低合金鋼其他相關(guān)

50年代原冶金工業(yè)部鋼鐵研究院劉嘉禾為首的一批冶金學(xué)專家率先研制成功了16Mn鋼和15MnTi鋼，開創(chuàng)了中國低合金鋼領(lǐng)域，在此基礎(chǔ)上制定了命名為低合金高強(qiáng)度鋼的第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)（YB13—58），列入12個(gè)鋼種牌號。1963年易名為低合金結(jié)構(gòu)鋼（YB13—63），納入的鋼種牌號除Mn系列外，包括了結(jié)合中國富產(chǎn)資源所開發(fā)的V、Ti、Nb及稀土的低合金鋼，并由此派生出了橋梁、造船、容器、汽車大梁、礦用等專用鋼標(biāo)準(zhǔn)。其后修改的YB13—69，改為普通低合金鋼（簡稱普低鋼），強(qiáng)調(diào)“普通”的意思在說明生產(chǎn)低合金鋼就像生產(chǎn)普通碳素鋼一樣，不需要特別的生產(chǎn)手段，簡便容易，即可取得1噸頂1.3～1.5噸的經(jīng)濟(jì)效益，此后長達(dá)20年難以消除它的負(fù)面影響，至今全國行業(yè)鋼材品種結(jié)構(gòu)調(diào)整時(shí)，還往往注意到低合金鋼高附加值的一面，而忽視了低合金鋼的高技術(shù)含量一面。1988年升級為國標(biāo)時(shí)（GB—1591—88），回歸到了低合金結(jié)構(gòu)鋼的名稱，1994年頒布的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)更名為低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，（GB/T1591—94），包括了屈服強(qiáng)度295—460Mpa 5個(gè)強(qiáng)度等級和A～E 5個(gè)質(zhì)量等級，新標(biāo)準(zhǔn)的積極意義在于努力向國際規(guī)范靠攏。由于中國低合金鋼基礎(chǔ)研究日趨深入和生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大，在北京已連續(xù)召開了4屆（1985、1990、1995及2000年）國際低合金高強(qiáng)度鋼會(huì)議，無疑這是對中國低合金鋼領(lǐng)域科技進(jìn)步的肯定。

中國低合金鋼發(fā)展歷程可以劃分為4個(gè)階段：

1957～1969年

是低合金鋼開發(fā)的初創(chuàng)階段，第一個(gè)低合金鋼16Mn鋼與普碳鋼相比，具有高強(qiáng)度、高韌性、抗沖擊、耐腐蝕等特性，它的開發(fā)適應(yīng)了各行業(yè)產(chǎn)品大型化、輕型化的趨勢，采用16Mn鋼所建造的的“東風(fēng)”萬噸輪，顯示了節(jié)省鋼材、節(jié)約能源和延長產(chǎn)品壽命的優(yōu)越性。

1966年召開了全國規(guī)模的第一次低合金鋼推廣應(yīng)用會(huì)議，在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)條件下宏觀指導(dǎo)低合金鋼的發(fā)展。當(dāng)年低合金鋼產(chǎn)量為141萬噸，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，研制鋼號達(dá)345個(gè)，其中有54個(gè)鋼號納入了11個(gè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中。

1970～1974年

全力進(jìn)行了鋼種整頓工作，及時(shí)總結(jié)了開發(fā)中有益的經(jīng)驗(yàn)，收集了大量的試驗(yàn)研究數(shù)據(jù)，合并和淘汰了一批無法組織批量生產(chǎn)或性能達(dá)不到預(yù)定指標(biāo)的鋼號，化費(fèi)四年時(shí)間的鋼種整頓工作是十分有益的，減少了開發(fā)盲目性和無序狀態(tài)，完善了富有中國特色的低合金鋼體系。

