钢材在低温、中温、高温下-性能不同
3.3.1 温度
不同用途的压力容器的工作温度不同。
钢材在低温、中温、高温下，性能不同。
高温下，钢材性能往往与作用时间有关。
介绍几种情况的影响:
一、短期静载下温度对钢材力学性能的影响
1、高温下
在温度较高时，仅仅根据常温下材料抗拉强度和屈服点
来决定许用应力是不够的，一般还应考虑设计温度下材
料的屈服点。
2、低温下
随着温度降低，碳素钢和低合金钢的强度提高，而韧性
降低。
当温度低于20℃时，钢材可采用20℃时的许用应
力。
韧脆性转变温度——（或脆性转变温度）
当温度低于某一界限时，钢的冲击吸收功大幅度地下
降，从韧性状态变为脆性状态。
这一温度常被称为韧脆
性转变温度或脆性转变温度。
图3-3 温度对低碳钢力学性能
的影响
(图3-4 低碳钢冲击吸收功和温度的关系曲线)
低温变脆的金属：具有体心立方晶格的金属如碳素钢和低合金钢。
低温仍有很高韧性的金属：面心立方晶格材料如铜、铝和奥氏体不锈钢，冲击吸收功随温度的变化很小，在很低的温度下仍具有高的韧性。
二、高温、长期静载下钢材性能
蠕变现象：在高温和恒定载荷的作用下，金属材料会产生随时间而发展的塑性变形，这种现象被称为蠕变现象。
一定的应力作用下，碳素钢（>420度）合金钢(>400-500度)时发生蠕变。
蠕变的危害:蠕变的结果是使压力容器材料产生蠕变脆化、应力松弛、蠕变变形和蠕变断裂。
因此,高温压力容器设计时应采取措施防止蠕变破坏发生。
1、蠕变曲线
蠕变曲线三阶段：减速蠕变，恒速蠕变，
加速蠕变。
oa线段——试样加载后的瞬时应变。
a点以后的线段——从a点开始随时间增
长而产生的应变才属于蠕变。
蠕变曲线上
任一点的斜率表示该点的蠕变速率。
ab为蠕变的第一阶段:
即蠕变的不稳定阶段，蠕变速率随时间的
增长而逐渐降低，因此也称为蠕变的减速
阶段。
bc为蠕变的第二阶段: 图3-5 蠕变应变与时间的关系
在此阶段，材料以接近恒定蠕变速率进行
变形，故也称为蠕变的恒速阶段。
cd为蠕变的第三阶段:
在这阶段里蠕变速度不断增加，直至断
裂。
对于同一材料，改变温度或改变应力，蠕变曲线都会不同：
▲当应力较小或温度很低时，第二阶段的持续时间长，甚至无第三阶段；
▲相反，当应力较大或温度较高时，第二阶段持续时间短，甚至完全消失。
2、蠕变极限与持久强度a、蠕变极限——是高温长期载荷作用下，材料对变形的抗力。
蠕变极限表示法:★在给定温度下，使试样产生规定的第二阶段蠕变速率的应力值。
★在给定温度和规定时间内，使试样产生一定量的蠕变总伸长率的应力值（常用）
b、持久强度——在给定的温度下，经过一定时间后发生断裂时构件所能承受的最大应力。
◇考虑蠕变极限和持久强度的场合：
a.蠕变极限适用于在高温运行中要严格控制变形的零件的设计，如涡轮叶片
b.高温压力容器设计中，不仅要防止过大的变形，而且要确保在规定条件下不会蠕变断裂，往往同时用蠕变极限和持久强度来确定许用应力。
（蠕变极限常用第二种表示法，且一般规定时间为105h，总伸长率为1%；确定持久强度的时间为105h。
）
温度和应力对蠕变断裂形式有显著的影响
◎在高应力、较低的温度时，断裂后伸长率较高，断口呈韧性形态；
◎而在应力低、温度高时，断裂前塑性变形小，断裂呈脆性，断后伸长率较低，缩颈很小,在晶体内部常发现大量的细小裂纹。
松弛:在常温下工作的零件，在发生弹性变形后，如果变形总量保持不变，则零件内的应力将保持不变。
但在高温和应力作用下，随着时间的增长，如果变形总量保持不变，因蠕变而逐渐增加的塑性变形将逐步代替原来的弹性变形，从而使零件内的应力逐渐降低，这种现象称为松驰。
