簡(jiǎn)介

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低合金鋼是指合金元素總量小于5%的合金鋼。低合金鋼是相對(duì)于碳鋼而言的，是在碳鋼的基礎(chǔ)上，為了

改善鋼的性能，而有意向鋼中加入一種或幾種合金元素。加入的合金量超過(guò)碳鋼正常生產(chǎn)方法所具有的

一般含量時(shí)，稱這種鋼為合金鋼。當(dāng)合金總量低于5%時(shí)稱為低合金鋼，合金含量在5-10%之間稱為中合

金鋼，大于10%的稱為高合金鋼。

生產(chǎn)現(xiàn)狀

中國(guó)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(shí)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(duì)低合金鋼開發(fā)中碰到的種種問(wèn)題心中無(wú)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(duì)低合金鋼有個(gè)全面的了解。

我國(guó)普通低合金鋼目前生產(chǎn)情況可歸納成以下幾點(diǎn)：

在含碳量方面屬于低碳，含碳量一般小于0．20%；

在合金方面一元鋼和二元鋼占有較大的比重；

在供貨狀態(tài)方面多為熱軋狀態(tài)交貨；

不少鋼種加入稀土元素以提高綜合性能；

大部分普通低合金鋼是屬于鐵素體+珠光體型的。

用途和特性

低合金鋼焊接結(jié)構(gòu)的零部件通常需要經(jīng)過(guò)加工成形—焊接—焊后熱處理等工序，這就要求鋼材具有良好

的工藝性能。工藝性能包括金屬的焊接性，切削性能，冷、熱加工性能，熱處理性能，可鍛性，組織均

勻穩(wěn)定性及大截面的淬透性等。在考慮材料成本的同時(shí)還應(yīng)考慮材料加工、焊接難易程度不同對(duì)制造費(fèi)

用的影響。

低合金鋼在工程機(jī)械、船舶、橋梁、高層建筑、鍋爐及壓力容器、電力、各種車輛的制造中得到了廣泛的應(yīng)用。這與它的特性（如：塑性、韌性、焊接性能）是分不開的。圖集中展示了一些常見的低合金鋼

的用途和特性。 [1] 

低合金鋼性能

強(qiáng)度

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(duì)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(duì)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。

最新的發(fā)展是采用通過(guò)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(guò)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。

成形性能

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，低合金高強(qiáng)度鋼必需具有適當(dāng)?shù)某尚?/p>

性能。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(duì)回彈應(yīng)給出稍大

些的允許量。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，除非對(duì)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。

焊接性能

由于鋼結(jié)構(gòu)在制作加工過(guò)程中經(jīng)常使用焊接工藝，因此對(duì)于這類用途的低合金高強(qiáng)度鋼來(lái)說(shuō)，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。

目前低合金高強(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)

的焊接性能。如果焊接操作得當(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(duì)于大型型鋼和較

高碳和錳含量的牌號(hào)，需要預(yù)熱或采用低氫焊條。對(duì)于某些低合金高強(qiáng)度鋼無(wú)論厚度是多少，都應(yīng)采用

低氧焊條。

耐腐蝕性

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(guò)在適當(dāng)準(zhǔn)備的表面上涂防腐層并且對(duì)防腐層加以保護(hù)的方法來(lái)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。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(lái)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(zhǎng)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(duì)大氣環(huán)境進(jìn)行測(cè)定，甚至需要進(jìn)行裸露試驗(yàn)。

缺口韌性

低合金高強(qiáng)度鋼牌號(hào)在設(shè)計(jì)上具有對(duì)其預(yù)期的結(jié)構(gòu)用途來(lái)說(shuō)相當(dāng)好的缺口韌性。具體牌號(hào)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，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(duì)缺口韌

性規(guī)定的要求。

重要意義

1．充分利用我國(guó)豐富資源，走“獨(dú)立自主、自力更生”的道路。

我國(guó)普通低合金鋼是充分利用我國(guó)豐富資源，擺脫鎳、鉻的束縛而發(fā)展起來(lái)的一個(gè)獨(dú)立的低合金鋼系

統(tǒng)。如今我國(guó)不僅煉出了不含鎳、鉻的優(yōu)質(zhì)的低合金鋼，而且利用我國(guó)豐富資源，創(chuàng)造了很多在性能優(yōu)