1975～1983年

中國低合金鋼開發(fā)生產(chǎn)和應(yīng)用等各方面存在的問題很多，積重難返，顯示出了與客觀需求的不適應(yīng)，合金資源優(yōu)勢未能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品優(yōu)勢，產(chǎn)品質(zhì)量明顯低于國外同類同級產(chǎn)品的實(shí)物水平，16Mn、20MnSi、U71Mn 3個(gè)鋼號占低合金鋼總產(chǎn)量90%以上。

1984～2000年

這是一個(gè)中國低合金鋼的轉(zhuǎn)型期，從“六五”至“九五”期間，基本上實(shí)現(xiàn)了4個(gè)轉(zhuǎn)變。

⑴ 按國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)低合金鋼

⑵ 引進(jìn)國外發(fā)展成熟的低合金鋼鋼號

⑶ 按國外低合金鋼基礎(chǔ)研究成果，改造中國原有的傳統(tǒng)觀念設(shè)計(jì)的低合金鋼鋼號

⑷ 跟上新型低合金高強(qiáng)度鋼（微合金鋼）的發(fā)展趨勢。

中國低合金鋼發(fā)展面貌有了極大的變化，大大縮小了與國外低合鋼先進(jìn)水平的差距。

鋼結(jié)構(gòu)件的屈服點(diǎn)決定了結(jié)構(gòu)所能承受的不發(fā)生永久變形的應(yīng)力。典型碳素結(jié)構(gòu)鋼的最小屈服點(diǎn)為235MPa。而典型低合金高強(qiáng)度鋼的最小屈服點(diǎn)為345MPa。因此，根據(jù)其屈服點(diǎn)的比例關(guān)系，低合金高強(qiáng)度鋼的使用允許應(yīng)力比碳素結(jié)構(gòu)鋼高1.4倍。與碳素結(jié)構(gòu)鋼相比，使用低合金高強(qiáng)度鋼可以減小結(jié)構(gòu)件的尺寸，使重量減輕。必須注意，對于可能出現(xiàn)彎曲的構(gòu)件，其許用應(yīng)力必須修正，以達(dá)到保證結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固性。有時(shí)用低合金高強(qiáng)度鋼取代碳素結(jié)構(gòu)鋼但不改變斷面尺寸，其唯一的目的是在不增加重量的情況下而得到強(qiáng)度更高更耐久的結(jié)構(gòu)。節(jié)約重量對運(yùn)輸車輛的結(jié)構(gòu)是最重要的，這樣就可以運(yùn)輸更重的重量和減少能量消耗。

經(jīng)常通過加入少量的鈮或釩、或鈦來提高鋼的強(qiáng)度。這些元素通過沉淀硬化很經(jīng)濟(jì)地達(dá)到強(qiáng)化的目的。為了各種目的加入的其他合金元素也能達(dá)到強(qiáng)化的目的。對于熱軋薄板，嚴(yán)格控制熱軋和卷取工藝可以達(dá)到所要求的均勻的強(qiáng)度。對于冷軋薄板，采用特殊的退火和平整工藝從而得到更高的強(qiáng)度，同時(shí)還可以保持良好的成形性能。

最新的發(fā)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(qiáng)度鋼。這種鋼的薄板產(chǎn)品有極好的成形性能，屈服點(diǎn)一般為310～345MPa，通過汽車部件壓力成形產(chǎn)生的應(yīng)變，屈服點(diǎn)可以提高到550MPa或更高。

為了容易地和經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行熱或冷加工以制成工程結(jié)構(gòu)的各種部件，低臺(tái)金高強(qiáng)度鋼必需具有適當(dāng)?shù)某尚涡阅?。和碳素結(jié)構(gòu)鋼一樣，低合金高強(qiáng)度鋼一般可以進(jìn)行這樣的加工，以及如剪切、沖孔和機(jī)加工藝，雖然其屈服點(diǎn)高，即使成形操作變形相當(dāng)劇烈也同樣可以使用用于碳素結(jié)構(gòu)鋼成形的冷彎沖壓機(jī)、拉拔機(jī)、壓力機(jī)和其他設(shè)備，但是一些設(shè)備具需要修改。

