1介紹

中國鋼產量已突破6億噸，鋼材數量不再是主要矛盾，鋼材品種結構不合理的矛盾十分突出。當前行業的主要任務是努力提高產品的市場競爭力，站在可持發展的新起點上，把大力開發低合金鋼列入發展戰略的重要內容。許多普鋼企業在鋼材品種結構調整和編制科技發展規劃中，已意識到低合金鋼生產是提高產品技術含量和附加值的關鍵，對低合金鋼開發中碰到的種種問題心中無數，一些科技管理乾部覺得“成也低合金鋼，敗也低合金鋼”，迫切要求對低合金鋼有個全麵的瞭解。

按國際標準，把鋼區分為非合金鋼和合金鋼兩大類，非合金鋼是通常叫做碳素鋼的一大鋼類，鋼中除瞭鐵和碳以外，還含有爐料帶入的少量合金元素Mn、Si、Al，雜質元素P、S及氣體N、H、O等。合金鋼則是為瞭獲得某種物理、化學或力學特性而有意添加瞭一定量的合金元素Cr、Ni、Mo、V，並對雜質和有害元素加以控制的另一類鋼。

原則上講，合金鋼分為低合金鋼、中合金鋼和高合金鋼，顧名思義，以含有合金元素的總量來加以區分，總量低於5%稱為低合金鋼，5～10%為中合金鋼，大於10%為高合金鋼。在國內習慣上又將特殊質量的碳素鋼和合金鋼稱為特殊鋼，全國31傢特鋼企業專門生產這類鋼，如優質碳素結構鋼、合金結構鋼、碳素工具鋼、合金工具鋼、高速工具鋼、碳素彈簧鋼、合金彈簧鋼、軸承鋼、不銹鋼、耐熱鋼、電工鋼，還包括高溫合金、耐蝕合金和精密合金等等。在鋼的分類上，雖努力向國際通用標準靠攏，但還有許多不同之處。

①隨著特鋼向“特”、“精”、“高”發展，向深加工方向延伸，特鋼的領域越來越窄。美國特鋼協會將特鋼定位在工模具鋼、不銹鋼、電工鋼、高溫合金和鎳合金。日本把結構鋼和高強度鋼歸並在特鋼范疇。隨著中國普鋼企業的技術改造和工藝進步，特鋼企業的產品領域也在縮小，1999年普鋼廠已生產特鋼產品總量的34%。

②國外的低合金鋼，實際上是我們所熟悉的低合金高強度鋼，屬於特殊鋼范疇，在美國叫做高強度低合金鋼（HSLA—Steel），俄羅斯及東歐各國稱為低合金建築鋼，日本命名為高張力鋼。而在國內，首先是把低合金鋼劃入瞭普鋼范圍，概念上的區別導致在產品質量上的差異。在名稱上也幾經變化，如低合金建築鋼、普通低合金鋼、低合金結構鋼，至1994年叫做低合金高強度結構鋼（GB/T1591—94）。到目前為止，從發表的資料文獻來看，低合金鋼的名稱仍然隨著國傢、企業和作者而異。

③低合金鋼與碳素鋼、低合金鋼與合金鋼之間，明確劃出的概念是不存在的。在國外，50年代曾給低合金鋼下過定義，總的意思是，凡是合金元素總量在3%以下，屈服強度在275Mpa以上，具有良好的可加工性和耐腐蝕性，以型、帶、板、管等鋼材形狀，在熱軋狀態直接使用的軟鋼的替代品。當然，在技術發展進程中，低合金鋼不論在合金含量、性能水平和交貨狀態，已經有瞭很大的變化。

在中國，低合金鋼是一個更加籠統的鋼類，鋼材品種不僅含有低合金焊接高強度鋼，還包容瞭低合金沖壓鋼、低合金耐腐蝕鋼、低合金耐磨損鋼、低合金低溫鋼、甚至還納入瞭低、中碳含量的低合金建築鋼和中、高碳含量的低合金鐵道軌鋼。具有中國特色，但帶來的一個問題是缺乏與國外統計數據的可比性。