如高温压力容器中的连接螺栓，可能因松弛而引起容器泄漏。
常见钢材料物理性能
常见钢材料物理性能常见钢材的物理性能概述钢是一种常见的金属材料，具有广泛的应用领域，从建筑结构到汽车制造，都需要使用到钢材。
钢材的物理性能决定了其在各种应力条件下的强度、刚度和耐磨损能力等关键特性。
以下是常见钢材的物理性能的介绍。
1.强度强度是衡量材料抵抗变形和破坏的能力，常用的指标是屈服强度和抗拉强度。
屈服强度是指当钢材开始发生塑性变形时所能承受的最大应力，而抗拉强度则是在材料断裂之前所能承受的最大应力。
不同类型的钢材具有不同的强度，高强度钢材通常具有更高的屈服强度和抗拉强度。
2.刚度刚度是指材料抵抗形变的能力，在应力施加下不轻易发生变形的性质。
通常用弹性模量来衡量材料的刚度，弹性模量越大，材料的刚度越高。
刚度高的钢材在使用中更不容易变形，可以提供更好的结构支撑能力。
3.延展性和韧性延展性和韧性是衡量钢材在应力作用下变形能力的指标。
延展性是指材料在拉伸过程中可以延展多少，而韧性则是指材料在受冲击载荷时可以吸收多少能量而不会断裂。
高延展性和韧性的钢材对于抵御撞击、震动和挤压应力具有更好的性能。
4.硬度硬度是指材料抵抗局部形变和划伤的能力。
一般使用洛氏硬度或布氏硬度来衡量钢材的硬度。
高硬度的钢材更难以切削和加工，但在需要耐磨性的场合非常有用。
5.磁性钢材可以分为磁性钢和非磁性钢。
磁性钢有良好的磁导率，可以用于电磁设备和电机等应用；而非磁性钢则不具备磁性，可以用于需要磁场屏蔽的场合。
6.导热性和导电性一般来说，金属材料具有较高的导热性和导电性。
钢材通常具有良好的导热和导电性能，适用于需要传导热量或电流的应用。
然而，不同类型的钢材具有不同的导热和导电性能，例如，不锈钢的导热性能相对较差。
除了上述常见的物理性能外，钢材还具有耐腐蚀性、耐磨性、耐高温和低温性能等特性，这些特性根据具体需求可以通过特殊的合金设计和处理工艺进行改善。
总结起来，钢材作为一种常见的金属材料，在各种工程和工业领域都有广泛应用。
了解和掌握常见钢材的物理性能有助于在选择和设计中做出合理的材料选择。
钢材在低温环境下的热膨胀系数研究与应用
钢材在低温环境下的热膨胀系数研究与应用钢材在低温环境中的热膨胀系数研究与应用钢材是一种常见的构造材料，在工程领域有广泛的应用。
然而，在低温环境下，钢材的性能可能会发生变化，其中之一就是热膨胀系数。
本文将研究钢材在低温环境中的热膨胀系数，并探讨其在实际应用中的意义和影响。
一、低温环境下的钢材热膨胀系数钢材的热膨胀系数是指在单位温度变化下，钢材的长度变化与原始长度之比。
在常温环境下，钢材的热膨胀系数是已知的，可通过实验或计算获得。
然而，在低温环境中，钢材的热膨胀系数可能会有所变化，这主要是因为低温下分子的热运动减缓，导致钢材的热胀冷缩性能发生改变。
二、研究方法与实验结果为了研究钢材在低温环境中的热膨胀系数，我们进行了一系列实验。
首先，选择了几种常见的结构钢材料，并在低温条件下进行了测量。
实验中，我们使用了低温恒温槽，将钢材样品放入槽中，并测量其温度与长度的变化。
通过这些实验数据，我们计算了钢材在不同温度下的热膨胀系数。
实验结果表明，随着温度的降低，钢材的热膨胀系数呈现出下降的趋势。
这是由于低温环境下，钢材内部分子的热运动减缓，导致钢材的热胀冷缩性能减弱。
对于不同种类的钢材，其热膨胀系数的变化情况也有所不同，这需要根据具体材料性质来进行进一步的研究和分析。
三、应用与意义钢材在低温环境中的热膨胀系数研究对于工程实践具有重要的应用价值和意义。
首先，在低温环境下，钢结构的稳定性和安全性需得到保证。