低合金高強(qiáng)度鋼和碳素結(jié)構(gòu)鋼的冷成形性能之間有固有的區(qū)別。首先，使低合金高強(qiáng)度鋼產(chǎn)生一定量的永久變形比同樣尺寸的碳素結(jié)構(gòu)鋼需要更大的力。第二，當(dāng)?shù)秃辖鸶邚?qiáng)度鋼成形時(shí)，對回彈應(yīng)給出稍大些的允許量。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，除非對低合金高強(qiáng)度鋼進(jìn)行控制夾雜物形狀的處理，否則在進(jìn)行冷成形時(shí)必須使用比碳素結(jié)構(gòu)鋼更大的彎曲半徑。

由于鋼結(jié)構(gòu)在制作加工過程中經(jīng)常使用焊接工藝，因此對于這類用途的低合金高強(qiáng)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(jìn)行焊接是非常重要的，所制作的鋼結(jié)構(gòu)的焊縫應(yīng)具有要求的強(qiáng)度和韌性也同樣是非常重要的．這樣才能經(jīng)受住預(yù)定用途出現(xiàn)的最不利的條件。日前低合金高強(qiáng)度鋼的發(fā)展與各種焊接工藝的發(fā)展足同步進(jìn)行的，要特別注意確保這些鋼能夠具有適當(dāng)?shù)暮附有阅堋Ｈ绻附硬僮鞯卯?dāng)，大部分低合金高強(qiáng)度鋼是可以很好地進(jìn)行焊接的。對于大型型鋼和較高碳和錳含量的牌號，需要預(yù)熱和（或）采用低氫焊條。對于某些低合金高強(qiáng)度鋼無論厚度是多少，都應(yīng)采用低氧焊條。對最小屈服點(diǎn)最高達(dá)約345MPa的低合金高強(qiáng)度鋼進(jìn)行氣體保護(hù)熔化極電弧焊，采用低碳涂藥焊條通常是合適的。對于最小屈服點(diǎn)高于約415MPa的鋼和當(dāng)對焊縫金屬要求特殊的性能，如更高的耐腐蝕性能時(shí)，則通常需采用低合金鋼焊條。對于埋弧焊、氣體保護(hù)金屬極電弧焊和藥芯焊絲電弧焊，推薦采用與氣體保護(hù)熔化極電弧焊所建議采用的焊條一樣的充填金屬的焊條。對于汽車工業(yè)用低合金高強(qiáng)度鋼薄板，一般限制其碳含量不大于0.13%以得到良好的點(diǎn)焊性能。

當(dāng)使用低合金高強(qiáng)度鋼時(shí)，都是希望取其強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)而用較薄的截面，這不僅僅是為了節(jié)省重量而且也是為了盡可能的經(jīng)濟(jì)。但是，必須要充分考慮腐蝕這一因素，鋼材截面愈薄就愈應(yīng)注意防腐。任何鋼結(jié)構(gòu)的防腐一般都是通過在適當(dāng)準(zhǔn)備的表面上涂防腐層并且對防腐層加以保護(hù)的方法來達(dá)到的。一些低合金高強(qiáng)度鋼具有良好的耐大氣腐蝕性能，其不僅可以提高防腐涂層的效果，而且在某些情況下采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施甚至還可以在不涂層的狀態(tài)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(qiáng)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(tái)和含量而改變。提高耐大氣腐蝕性能的元素是銅、磷、硅、鉻、鎳和鉬。