良的新鋼種，在鋼種發(fā)展上開創(chuàng)了嶄新的局面。

2．有力地支援了國(guó)防建設(shè)。

由于普通低合金鋼強(qiáng)度高，綜合性能好，用它制造的武器、裝備，具有輕便、速度快、性能好的特點(diǎn)，

已在國(guó)防建設(shè)中，發(fā)揮了很大的作用。

3．有力地促進(jìn)了各工業(yè)部門的設(shè)汁革命、工藝革命和產(chǎn)品革命。

普通低合金鋼除具有良好的機(jī)械性能外，還具有耐中溫、耐低溫、耐磨、耐腐蝕等特殊性能，從而在很大程度上改變了化工、石油、船舶、鍋爐、車輛、橋梁、鐵道、建筑、礦山等方面用鋼的面貌，為一些

工業(yè)部門進(jìn)行設(shè)計(jì)革命提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，也為一些工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)一步向高溫、高壓、高速發(fā)展，進(jìn)一步強(qiáng)

化和革新生產(chǎn)工藝創(chuàng)造了條件，此外，由于材料的改進(jìn)，很多工業(yè)產(chǎn)品的體積、重量、性能和使用壽命也相應(yīng)地發(fā)生了根本性的變化。因此普通低合金鋼的發(fā)展，在一定程度上來(lái)說(shuō)，為很多工業(yè)部門進(jìn)行設(shè)

計(jì)、工藝和產(chǎn)品革命，趕超世界先進(jìn)水平創(chuàng)造了條件。

4．節(jié)省鋼材，提高使用壽命，易于大量生產(chǎn)，成本低，便于推廣使用，是多快好省地發(fā)展鋼鐵工業(yè)的

良好途徑。

普通低合金鋼制造的設(shè)備，使用壽命比碳素鋼高，特別是用在化工、石油、礦山等腐蝕或磨損嚴(yán)重的條

件下，其使用壽命比碳素鋼提高幾倍到幾十倍。由于普通低合金鋼采用普通的煉鋼、軋鋼設(shè)備和普通的

冶煉、軋制工藝進(jìn)行生產(chǎn)，成本也與碳素鋼相近，因此可以在各工業(yè)部門大量推廣使用。 [2] 

其他相關(guān)

鋼的分類

按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，把鋼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等，并對(duì)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(lái)加以區(qū)

分，總量低于5%稱為低合金鋼，5-10%為中合金鋼，大于10%為高合金鋼。在國(guó)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(guó)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。

鋼中合金元素

低合金鋼中最常用的合金元素為錳、硅、鉻和鎳。如果必須提高抗腐蝕性能，則向鋼中添加銅。這類元

素(鉻和鎳除外)能提高強(qiáng)度極限，使塑性略有變化，降低沖擊韌性。

低合金鋼的含鎳量不超過(guò)1%。這一元素對(duì)鋼的增強(qiáng)不夠顯著，而對(duì)塑性及沖擊韌性卻有良好的影響，并

且能提高鋼的抗脆性破壞性能。鎳的含量往往由于它的稀缺而受到限制。

在多元合金化的情況下，鉻能增加鋼的強(qiáng)度，并對(duì)低溫穩(wěn)定性有良好的影響。在低合金鋼的一般含量

(≤0.9%)情況下鉻對(duì)可焊性沒有不良作用。

低合金鋼中通常加入0.3%的銅。在這種含量下，銅能改善耐腐蝕性能，并使強(qiáng)度性能有所提高。此外，

這樣的含銅量對(duì)鋼的可焊性無(wú)不良作用，而且不會(huì)引起紅脆現(xiàn)象。

冶金工作者今后的努力方向是研制強(qiáng)度相當(dāng)高的、可焊性良好的、冷脆溫度較低的鋼種。用少量的硼、

鉬、釩、鈮、鈦等元素進(jìn)行嚴(yán)格比例的單一合金化或多元合金化時(shí)，可制成新型的鋼種。