如果没有考虑到钢材的热膨胀系数变化，可能会导致工程结构在低温环境中发生变形或破坏。
因此，通过研究钢材在低温环境中的热膨胀系数，可以为工程设计和施工提供重要的参考依据，确保工程质量和安全。
其次，钢材在低温环境中的热膨胀系数变化也对冷工业领域有一定的影响。
在液化天然气储运等领域，钢材常常需要承受极端低温的作用。
因此，了解钢材在低温环境中的热膨胀系数变化，可以对管道、容器等设备的设计和选择提供指导，从而确保设备的正常运行和安全性。
回火前后温度对比
回火前后温度对比
回火前后的温度对比因不同的回火种类而异。
以下是低温回火、中温回火和高温回火的温度对比：
1. 低温回火（150\~250℃）：低温回火可以部分消除淬火造成的内应力，降低钢的脆性，提高韧性，同时保持较高的硬度。
2. 中温回火（350\~500℃）：中温回火可以消除大部分内应力，硬度有显著的下降，但仍有一定的韧性和弹性。
3. 高温回火（500\~650℃）：高温回火广泛应用在各种较为重要的结构零件、连杆、螺栓、齿轮和轴类等，既可作为最终热处理，又可作为预备热处理。
总体来说，回火后的温度都比回火前要低。
如需了解更多关于回火前后温度对比的信息，建议咨询专业人士或查阅专业书籍。
低温钢和耐热钢
低温钢和耐热钢是两种在温度环境下工作的钢材，它们各有其特性和用途。
低温钢主要用于制造在低温环境下工作的设备，如液化天然气（LNG）储罐、管道等。
这些钢材必须具有较好的低温韧性和抗脆性，以防止在低温下发生脆性断裂。
低温钢的化学成分和冶炼工艺能够保证其优良的低温性能和机械性能，广泛应用于石油、化工、航空航天等领域的低温设备制造。
耐热钢则是一种能够在高温下工作的钢材，常用于制造如锅炉、压力容器、石油裂化设备等高温设备。
这些钢材需要具备较好的抗氧化性、抗蠕变性和高温强度，能够在高温环境下长期稳定工作。
耐热钢的化学成分和冶炼工艺能够保证其优良的高温性能和机械性能，同时还需要进行必要的热处理和表面处理，以提高其耐热性能和使用寿命。
总之，低温钢和耐热钢都是重要的工程材料，它们的应用领域和工作环境不同，因此在选择和使用时需要根据具体情况进行评估和选择。
钢结构的环境适应性
钢结构的环境适应性钢结构是一种常用的建筑结构形式，由于其高强度、轻质化和可塑性等优点，被广泛应用于各种建筑类型中。
然而，在实际使用过程中，钢结构的环境适应性也是我们需要考虑的重要因素之一。
本文将探讨钢结构在不同环境条件下的适应性，并提出相应的解决方案。
一、气候适应性钢结构的气候适应性主要指其在不同气候条件下的性能表现。
在寒冷地区，低温可能导致钢材变脆和减弱其承载能力，因此需要在设计和施工中采取保温措施，如增加隔热层厚度、选择适当的保温材料等。
而在高温环境下，钢结构容易发生热胀冷缩，可能影响其稳定性和刚度，此时可以考虑采用降温设备或增加防火涂层等方式进行热控制。
二、湿度适应性湿度是另一个影响钢结构环境适应性的重要因素。
在潮湿环境中，钢结构容易发生腐蚀，因此需要进行防腐措施，如施加防腐涂层、选择适当的材料和加强排湿措施等。
此外，在高湿度地区，还需要考虑钢结构与外界环境之间的湿度平衡，以防止结构内部产生露点，导致腐蚀和损坏。
三、地震适应性地震是常见的自然灾害之一，对建筑结构的适应性要求特别高。
钢结构由于其良好的延性和可塑性，具备较好的抗震性能。
在钢结构设计时，应采取适当的抗震措施，如增加剪力墙、设置合理的撑撑系统、提高连接件的强度等，以增强结构的整体稳定性和抗震能力。
四、海洋适应性海洋环境中，钢结构容易受到海水侵蚀和海气的腐蚀。