一些低合金高強(qiáng)度鋼的優(yōu)良的耐大氣腐蝕性能導(dǎo)致形成了建筑、橋梁等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的新概念，即這些結(jié)構(gòu)選用適當(dāng)?shù)牡秃辖鸶邚?qiáng)度鋼的裸露構(gòu)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(gè)月形成一種緊密的保護(hù)性氧化膜。有時(shí)建筑師選用裸露的鋼結(jié)構(gòu)是因?yàn)橄Ｍ玫戒摫砻婢鶆虻拇髿庋趸耐庥^，而有時(shí)則是為了節(jié)省涂保護(hù)層以達(dá)到經(jīng)濟(jì)的目的。在裸露狀態(tài)下使用這些低合金高強(qiáng)度鋼，設(shè)計(jì)上必須考慮鋼的表面不能長期是潮濕的，而且還應(yīng)特別注意特殊的大氣環(huán)境，以保證在此條件下鋼的腐蝕速率是允許的。例如在強(qiáng)化學(xué)或工業(yè)煙氣的條件下則顯然是不適宜的。為了驗(yàn)證在某些環(huán)境下是否可以使用裸露的鋼結(jié)構(gòu)。需要對大氣環(huán)境進(jìn)行測定，甚至需要進(jìn)行裸露試驗(yàn)。

低合金高強(qiáng)度鋼牌號在設(shè)計(jì)上具有對其預(yù)期的結(jié)構(gòu)用途來說相當(dāng)好的缺口韌性。具體牌號的低合金高強(qiáng)度鋼其缺口韌性的適用性，或是只根據(jù)已有的使用經(jīng)驗(yàn)，或是結(jié)合缺口試樣的沖擊試驗(yàn)結(jié)果綜合考慮。為了滿足某些用途的極嚴(yán)格的要求，生產(chǎn)的一些低合金高強(qiáng)度鋼具有極好的缺口韌性。例如，目前通常采用控制熱軋技術(shù)生產(chǎn)用于制造焊接管線鋼管的低臺(tái)金高強(qiáng)度鋼鋼板，這種鋼管需要符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對缺口韌性規(guī)定的要求。一些低臺(tái)金高強(qiáng)度鋼在正火狀態(tài)下，結(jié)合選擇的成分。在鋼板厚度最大達(dá)到75mm時(shí)其塑性-脆性轉(zhuǎn)變溫度低于-60℃。一些牌號的低合金高強(qiáng)度荊在用于高速公路橋梁的主要拉力構(gòu)件時(shí)，必需滿足-12℃～-21℃沖擊性能的要求。

低合金鋼的出現(xiàn)可以追溯到19世紀(jì)的1870年，一種碳含量0.64～0.9%和鉻含量0.54～0.68%、抗拉強(qiáng)度685Mpa、彈性極限410Mpa鋼，第一次被采用于工程結(jié)構(gòu)，建造了跨度158.5m的拱形橋梁。但這種鋼不理想也是十分明顯的，需要軋后熱處理，難以機(jī)械加工，耐蝕性又不良。隨后的1個(gè)多世紀(jì)的時(shí)間，世界各國不斷探索，大體上可以把低合金鋼區(qū)劃為三個(gè)不同特征的發(fā)展階段，在20世紀(jì)20年代以前，20～60年代及60年代以后。前兩個(gè)階段姑且合稱為傳統(tǒng)的低合金鋼發(fā)展階段，后一階段可以稱為現(xiàn)代低合金鋼發(fā)展階段（后面我們稱它為微合金鋼Microalloyed Steel）。

前一時(shí)期低合金鋼的重大發(fā)展有三個(gè)標(biāo)志：

① 由單一元素合金化向多元素合金化發(fā)展

1895年曾采用0.40～0.56%C和3.5%Ni的鋼建造了俄國的“鷹”級驅(qū)逐艦，該鋼的加工性比初期的鉻鋼要好得多，屈服強(qiáng)度在355Mpa。20世紀(jì)初還用8000多噸含鎳的鋼建造了跨度為448m的橋梁，美中不足的是這種鋼的合金資源有限，成本又高。此后開發(fā)了1.25%Si的低合金鋼，建造了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(fā)了0.7～1.1%Cu的低合金鋼用于造船、建橋，這種鋼導(dǎo)電性好，抗腐蝕性優(yōu)良。