2發展史

低合金鋼的出現可以追溯到19世紀的1870年，一種碳含量0.64～0.9%和鉻含量0.54～0.68%、抗拉強度685Mpa、彈性極限410Mpa鋼，第一次被采用於工程結構，建造瞭跨度158.5m的拱形橋梁。但這種鋼不理想也是十分明顯的，需要軋後熱處理，難以機械加工，耐蝕性又不良。隨後的1個多世紀的時間，世界各國不斷探索，大體上可以把低合金鋼區劃為三個不同特征的發展階段，在20世紀20年代以前，20～60年代及60年代以後。前兩個階段姑且合稱為傳統的低合金鋼發展階段，後一階段可以稱為現代低合金鋼發展階段（後麵我們稱它為微合金鋼Microalloyed Steel）。

前一時期低合金鋼的重大發展有三個標志：

①由單一元素合金化向多元素合金化發展

1895年曾采用0.40～0.56%C和3.5%Ni的鋼建造瞭俄國的“鷹”級驅逐艦，該鋼的加工性比初期的鉻鋼要好得多，屈服強度在355Mpa。20世紀初還用8000多噸含鎳的鋼建造瞭跨度為448m的橋梁，美中不足的是這種鋼的合金資源有限，成本又高。此後開發瞭1.25%Si的低合金鋼，建造瞭橫渡大西洋的船舶和跨度110m的橋梁，俄國利用鐵銅混生礦源，曾開發瞭0.7～1.1%Cu的低合金鋼用於造船、建橋，這種鋼導電性好，抗腐蝕性優良。

長達30多年的生產和應用經驗的積累，發現多元合金化的低合金鋼綜合性能更佳，經濟上更劃算，開發瞭二元合金化的Ni-Cr、Cr-Mn、Mn-V低合金鋼，和三元復合合金化的Cr-Mn-V、Cr-Mn-Si、Mn-Cu-P等低合金鋼。用途上也擴大到瞭鍋爐、容器、建築和鐵塔等方麵。20世紀20年代全世界的低合金鋼產量達到200萬噸。

②賦予低合金鋼的第一特征：低碳、可焊接

在工程結構廣泛采用焊接技術之後，給低合金鋼發展帶來深遠的影響。為減小焊接熱影響區硬化和開裂、焊接接頭延性惡化，把低合金鋼的碳含量由0.6%降到0.4%，隨後又降至0.2%，至60年代末再降至0.18%，提出瞭焊接碳當量的可焊性判據。為瞭獲得高強度鋼不斷增高的強度需求，出現瞭兩條發展途徑，一個是提高合金含量，另一個是熱處理手段，各有利弊，至今屈服強度高於600Mpa的鋼仍采用熱處理，E級和F級船板仍規定正火狀態使用，再如鐵路鋼軌仍有合金化軌和全長淬火軌的兩種生產方式。

③註意到鋼的冷脆傾向性和時效敏感性

二次世界大戰期間大量“自由”輪在運行中斷裂及許多鍋爐、容器的失效，註意到瞭鋼冷脆傾向與鋼的粗晶結構和有害元素P、S的含量有關，而鋼的時效傾向是由鋼中N所致，從而采取瞭降硫、鋁細晶化和控制終軋溫度等優化工藝。為瞭鋼結構的安全使用和壽命，同時還開發瞭低溫夏氏V型缺口沖擊、溫度梯度雙重拉伸、零塑性轉折落錘及BDWTT落錘撕裂等試驗方法及制訂瞭相應的斷裂韌性判據。