为了提高钢结构的海洋适应性，可以采取以下措施：首先，选用具有良好耐蚀性能的不锈钢材料；其次，对钢结构进行防腐处理，如喷涂具有抗海腐蚀性的涂层；最后，设立定期检查和维护机制，及时修复受损的部位，以保持结构的完整性和稳定性。
五、环境污染适应性随着工业发展和城市化进程，环境污染成为我们日常面临的问题之一。
污染物的附着和腐蚀对钢结构的影响尤为明显。
为了增强钢结构的环境适应性，可以增加防护层，如涂层、防尘措施等，在遭受污染物侵蚀时，能够有效保护钢结构不受损。
综上所述，钢结构的环境适应性在设计和使用中需综合考虑气候、湿度、地震、海洋以及环境污染等因素。
钢材A B C D 级含义
钢材A B C D 级含义A，B，C，D，所不同的，指的是它们性能中冲击温度(冲击温度与冲击功主要是针对于钢材的低温脆性。
钢材在低温下，其脆性是增强的，钢材变脆意味着什么不用我解释了吧。
针对这个现象，各国都提出了相应的低温冲击性能标准。
不做冲击试验肯定是要求最低的，而做冲击试验时，要求的温度越低，其低温脆性越小，性能越好，相同温度下，冲击功数值越大，其性能越好。
也就是说，Q235A\B\C\D由于材料的不同，其低温脆性依次变好，Q235D 的低温脆性最好，也就是抗低温性能最好)的不同。
分别为：Q235A级，是不做冲击；Q235B 级，是20度常温冲击；Q235C级，是0度冲击；Q235D级，是-20度冲击。
在不同的冲击温度，冲击的数值也有所不同。
元素含量：A、B、C、D硫含量依次递减；A和B的磷含量相同，C的磷含量次之，D磷含量最少Q235各个级别的化学成份：低合金板Q235分A、B、C、D四级(GB/T 700-2006) Q235A级含C ≤0.22% Mn ≤1.4% Si ≤0.35% S ≤0.050 P ≤0.045 Q235B级含C ≤0.20% Mn ≤1.4% Si ≤0.35% S ≤0.045 P ≤0.045 Q235C级含C ≤0.17% Mn ≤1.4% Si ≤0.35% S ≤0.040 P ≤0.040 Q235D级含C ≤0.17% Mn ≤1.4% Si ≤0.35% S ≤0.035 P ≤0.035 就其脱氧方法而言，可以采用F,b,z分别表示为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢。
沸腾钢是脱氧不完全的钢，塑性和韧性较差。
用这种材料制成的焊接结构，受动力载荷作用时接头容易出现裂缝。
不宜在低温下工作，有时会产生硬化现象。
相比之下，镇静钢质优而匀，塑性和韧性都好。
Q235的机械性能抗拉强度（σb/MPa）：375-500 伸长率（δ5/%）：≥26（a≤1.6mm）≥25（a>1.6-4.0mm）≥24（a>4.0-6.0mm）≥23（a>6.0-10.0mm）≥22（a>10.0-15.0mm）≥21（a>15.0mm）其中a 为钢材厚度或直径。
钢的回火温度
钢的回火温度
摘要：
一、钢的回火温度简介
1.回火温度的概念
2.回火温度对钢性能的影响
二、钢的回火温度分类
1.低温回火
2.中温回火
3.高温回火
三、不同回火温度下钢的性能与应用
1.低温回火钢的性能与应用
2.中温回火钢的性能与应用
3.高温回火钢的性能与应用
四、钢的回火温度选择与控制
1.回火温度选择的原则
2.回火温度控制的方法
正文：
钢的回火温度是指在钢铁生产过程中，对钢材进行加热处理以改变其性能的一种工艺参数。
回火温度的设置对钢的硬度、韧性、强度等性能有着重要影响。
因此，正确选择和控制回火温度对于钢铁产品的质量至关重要。
根据回火温度的不同，钢的回火可以分为低温回火、中温回火和高温回