長達(dá)30多年的生產(chǎn)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的積累，發(fā)現(xiàn)多元合金化的低合金鋼綜合性能更佳，經(jīng)濟(jì)上更劃算，開發(fā)了二元合金化的Ni-Cr、Cr-Mn、Mn-V低合金鋼，和三元復(fù)合合金化的Cr-Mn-V、Cr-Mn-Si、Mn-Cu-P等低合金鋼。用途上也擴(kuò)大到了鍋爐、容器、建筑和鐵塔等方面。20世紀(jì)20年代全世界的低合金鋼產(chǎn)量達(dá)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(jié)構(gòu)廣泛采用焊接技術(shù)之后，給低合金鋼發(fā)展帶來深遠(yuǎn)的影響。為減小焊接熱影響區(qū)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%，隨后又降至0.2%，至60年代末再降至0.18%，提出了焊接碳當(dāng)量的可焊性判據(jù)。為了獲得高強(qiáng)度鋼不斷增高的強(qiáng)度需求，出現(xiàn)了兩條發(fā)展途徑，一個(gè)是提高合金含量，另一個(gè)是熱處理手段，各有利弊，至今屈服強(qiáng)度高于600Mpa的鋼仍采用熱處理，E級和F級船板仍規(guī)定正火狀態(tài)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(chǎn)方式。

③ 注意到鋼的冷脆傾向性和時(shí)效敏感性

二次世界大戰(zhàn)期間大量“自由”輪在運(yùn)行中斷裂及許多鍋爐、容器的失效，注意到了鋼冷脆傾向與鋼的粗晶結(jié)構(gòu)和有害元素P、S的含量有關(guān)，而鋼的時(shí)效傾向是由鋼中N所致，從而采取了降硫、鋁細(xì)晶化和控制終軋溫度等優(yōu)化工藝。為了鋼結(jié)構(gòu)的安全使用和壽命，同時(shí)還開發(fā)了低溫夏氏V型缺口沖擊、溫度梯度雙重拉伸、零塑性轉(zhuǎn)折落錘及BDWTT落錘撕裂等試驗(yàn)方法及制訂了相應(yīng)的斷裂韌性判據(jù)。

20～60年代間，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的低合金鋼開發(fā)帶來了經(jīng)濟(jì)的繁榮和現(xiàn)代化。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全世界成熟的低合金鋼鋼種牌號有2000余個(gè)，形成了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屬于這類鋼。

⑵ 以美國Vanity鋼為代表的Mn-V-（Ti）鋼系列，構(gòu)成了現(xiàn)代微合金化的先驅(qū)。

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(fā)的淬火回火狀態(tài)T-1鋼板成功用于壓力容器的建造。

中國鋼產(chǎn)量已突破6億噸，鋼材數(shù)量不再是主要矛盾，鋼材品種結(jié)構(gòu)不合理的矛盾十分突出。當(dāng)前行業(yè)的主要任務(wù)是努力提高產(chǎn)品的市場競爭力，站在可持發(fā)展的新起點(diǎn)上，把大力開發(fā)低合金鋼列入發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。許多普鋼企業(yè)在鋼材品種結(jié)構(gòu)調(diào)整和編制科技發(fā)展規(guī)劃中，已意識到低合金鋼生產(chǎn)是提高產(chǎn)品技術(shù)含量和附加值的關(guān)鍵，對低合金鋼開發(fā)中碰到的種種問題心中無數(shù)，一些科技管理干部覺得“成也低合金鋼，敗也低合金鋼”，迫切要求對低合金鋼有個(gè)全面的了解。

