低合金高強(qiáng)度鋼

《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》(GB/T 1591-2008 取代GB/T 1591-94)

隨著特鋼向"特"、"精"、"高"發(fā)展，向深加工方向延伸，特鋼的領(lǐng)域越來越窄。美國特鋼協(xié)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(jié)構(gòu)鋼和高強(qiáng)度鋼歸并在特鋼范疇。隨著中國普鋼企業(yè)的技術(shù)改造和工藝進(jìn)步，特鋼企業(yè)的產(chǎn)品領(lǐng)域也在縮小，1999年普鋼廠已生產(chǎn)特鋼產(chǎn)品總量的34%。 國外的低合金鋼，實(shí)際上是我們所熟悉的低合金高強(qiáng)度鋼，屬于特殊鋼范疇，在美國叫做高強(qiáng)度低合金鋼(HSLA-Steel)，俄羅斯及東歐各國稱為低合金建筑鋼，日本命名為高張力鋼。而在國內(nèi)，首先是把低合金鋼劃入了普鋼范圍，概念上的區(qū)別導(dǎo)致在產(chǎn)品質(zhì)量上的差異。在名稱上也幾經(jīng)變化，如低合金建筑鋼、普通低合金鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼，至1994年叫做低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼(GB/T1591-94)。到目前為止，從發(fā)表的資料文獻(xiàn)來看，低合金鋼的名稱仍然隨著國家、企業(yè)和作者而異。

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(qiáng)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(tài)直接使用的軟鋼的替代品。當(dāng)然，在技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中，低合金鋼不論在合金含量、性能水平和交貨狀態(tài)，已經(jīng)有了很大的變化。

在中國，低合金鋼是一個(gè)更加籠統(tǒng)的鋼類，鋼材品種不僅含有低合金焊接高強(qiáng)度鋼，還包容了低合金沖壓鋼、低合金耐腐蝕鋼、低合金耐磨損鋼、低合金低溫鋼、甚至還納入了低、中碳含量的低合金建筑鋼和中、高碳含量的低合金鐵道軌鋼。具有中國特色，但帶來的一個(gè)問題是缺乏與國外統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的可比性。

低合金高強(qiáng)度鋼按其主要性能和用途，可分為高強(qiáng)度用鋼、低溫用鋼和耐蝕用鋼三類:

高強(qiáng)度用鋼 ;這類鋼除高強(qiáng)度外還兼有優(yōu)良的低溫韌性，其主要特點(diǎn)和用途見表。這類鋼的產(chǎn)量在中國占低合金高強(qiáng)度鋼產(chǎn)量的80%以上，其中屈服強(qiáng)度35~40kgf/mm平方級的鋼種占大多數(shù)，應(yīng)用最為廣泛的是16Mn鋼。

低溫用鋼 ;它們屬于鐵素體型低溫用鋼。通過提高鋼的純凈度和降低鋼中磷、硫含量得到較低的韌性-脆性轉(zhuǎn)變溫度。這類鋼主要有09Mn2V(-70℃)、06MnNb(-90℃)、3.5%Ni(-100℃)和06AlNbCuN(-120℃)，用于制作低溫設(shè)備的零部件。

耐蝕用鋼 ;這類鋼對大氣、海水、硫化氫等環(huán)境有一定程度的抗蝕能力，如10MnPNbRE鋼耐海洋大氣和海水腐蝕，用于船舶、板樁、井架;12MoAlV鋼適于制造煉油廠高溫硫化氫設(shè)備;10MoWVNb鋼在用于400℃氫、氮、氨高壓管方面效果較好。

目前，新型的低合金高強(qiáng)度鋼以低碳(≤0.1%)和低硫(≤0.015%)為主要特征。常用的合金元素按其在鋼的強(qiáng)化機(jī)制中的作用可分為:固溶強(qiáng)化元素(Mn、Si、Al、Cr、Ni、Mo、Cu等);細(xì)化晶粒元素(Al、Nb、V、Ti、N等);沉淀硬化元素(Nb、V、Ti等)以及相變強(qiáng)化元素(Mn、Si、Mo等)(見金屬的強(qiáng)化)。

C ;在鋼中形成珠光體或彌散析出的合金碳化物，使鋼得到強(qiáng)化。在微合金鋼中為形成一定量的碳-氮化物，碳的含量只需要0.01~0.02%;所以降碳是這類鋼發(fā)展的必然趨勢，從而可大大改善鋼的韌性和焊接性能。

Mn ;高的Mn/C比對提高鋼的屈服強(qiáng)度和沖擊韌性有好處。錳能降低γ→α 轉(zhuǎn)變溫度;有利于針狀鐵素體的形核;在加熱過程中可增大碳-氮化物形成元素在γ-Fe中的溶解度，從而增加了鐵素體中碳化物的彌散析出量。此外，由于高錳導(dǎo)致鋼的應(yīng)力/應(yīng)變特性的變化，可以抵銷鮑欣格效應(yīng)的強(qiáng)度損失。

Si ;多數(shù)低合金高強(qiáng)度鋼不用硅合金化，但在熱軋鐵素體-馬氏體多相鋼中，硅是不可缺少的添加元素。

Mo ;含鉬鋼(~0.15%Mo)有較高的強(qiáng)度，比傳統(tǒng)的鐵素體-珠光體鋼又有較高的韌性。鉬對鋼在冷卻過程中珠光體轉(zhuǎn)變有抑制作用。在針狀鐵素體鋼和超低碳貝氏體鋼中的含鉬量一般在0.2~0.4%。

Nb、V、Ti ;在低碳的錳鋼或低碳的錳-鉬鋼中添加0.05~0.15% Nb(或V、Ti)，有明顯的晶粒細(xì)化和沉淀硬化作用。鈦在鋼中形成硫化物，改善沖擊吸收功的各向異性和冷成型性。

稀土元素(RE) ;微量(0.001%左右)稀土金屬，不影響鋼的強(qiáng)度。其主要作用是脫硫，它又是最有效的硫化物形態(tài)控制元素，減小韌性的各向異性，防止鋼的層狀撕裂。

其他元素Ni、Cr、Cu等，在微合金鋼中固溶硬化并不十分有效，在非調(diào)質(zhì)鋼中一般控制在較低的含量范圍。

低合金高強(qiáng)度鋼可在平爐、轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉。中國在1979年以后已用氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐-鋼包吹氬-連鑄板坯-熱連軋，或電爐-鋼包噴粉-厚板軋機(jī)的工藝流程生產(chǎn) Nb、V、Ti低合金高強(qiáng)度鋼。鋼材一般在熱軋后使用，為得到均勻的組織和穩(wěn)定的性能，通常采用高溫回火、正火、調(diào)質(zhì)等傳統(tǒng)的金屬熱處理方法。屈服強(qiáng)度大于60kgf/mm平方的非調(diào)質(zhì)厚板也可采用軋后控制冷卻的方法來生產(chǎn)。

《低合金高強(qiáng)度鋼(第2版)》編輯推薦：書的編寫格式做了更新。除“總論”外，標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容按通用標(biāo)準(zhǔn)、棒型材（包括盤條、絲材）標(biāo)準(zhǔn)、板帶材標(biāo)準(zhǔn)、管材（包括無縫管和焊接管）標(biāo)準(zhǔn)分為四大類，分別編排，沒有按原來的格式以國家為順序編排，這有利于各種讀者方便查找。