20～60年代間，工業發達國傢的低合金鋼開發帶來瞭經濟的繁榮和現代化。據不完全統計，全世界成熟的低合金鋼鋼種牌號有2000餘個，形成瞭5大合金成分系列：

⑴以德國St52鋼為代表的C-Mn鋼系列，日本的SM400、中國的16Mn屬於這類鋼。

⑵以美國Vanity鋼為代表的Mn-V-（Ti）鋼系列，構成瞭現代微合金化的先驅。

⑶美國的含P-Cu鋼系列，代表鋼種有Corten和Mariner鋼，具有良好的耐大氣和海水腐蝕性。

⑷ Ni-Cr-Mo-V鋼系列，如美國開發的淬火回火狀態T-1鋼板成功用於壓力容器的建造。

3性能

強度

鋼結構件的屈服點決定瞭結構所能承受的不發生永久變形的應力。典型碳素結構鋼的最小屈服點為235MPa。而典型低合金高強度鋼的最小屈服點為345MPa。因此，根據其屈服點的比例關系，低合金高強度鋼的使用允許應力比碳素結構鋼高1.4倍。與碳素結構鋼相比，使用低合金高強度鋼可以減小結構件的尺寸，使重量減輕。必須註意，對於可能出現彎曲的構件，其許用應力必須修正，以達到保證結構的堅固性。有時用低合金高強度鋼取代碳素結構鋼但不改變斷麵尺寸，其唯一的目的是在不增加重量的情況下而得到強度更高更耐久的結構。節約重量對運輸車輛的結構是最重要的，這樣就可以運輸更重的重量和減少能量消耗。

經常通過加入少量的鈮或釩、或鈦來提高鋼的強度。這些元素通過沉淀硬化很經濟地達到強化的目的。為瞭各種目的加入的其他合金元素也能達到強化的目的。對於熱軋薄板，嚴格控制熱軋和卷取工藝可以達到所要求的均勻的強度。對於冷軋薄板，采用特殊的退火和平整工藝從而得到更高的強度，同時還可以保持良好的成形性能。

最新的發展是采用通過臨界退火和快速冷卻得到馬氏體和鐵素體二相顯微組織（或雙相顯微組織）的低合金高強度鋼。這種鋼的薄板產品有極好的成形性能，屈服點一般為310～345MPa，通過汽車部件壓力成形產生的應變，屈服點可以提高到550MPa或更高。

成形性能

為瞭容易地和經濟地進行熱或冷加工以制成工程結構的各種部件，低臺金高強度鋼必需具有適當的成形性能。和碳素結構鋼一樣，低合金高強度鋼一般可以進行這樣的加工，以及如剪切、沖孔和機加工藝，雖然其屈服點高，即使成形操作變形相當劇烈也同樣可以使用用於碳素結構鋼成形的冷彎沖壓機、拉拔機、壓力機和其他設備，但是一些設備具需要修改。

低合金高強度鋼和碳素結構鋼的冷成形性能之間有固有的區別。首先，使低合金高強度鋼產生一定量的永久變形比同樣尺寸的碳素結構鋼需要更大的力。第二，當低合金高強度鋼成形時，對回彈應給出稍大些的允許量。