按國際標(biāo)準(zhǔn)，把鋼區(qū)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，鋼中除了鐵和碳以外，還含有爐料帶入的少量合金元素Mn、Si、Al，雜質(zhì)元素P、S及氣體N、H、O等。合金鋼則是為了獲得某種物理、化學(xué)或力學(xué)特性而有意添加了一定量的合金元素Cr、Ni、Mo、V，并對雜質(zhì)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(qū)分，總量低于3%稱為低合金鋼，5～10%為中合金鋼，大于10%為高合金鋼。在國內(nèi)習(xí)慣上又將特殊質(zhì)量的碳素鋼和合金鋼稱為特殊鋼，全國31家特鋼企業(yè)專門生產(chǎn)這類鋼，如優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)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，近年雖努力向國際通用標(biāo)準(zhǔn)靠攏，但還有許多不同之處。

① 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(huì)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%。

② 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。

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(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。

自20世紀(jì)70年代以來，世界范圍內(nèi)低合金高強(qiáng)度鋼的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)全新時(shí)期，以控制軋制技術(shù)和微合金化的冶金學(xué)為基礎(chǔ)，形成了現(xiàn)代低合金高強(qiáng)度鋼即微合金化鋼的新概念。進(jìn)入80年代，一個(gè)涉及廣泛工業(yè)領(lǐng)域和專用材料門類的品種開發(fā)，借助于冶金工藝技術(shù)方面的成就達(dá)到了頂峰。在鋼的化學(xué)成分—工藝—組織—性能的四位一體的關(guān)系中，第一次突出了鋼的組織和微觀精細(xì)結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)地位，也表明低合金鋼的基礎(chǔ)研究已趨于成熟，以前所未有的新的概念進(jìn)行合金設(shè)計(jì)。

⑴ 微合金化鋼基礎(chǔ)研究的新成就。

首先，對微合金化元素，尤其是Nb、V、Ti、及Al的溶解一析出行為的研究取得顯著的成果，這些元素的碳化物和氮化物的形成及其數(shù)量、尺寸、分布取決于冷卻過程的形變溫度和形變量，而加熱過程中碳、氮化物的存在及其特性表現(xiàn)在回火的二次硬化、正火的晶粒重結(jié)晶細(xì)化、焊接熱循環(huán)作用下晶粒尺寸的控制3個(gè)主要方面。

其二、重視含Nb微合金化鋼、Nb-V和Nb-Ti復(fù)合微合金鋼的開發(fā)，據(jù)統(tǒng)計(jì)幾乎占有近20年來新開發(fā)微合金化鋼全部牌號的75%和微合金化鋼總產(chǎn)量的60%。近幾年注意到了微量Ti（≤0.015%）十分有益的作用，Ti的微處理不僅改變鋼中硫化物的形態(tài)，而且TiO2或Ti2O3成為奧氏體晶內(nèi)鐵素體晶粒生核的質(zhì)點(diǎn)，Nb-Ti復(fù)合微合金化構(gòu)成超深沖汽車板IF鋼的冶金基礎(chǔ)，還顯著改善了Nb鋼連鑄的裂紋敏感性。

其三，對低碳鋼強(qiáng)化的Hall-Petch關(guān)系式進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，對加速冷卻原理作了更深入的研究。人們十分有興趣采用分階段加速冷卻工藝的應(yīng)用，前期加速冷卻用于抑制鐵素體轉(zhuǎn)變，后期加速冷卻目的在于控制中、低溫產(chǎn)物的晶粒尺寸和精細(xì)結(jié)構(gòu)的組成，從而達(dá)到在較寬范圍內(nèi)調(diào)整鋼的強(qiáng)度和強(qiáng)度/韌性匹配。

350MPa級高強(qiáng)度鋼：微合金化 熱機(jī)械處理，機(jī)制為晶粒細(xì)化 析出強(qiáng)度。

500MPa級高強(qiáng)度鋼：鐵素鐵 貝氏體、馬氏體，強(qiáng)化機(jī)制為晶粒細(xì)化、并晶界強(qiáng)化和位錯(cuò)強(qiáng)化。