火。
低温回火一般在100℃-200℃之间，主要用于降低钢的硬度、提高韧性；中温回火一般在300℃-500℃之间，可以获得较好的综合性能；高温回火一般在500℃-600℃之间，主要用于提高钢的硬度、强度。
在不同回火温度下，钢的性能与应用也有所不同。
低温回火钢具有较好的韧性，适用于制造受力较小、韧性要求较高的零件；中温回火钢具有较好的综合性能，广泛应用于各种机械零件制造；高温回火钢具有较高的硬度和强度，适用于制造高强度、高硬度零件。
在实际生产过程中，选择合适的回火温度需要综合考虑钢材的化学成分、力学性能、使用条件等因素。
此外，还需要通过精确的温度控制，确保回火效果达到预期。
总之，钢的回火温度在钢铁生产中具有重要意义，对于提高钢铁产品质量、满足不同使用需求具有关键作用。
钢材A B C D 级含义
钢材A B C D 级含义A，B，C，D，所不同的，指的是它们性能中冲击温度(冲击温度与冲击功主要是针对于钢材的低温脆性。
钢材在低温下，其脆性是增强的，钢材变脆意味着什么不用我解释了吧。
针对这个现象，各国都提出了相应的低温冲击性能标准。
不做冲击试验肯定是要求最低的，而做冲击试验时，要求的温度越低，其低温脆性越小，性能越好，相同温度下，冲击功数值越大，其性能越好。
也就是说，Q235A\B\C\D由于材料的不同，其低温脆性依次变好，Q235D 的低温脆性最好，也就是抗低温性能最好)的不同。
分别为：Q235A级，是不做冲击；Q235B 级，是20度常温冲击；Q235C级，是0度冲击；Q235D级，是-20度冲击。
在不同的冲击温度，冲击的数值也有所不同。
元素含量：A、B、C、D硫含量依次递减；A和B的磷含量相同，C的磷含量次之，D磷含量最少Q235各个级别的化学成份：低合金板Q235分A、B、C、D四级(GB/T 700-2006) Q235A级含C ≤0.22% Mn ≤1.4% Si ≤0.35% S ≤0.050 P ≤0.045 Q235B级含C ≤0.20% Mn ≤1.4% Si ≤0.35% S ≤0.045 P ≤0.045 Q235C级含C ≤0.17% Mn ≤1.4% Si ≤0.35% S ≤0.040 P ≤0.040 Q235D级含C ≤0.17% Mn ≤1.4% Si ≤0.35% S ≤0.035 P ≤0.035 就其脱氧方法而言，可以采用F,b,z分别表示为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢。
沸腾钢是脱氧不完全的钢，塑性和韧性较差。
用这种材料制成的焊接结构，受动力载荷作用时接头容易出现裂缝。
不宜在低温下工作，有时会产生硬化现象。
相比之下，镇静钢质优而匀，塑性和韧性都好。
Q235的机械性能抗拉强度（σb/MPa）：375-500 伸长率（δ5/%）：≥26（a≤1.6mm）≥25（a>1.6-4.0mm）≥24（a>4.0-6.0mm）≥23（a>6.0-10.0mm）≥22（a>10.0-15.0mm）≥21（a>15.0mm）其中a 为钢材厚度或直径。
金属材料学__复习总结 2
名词解释合金元素：指为了使钢获得所需要的组织结构、物理、化学和力学性能而添加在钢中的元素。
微合金元素：有些合金元素如V，Nb，Ti, Zr和B等，当其含量只在0.1%左右时，就能显著地影响钢的组织与性能的若干元素。
奥氏体形成元素：在γ-Fe中有较大的溶解度,且能稳定γ-Fe的元素C,N,Cu,Mn,Ni,Co,W等铁素体形成元素：在α-Fe中有较大的溶解度，且能γ-Fe不稳定的元素Cr，V，Si，Al，Ti，Mo等原位析出：指在回火过程中，合金渗碳体转变为特殊碳化物。
