而均匀。适量的硅可以使钢材强度大为提高，而对塑性、冲击韧性、冷弯性能及可焊性均无明显不良影响。一般镇静钢的含硅量为0.10%～0.3%，硅含量过大（达1%左右，则会降低钢材的塑性、冲击韧性、抗锈性和可焊性。
（3）锰。锰是一种弱脱氧剂。适量的锰含量可以有效地提高钢材强度，消除硫、氧对钢材的热脆影响，改善钢材的热加工性能，并能改善钢材的冷脆倾向，而又不显著降低钢材的塑性和冲击韧性。锰是我国低合金钢的主要合金元素，含量一般为1.2%～1.6%。
（4）钒。钒可提高钢材的强度，细化晶粒，提高淬硬性，但有时有硬化作用。它是添加合金成分，能提高钢材强度和抗锈蚀性能，而不显著降低塑性。
（5）硫。硫是一种有害元素。硫与铁的化合物为硫化铁，散布在纯铁体晶粒间层中，使钢材的塑性、冲击韧性、疲劳强度和抗锈性等大大降低。因此，钢材中应严格控制含硫量，一般不超过0.05%.在焊接结构中不超过0.045%。
（6）磷。磷也是一种有害元素。磷和纯铁体结成不稳定的固熔体，有增大纯铁体晶粒的害处。因此，磷的含量也应严格控制，一般不超过0.050%，在焊接结构中不超过0.045%。
但是，磷在钢材中的强化作用是十分显著的，有时也利用它的这一强化作用来提高钢材的强度。
（7）氧和氮。氧和氮也是有害元素。它们容易从铁液中逸出，故含量甚少。
2、钢材生产过程的影响
结构用钢需经过冶炼、浇铸、轧制和矫正等工序才能成材，多道工序对钢材的材性都有—定影响。现分叙如下：
（1）冶炼。冶炼过程主要是控制钢材的化学成分。从化学成分波动的范围及其平均值分析结果来看，平炉钢和顶吹氧气转炉钢是很接近的。对于直接影响钢材力学性能和内在质量的碳、锰、硫、磷含量也无明显的差别。因此，二者冶炼的钢材质量较好。但是，氧气转炉钢具有投资少、建厂快、生产效率高、原料适应性大等优点，已成为炼钢工业发展的主要方向。
（2）浇铸。钢液出炉后，先放在盛钢液的钢罐内，再铸成钢锭。由于析出的氧和铁化合成氧化铁，它将以杂质的形式混杂在钢内，从而降低钢材的力学性能，且在轧制时易产生裂缝而造成废品。排除氧化铁的方法是向盛钢液的钢罐内投入脱氧剂。根据脱氧程度的不同，钢可分为沸腾钢、半沸腾钢、镇静钢和特殊镇静钢。
沸腾钢是锰作为脱氧剂，由于锰的脱氧能力较差，不能充分脱氧。镇静钢是硅作为主要脱氧剂，硅的脱氧能力很强，它是锰脱氧能力的5倍。镇静钢的屈服点高于沸腾钢，在炼钢工艺相同的条件下，约高40N/mm2。Q235镇静钢的屈服点最高达330N/mm2，波动范围在284～300N/mm2。之间。镇静钢与沸腾钢相比，还具有冲击韧性较高，冷弯性能、可焊性和抗锈蚀性较好，时效敏感性较小等优点。
半镇静钢脱氧程度是介于沸腾钢和镇静钢之问，其性能也介于二者之间。
特殊镇静钢是在采用锰和硅脱氧之后，再用铝或钛进行补充脱氧，不仅进一步减少钢中有害氧化物，并把氮化合成非常细小的氮化铝或氮化钛，能明显改善各种力学性能，提高钢材的可焊性。
（3）轧制，轧制是将钢锭热轧成钢板和型钢。它不仅改变钢的形状及尺寸，而且改善了，钢材的内部组织，从而改善了钢材的力学性能。此外，钢材的轧制可以细化钢的晶粒，消除显微组织的缺陷。
钢材的力学性能与轧制方向有关，沿轧制方向比垂直轧制方向强度高，因此，钢材在_定程度上不再是各向同性体，钢板拉力试验的试件应垂直于轧制方向切、取。
实践证明，轧制的钢材愈小（愈薄），其强度也愈高，塑性和冲击韧性也愈好。
碳素结构钢范文6
电站锅炉 金属材料 选择 使用电站锅炉是受国家安全监察管理的具有爆炸危险性的特殊设备。锅炉承压部件金属材料选用过程中，若发生低材高用，即超限使用时，其后果肯定是短时间内就会发生爆管事故；反之，高材低用，相当于降限使用，如碳钢焊接采用合金焊条或碳钢部位使用合金管，也同样会构成危险点。材料失效位置不在母材而在焊缝热影响区，发生失效的时间间隔可能长于前者。从焊接角度上看，焊接接头总是钢制结构中的薄弱环节，而异种钢焊接接头与同种钢焊接接头性能相比较，就更是薄弱部位。在锅炉安全监察规程和金属技术监督规程中，对异种钢焊接接头的监察和监督检验，都有严格而明确的规定，关注力度严于同种钢焊接接头。因此，错用钢材过程中形成的异种钢焊接接头，就相对增加了它的潜在爆炸危险性。为了能够切实把好选用材料关，从事电站锅炉检修、改造工作的工程人员，掌握金属材料方面某些重要的基本知识、了解一些国内外材料科学技术发展过程和一些不同类型发电锅炉用材情况等，对实际工作是有益处的。