700MPa級高強(qiáng)度鋼：淬火回火組織，機(jī)制為相變強(qiáng)化 析出強(qiáng)化。

⑵ 工藝技術(shù)的進(jìn)步

頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉，鋼的碳含量可控制在0.02～0.03%，精煉的應(yīng)用可生產(chǎn)出碳含量在0.002～0.003%，雜質(zhì)含量達(dá)到0.001%S、0.003%P、0.003%N，2～3ppm

焊接高強(qiáng)度鋼焊接高強(qiáng)度鋼，又叫做可焊接低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，是低合金高強(qiáng)度鋼鋼類的主體。它有三個(gè)基本屬性：第一，較低的碳含量，有良好的焊接性。第二，屈服強(qiáng)度高于普通碳素鋼，作為結(jié)構(gòu)用材時(shí)，鋼的屈服強(qiáng)度參與結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)。第三。以高強(qiáng)度為基礎(chǔ)，根據(jù)用途的不同要求，具有不同的特性，如抗時(shí)效 、抗沖擊、抗韌性撕裂，抗缺口敏感、耐火性等等。我國的焊接高強(qiáng)度鋼的主要鋼種牌號已納入GB/T1591—94中，由此派生的低合金專用鋼分類及標(biāo)準(zhǔn)：鍋爐用鋼 BG713—86，YBG741—87壓力容器用鋼 GB5681—85，GB6653—86，GB6654—86GB6655—86，GB6479—86，GB3513造船用鋼 GB712—88汽車用鋼 GB3273—82橋梁用鋼 YB(T)60—81自行車用鋼 GB3647—83，GB3696—83保證厚度方向性能鋼 GB5313管材用鋼 GB479—86，GB8162—87GB8163—87，YB231—70核能用鋼艦船用鋼兵器用鋼等。焊接高強(qiáng)度鋼的合金設(shè)計(jì)，放在第一位考慮的是鋼的強(qiáng)度，強(qiáng)化機(jī)制包括固溶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、位錯(cuò)及亞結(jié)構(gòu)強(qiáng)化、以及相變的組織強(qiáng)化。此5種強(qiáng)化機(jī)制的組合，可以生產(chǎn)出屈服強(qiáng)度由295MPa～880Mpa不同級別的焊接高強(qiáng)度鋼，以及不同強(qiáng)度和韌性匹配的強(qiáng)韌鋼等級。焊接性是焊接高強(qiáng)度鋼的基本屬性，要求在一定的焊接條件下，容易得到優(yōu)良的焊縫及熱影響區(qū)，具有與母材相當(dāng)?shù)牧W(xué)性能和加工工藝性能。鋼的化學(xué)成分對焊接性的影響從表2可見。提高焊接性能的有效措施是降低碳含量、降低P、S含量，選用適宜的合金元素。