碳化物形成元素向渗碳体富集，当其浓度超过在合金渗碳体中的溶解度时, 合金渗碳体就在原位转变成特殊碳化物。
如Cr钢碳化物转变离位析出：含强碳化物形成元素的钢，在回火过程中直接从过饱和α相中析出特殊碳化物，同时伴随着渗碳体的溶解，如V，Nb，Ti。
（Ｗ和Mo既有原味析出又有异位析出）网状碳化物：热加工的钢材冷却后，沿奥氏体晶界析出的过剩碳化物（过共析钢）或铁素体（亚共析钢）形成的网状碳化物。
热脆：指当某些钢在1100-1200度进行热加工时，分布与晶界的低熔点的共晶体熔化而导致开裂的现象。
冷脆：指材料在低温条件下的极小塑变脆断。
水韧处理：将高锰钢加热到单相奥氏体温度范围，使碳化物完全溶入奥氏体，然后在水中快冷，从而获得获得单相奥氏体组织。
（水韧后不再回火）超高强度钢：用回火M或下B作为其使用组织，经过热处理后抗拉强度大于1400 MPa （或屈服强度大于1250MPa）的中碳钢，均可称为超高强度钢。
晶间腐蚀：晶界上析出连续的网状富铬的Cr23C6引起晶界周围基体产生贫铬区成为微阳极而引发的腐蚀。
应力腐蚀：奥氏体或马氏体不锈钢受张应力时，在某些介质中经过一般不长的时间会发生破坏，且随应力增大，发生破裂的时间也越短，当取消应力时，腐蚀较小或不发生腐蚀，这种腐蚀现象称为应力腐蚀。
n/8规律：当Cr的含量达到1/8，2/8，3/8，……原子比时，Fe的电极电位就跳跃式显著提高，腐蚀也显著下降。
《钢结构》课后习题答案
一、选择题1 钢材在低温下，强度 A 塑性 B ，冲击韧性 B 。
(A)提高 (B)下降 (C)不变 (D)可能提高也可能下降2 钢材应力应变关系的理想弹塑性模型是—A—。
3 在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是 B 的典型特征。
(A)脆性破坏 (B)塑性破坏 (C)强度破坏 (D)失稳破坏5 钢材的设计强度是根据—C—确定的。
(A)比例极限 (B)弹性极限 (C)屈服点 (D)极限强度6 结构工程中使用钢材的塑性指标，目前最主要用—D—表示。
(A)流幅 (B)冲击韧性 (C)可焊性 (D)伸长率7 钢材牌号Q235，Q345，Q390是根据材料—A—命名的。
(A)屈服点 (B)设计强度 (C)标准强度 (D)含碳量8 钢材经历了应变硬化(应变强化)之后—A—。
(A)强度提高 (B)塑性提高 (C)冷弯性能提高 (D)可焊性提高9 型钢中的H钢和工字钢相比，—B—。
(A)两者所用的钢材不同 (B)前者的翼缘相对较宽(C)前者的强度相对较高 (D)两者的翼缘都有较大的斜度10 钢材是理想的—C—。
(A)弹性体 (B)塑性体 (C)弹塑性体 (D)非弹性体11 有两个材料分别为Q235和Q345钢的构件需焊接，采用手工电弧焊，—B—采用E43焊条。
(A)不得 (B)可以 (C)不宜 (D)必须13 同类钢种的钢板，厚度越大，—A—。
(A)强度越低 (B)塑性越好 (C)韧性越好 (D)内部构造缺陷越少14 钢材的抗剪设计强度fv与f有关，一般而言，fv＝—A—。
(A)f ／3 (B) 3f (C)f ／3 (D)3f16 钢材在复杂应力状态下的屈服条件是由—D —等于单向拉伸时的屈服点决定的。
(A)最大主拉应力1σ (B)最大剪应力1τ (C)最大主压应力3σ (D)折算应力eq σ 17 k α是钢材的—A —指标。
(A)韧性性能 (B)强度性能 (C)塑性性能 (D)冷加工性能18 大跨度结构应优先选用钢结构，其主要原因是___ D _。