1金属材料的基本知识金属材料学是一门试验应用科学，作为锅炉检修人员掌握其中的一些基本概念和要点，对保证和提高检修质量是有帮助的。通常所谓的钢铁是以铁为基体的黑色金属，属于晶体物质。决定钢的性能的主要因素有：与组成它的化学元素成分有关，即元素种类及其含量；与其组成化学元素所形成的显微组织结构有关，即有什么样的组织就有什么样的性能；与组织结构（金相组织）和热处理工艺有关。因为通过热处理措施及过程可以改变原有的组织结构，赋予材料新的性能。
2金属材料的选择钢中以铁为基体，含有C及少量Mn、Si、S、P等杂质元素，这种钢称为碳素钢。在碳钢组成的基础上，加入一些其他元素，如Cr、Ni、Mo、V、W、T1、B、Mn等以获得某些特殊性能，这种钢称为合金钢。特意加入的元素称为合金元素。钢的组成元素中，S、P纯属于有害杂质，理论上含量越低越好。其他元素对钢性能的作用与影响都具有二重性：在其含量限定（百分含量）范围内对钢的某一特性的影响，可视为是正面的；越出限定范围上限，则视为是负面的。钢中元素组合及其百分含量都是通过理论验证和长期生产实践考验确定下来的，钢材标准就是元素的合理组合和限定范围。各元素对钢性能的影响是相对于钢中元素合理组合及限定范围而言的。对于一个具体钢种的每个化学成分的含量，厂家给出的是元素含量的范围，元素含量化学分析试验或光谱分析试验给出的是某个化学元素的具体含量数值。若材料化学元素复验报告单里，元素成分含量写的是范围，则单就报告形式就是不合格的。钢是晶体物质，其中所含的碳元素有三种同素异构体：无定形碳、石墨和金刚石。碳元素与它的同素异构体之间的物理性能和力学性能有很大的差别。其原因是石墨、金刚石各自所具有的空间结构，这种晶体结构赋予两者与无定形碳不同的物理性能和力学性能。钢铁中晶体与此同理，说明了晶体材料性能除了与成分有关外，还取决于其化学组成成分所形成的空间构型――晶体结构。钢中的组成元素在钢水凝固过程中生成具有特定晶格类型的晶体，并赋予金属材料相应的具有标识性的物理性能和力学性能，这与碳的同素异构现象是相似的。不同的是：要想改变碳的同素异构体晶格类型，使它们互相转变是非常困难的，但是，用热处理的方法可以改变钢中的晶格类型，转变原组织结构状态，改善其性能。锅炉压力容器用钢中常见的显微组织有铁素体、奥氏体、珠光体、马氏体和贝氏体等，这些材料均可以采用不同的热处理工艺，促使改变晶体结构发生变化、重新分布化学成分等，而且可以调整、改善组织结构状态，保证和提高材料的使用性能。常用的耐热钢种类、合金元素总含量、组织结构和供货热处理状态的组合情况。
3金属材料的使用近年来，许多电厂对锅炉高温段进行了材料升级，换成不锈钢材料，一般是18Cr8Ni系。由于加工困难，大多是委托制造厂制作。其中突出的问题是热处理工艺不合理，表现为对制成品采用整体或局部固溶热处理的工艺不当，后者比前者更不合理。这样处理的部件在电厂的使用条件下，将会降低它的使用寿命。奥氏体不锈钢具有晶间腐蚀倾向，其原因是由于晶粒内部的碳原子向晶界迁移并与晶间的铬生成Cr23C6而导致晶间贫铬。奥氏体不锈钢在450～850℃之间最容易发生贫铬，所以这个温度段被称为敏化区。因此，对奥氏体钢材焊接或热处理操作时，应尽可能地缩短在敏化区的停留时间，如焊接时采取使用小线能量、控制层间温度等措施。为了控制晶间腐蚀趋势，根据奥氏体不锈钢使用条件不同，可采取固溶处理、稳定化处理或钝化处理工艺。钝化处理是利用氧化性酸进行氧化，在不锈钢件表面形成致密氧化铬保护层，增强耐腐蚀性。电站锅炉上的奥氏体钢管使用温度是600～750℃，正好处于材料的敏化区。经固溶处理的奥氏体不锈钢材料在这个温度下，仍然会发生碳迁移，导致晶间贫铬，降低了材料的耐腐蚀、抗氧化等特性。若采用稳定化处理工艺――固定晶粒内碳元素，则有利于保持材料的使用性能和寿命。在电厂运行条件下，奥氏体不锈钢产品采用局部固溶处理工艺，从道理上讲，其本身存在着不合理性。更不合理的是固溶处理时取局部热处理方式，不论固溶处理还是稳定化处理，局部热处理方式都是不可取的。因为部件从热处理炉内高温到炉外室温，其中必有一段处于敏化区，发生晶间贫铬，性能下降，形成质量隐患，运行中这个部位会最先失效。发电锅炉高温段用18Cr―8Ni系列不锈钢的制成品，推荐宜采取整体稳定化热处理工艺。若在采用整体稳定化热处理的基础上再进行整体内外壁钝化处理，耐氧化腐蚀效果将会更好，但会增加成本。
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