根據經驗，除非對低合金高強度鋼進行控制夾雜物形狀的處理，否則在進行冷成形時必須使用比碳素結構鋼更大的彎曲半徑。

焊接性能

由於鋼結構在制作加工過程中經常使用焊接工藝，因此對於這類用途的低合金高強度鋼來說，能夠采用在薄板和鋼帶這樣的厚度情況下廣泛使用的電弧焊工藝進行焊接是非常重要的，所制作的鋼結構的焊縫應具有要求的強度和韌性也同樣是非常重要的．這樣才能經受住預定用途出現的最不利的條件。日前低合金高強度鋼的發展與各種焊接工藝的發展足同步進行的，要特別註意確保這些鋼能夠具有適當的焊接性能。如果焊接操作得當，大部分低合金高強度鋼是可以很好地進行焊接的。對於大型型鋼和較高碳和錳含量的牌號，需要預熱和（或）采用低氫焊條。對於某些低合金高強度鋼無論厚度是多少，都應采用低氧焊條。對最小屈服點最高達約345MPa的低合金高強度鋼進行氣體保護熔化極電弧焊，采用低碳塗藥焊條通常是合適的。對於最小屈服點高於約415MPa的鋼和當對焊縫金屬要求特殊的性能，如更高的耐腐蝕性能時，則通常需采用低合金鋼焊條。對於埋弧焊、氣體保護金屬極電弧焊和藥芯焊絲電弧焊，推薦采用與氣體保護熔化極電弧焊所建議采用的焊條一樣的充填金屬的焊條。對於汽車工業用低合金高強度鋼薄板，一般限制其碳含量不大於0.13%以得到良好的點焊性能。

耐腐蝕性能

當使用低合金高強度鋼時，都是希望取其強度高的優點而用較薄的截麵，這不僅僅是為瞭節省重量而且也是為瞭盡可能的經濟。但是，必須要充分考慮腐蝕這一因素，鋼材截麵愈薄就愈應註意防腐。任何鋼結構的防腐一般都是通過在適當準備的表麵上塗防腐層並且對防腐層加以保護的方法來達到的。一些低合金高強度鋼具有良好的耐大氣腐蝕性能，其不僅可以提高防腐塗層的效果，而且在某些情況下采取適當的預防措施甚至還可以在不塗層的狀態下暴露在大氣中使用。沒有任何一種材料同樣耐耐有可能想像到的腐蝕條件，低合金高強度鋼的耐大氣腐蝕性能隨對耐腐蝕起最大作用的合金元素的組臺和含量而改變。提高耐大氣腐蝕性能的元素是銅、磷、矽、鉻、鎳和鉬。

一些低合金高強度鋼的優良的耐大氣腐蝕性能導致形成瞭建築、橋梁等結構設計的新概念，即這些結構選用適當的低合金高強度鋼的裸露構件來建造。在正常暴露在大氣中的情況下，裸露的鋼在大氣腐蝕的最初幾個月形成一種緊密的保護性氧化膜。有時建築師選用裸露的鋼結構是因為希望得到鋼表麵均勻的大氣氧化的外觀，而有時則是為瞭節省塗保護層以達到經濟的目的。在裸露狀態下使用這些低合金高強度鋼，設計上必須考慮鋼的表麵不能長期是潮濕的，而且還應特別註意特殊的大氣環境，以保證在此條件下鋼的腐蝕速率是允許的。例如在強化學或工業煙氣的條件下則顯然是不適宜的。為瞭驗證在某些環境下是否可以使用裸露的鋼結構。需要對大氣環境進行測定，甚至需要進行裸露試驗。

缺口韌性

低合金高強度鋼牌號在設計上具有對其預期的結構用途來說相當好的缺口韌性。具體牌號的低合金高強度鋼其缺口韌性的適用性，或是隻根據已有的使用經驗，或是結合缺口試樣的沖擊試驗結果綜合考慮。為瞭滿足某些用途的極嚴格的要求，生產的一些低合金高強度鋼具有極好的缺口韌性。例如，通常采用控制熱軋技術生產用於制造焊接管線鋼管的低臺金高強度鋼鋼板，這種鋼管需要符合有關標準對缺口韌性規定的要求。一些低臺金高強度鋼在正火狀態下，結合選擇的成分。在鋼板厚度最大達到75mm時其塑性-脆性轉變溫度低於-60℃。一些牌號的低合金高強度荊在用於高速公路橋梁的主要拉力構件時，必需滿足-12℃～-21℃沖擊性能的要求。

新手教學

批發市場僅提供代購諮詢服務，商品內容為廠商自行維護，若有發現不實、不合適或不正確內容，再請告知我們，查實即會請廠商修改或立即下架，謝謝。