評價(jià)焊接高強(qiáng)度鋼的焊接性的基本方法，通常采用焊接碳當(dāng)量Ceq和焊接裂紋敏感性指數(shù)Pcm。

(一)產(chǎn)量創(chuàng)歷史最高水平。2013年1-6月，全國累計(jì)生產(chǎn)粗鋼3.9億噸，同比增長7.4%，增速較去年同期提高5.6個(gè)百分點(diǎn)。前6個(gè)月，粗鋼日均產(chǎn)量215.4萬噸，相當(dāng)于年產(chǎn)粗鋼7.86億噸水平。其中，2月份達(dá)到歷史最高的220.8萬噸，3-6月份雖有回落，但仍保持在210萬噸以上較高水平。分省區(qū)看，1-6月，河北、江蘇兩省粗鋼產(chǎn)量同比分別增長6.8%和13.2%，兩省合計(jì)新增產(chǎn)量占全國2694萬噸增量的42.4%，另有山西、遼寧、河南和云南等省增產(chǎn)也在100萬噸以上。分企業(yè)類型看，1-6月，重點(diǎn)大中型鋼鐵企業(yè)粗鋼產(chǎn)量同比增長5.5%，低于全國平均增幅2個(gè)百分點(diǎn)，但仍有60%的增產(chǎn)來自重點(diǎn)大中型鋼鐵企業(yè)。(二)鋼材價(jià)格低位運(yùn)行。2013年1-6月，國內(nèi)鋼材市場整體表現(xiàn)低迷。隨著粗鋼產(chǎn)能大幅釋放，市場供需陷入失衡狀態(tài)，鋼材價(jià)格步入下降通道，已弱勢下跌4個(gè)多月。截止2013年7月26日，鋼材價(jià)格指數(shù)降到100.48點(diǎn)，低于年初6.6點(diǎn)。鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)重點(diǎn)統(tǒng)計(jì)的八個(gè)鋼材品種價(jià)格比年初均有不同程度的下降，平均跌幅5.7%。分品種來看，占我國鋼材產(chǎn)量比重較大的建筑用線材、螺紋鋼價(jià)格跌幅分別達(dá)4.9%和6.7%，中厚板和熱軋卷板價(jià)格跌幅分別達(dá)5.7%和9.7%。(三)鋼材出口增長較快。國內(nèi)鋼材市場供需失衡刺激企業(yè)出口。1-6月，我國累計(jì)出口鋼材3069萬噸，同比增長12.6%;進(jìn)口鋼材683萬噸，下降1.8%，進(jìn)口鋼坯和鋼錠32萬噸，增長50%。將坯材折合粗鋼，累計(jì)凈出口2506萬噸，同比增長17.3%，占我國粗鋼產(chǎn)量的6.4%。從出口價(jià)格看，1-6月出口棒線材均價(jià)624.3美元/噸，同比下降18%;板材835.2美元/噸，同比下降2.8%。(四)鋼廠及社會(huì)庫存高位運(yùn)行。市場供需矛盾向流通領(lǐng)域蔓延，國內(nèi)鋼材庫存延續(xù)上年末增長態(tài)勢。3月15日達(dá)到歷史最高的2252萬噸，比上年最高點(diǎn)增加351萬噸，其中建筑鋼材庫存1432萬噸，占庫存總量的63.6%。之后，隨著季節(jié)性消費(fèi)增加，庫存逐漸回落，7月26日降至1540萬噸。市場供大于求也推高鋼廠庫存，3月中旬重點(diǎn)企業(yè)鋼材庫存創(chuàng)歷史記錄，達(dá)到1451萬噸，同比增長29.7%，6月下旬降至1268萬噸，仍比年初增長29.9%，比2012年同期增長11.4%。(五)鋼廠盈利水平逐月下滑。2013年上半年，冶金行業(yè)實(shí)現(xiàn)利潤736.9億元，同比增長13.7%，其中黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)實(shí)現(xiàn)利潤454.4億元，同比增長22.7%。1-5月份重點(diǎn)大中型鋼鐵企業(yè)的盈利狀況遠(yuǎn)不如行業(yè)總體水平，并呈逐月下降態(tài)勢，盡管實(shí)現(xiàn)利潤增長34%，但也僅有28億元，銷售利潤率為0.19%。5月當(dāng)月，86家重點(diǎn)大中型鋼鐵企業(yè)僅實(shí)現(xiàn)利潤1.5億元，連續(xù)5個(gè)月環(huán)比下滑，其中34家虧損，虧損面高達(dá)40%。(六)鋼鐵行業(yè)固定資產(chǎn)投資增幅明顯回落。2013年1-6月，鋼鐵行業(yè)固定資產(chǎn)投資3035億元，同比增長4.3%，其中黑色金屬冶煉及壓延投資2356億元，同比增長3.3%，比2012年同期回落6.1個(gè)百分點(diǎn);黑色金屬礦采選投資679億元，同比增長7.8%，增速大幅回落15個(gè)百分點(diǎn)。