低合金高强度结构钢基本介绍

低合金高强度钢按其主要性能和用途，可分为高强度用钢、低温用钢和耐蚀用钢三类：高强度用钢 这类钢除高强度外还兼有优良的低温韧性，其主要特点和用途见表。这类钢的产量在中国占低合金高强度钢产量的80%以上，其中屈服强度35～40kgf/mm平方级的钢种占大多数,应用为广泛的是16Mn钢。低温用钢 它们属于铁素体型低温用钢。通过提高钢的纯净度和降低钢中磷、硫含量得到较低的韧性－脆性转变温度。这类钢主要有09Mn2V（－70℃）、06MnNb(-90℃)、3.5%Ni(-100℃)和06AlNbCuN(-120℃)，用于制作低温设备的零部件。耐蚀用钢 这类钢对大气、海水、硫化氢等环境有一定程度的抗蚀能力,如10MnPNbRE钢耐海洋大气和海水腐蚀,用于船舶、板桩、井架；12MoAlV钢适于制造炼油厂高温硫化氢设备;10MoWVNb钢在用于400℃氢、氮、氨高压管方面效果较好。
目前，新型的低合金高强度钢以低碳(≤0.1%)和低硫(≤0.015%)为主要特征。
常用的合金元素按其在钢的强化机制中的作用可分为：固溶强化元素(Mn、Si、Al、Cr、Ni、Mo、Cu等)；细化晶粒元素(Al、Nb、V、Ti、N等);沉淀硬化元素(Nb、V、Ti等)以及相变强化元素(Mn、Si、Mo等)。
　　C 在钢中形成珠光体或弥散析出的合金碳化物,使钢得到强化。在微合金钢中为形成一定量的碳－氮化物，碳的含量只需要0.01～0.02%；所以降碳是这类钢发展的必然趋势，从而可大大改善钢的韧性和焊接性能。
　　Mn 高的Mn/C比对提高钢的屈服强度和冲击韧性有好处。锰能降低γ→α 转变温度；有利于针状铁素体的形核；在加热过程中可增大碳-氮化物形成元素在γ-Fe中的溶解度，从而增加了铁素体中碳化物的弥散析出量。此外,由于高锰导致钢的应力/应变特性的变化,可以抵销鲍欣格效应的强度损失。
　　Si 多数低合金高强度钢不用硅合金化，但在热轧铁素体-马氏体多相钢中，硅是不可缺少的添加元素。
　　Mo 含钼钢（～0.15%Mo）有较高的强度，比传统的铁素体－珠光体钢又有较高的韧性。钼对钢在冷却过程中珠光体转变有抑制作用。在针状铁素体钢和超低碳贝氏体钢中的含钼量一般在0.2～0.4%。
　　Nb、V、Ti 在低碳的锰钢或低碳的锰-钼钢中添加0.05～0.15% Nb(或V、Ti)，有明显的晶粒细化和沉淀硬化作用。钛在钢中形成硫化物，改善冲击吸收功的各向异性和冷成型性。
　　稀土元素(RE) 微量(0.001%左右)稀土金属,不影响钢的强度。其主要作用是脱硫，它又是有效的硫化物形态控制元素，减小韧性的各向异性，防止钢的层状撕裂。
　　其他元素Ni、Cr、Cu等，在微合金钢中固溶硬化并不十分有效，在非调质钢中一般控制在较低的含量范围。