簡介

簡介

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。加入的合金量超過碳鋼正常生產(chǎn)方法所具有的

一般含量時，稱這種鋼為合金鋼。當(dāng)合金總量低于5%時稱為低合金鋼，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全面的了解。

我國普通低合金鋼目前生產(chǎn)情況可歸納成以下幾點：

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還應(yīng)考慮材料加工、焊接難易程度不同對制造費

用的影響。

低合金鋼在工程機械、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

強度

鋼結(jié)構(gòu)件的屈服點決定了結(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)鋼的最小屈服點為

235MPa。而典型低合金高強度鋼的最小屈服點為345MPa。因此，根據(jù)其屈服點的比例關(guān)系，低合金高強度鋼的使用允許應(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，以達到保證結(jié)構(gòu)的堅固性。有時用低合金高強度鋼取代碳素結(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度更高更耐久的結(jié)構(gòu)。節(jié)約重量

對運輸車輛的結(jié)構(gòu)是最重要的，這樣就可以運輸更重的重量和減少能量消耗。

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

合金高強度鋼。這種鋼的薄板產(chǎn)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(chǎn)生的應(yīng)變，屈服點可以提高到550MPa或更高。

成形性能

為了容易地和經(jīng)濟地進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(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、拉拔

機、壓力機和其他設(shè)備，但是一些設(shè)備具需要修改。

低合金高強度鋼和碳素結(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)秃辖鸶邚姸蠕摮尚螘r，對回彈應(yīng)給出稍大

些的允許量。

根據(jù)經(jīng)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(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(jié)構(gòu)的焊縫

應(yīng)具有要求的強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。

目前低合金高強度鋼的發(fā)展與各種焊接工藝的發(fā)展足同步進行的，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)，大部分低合金高強度鋼是可以很好地進行焊接的。對于大型型鋼和較

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

低氧焊條。

耐腐蝕性

當(dāng)使用低合金高強度鋼時，都是希望取其強度高的優(yōu)點而用較薄的截面，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。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)計的新概念，即這些結(jié)構(gòu)選用適當(dāng)?shù)牡秃辖鸶邚姸蠕摰穆懵稑?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月形成一種緊密的保護性氧化膜。有時

建筑師選用裸露的鋼結(jié)構(gòu)是因為希望得到鋼表面均勻的大氣氧化的外觀，而有時則是為了節(jié)省涂保護層

以達到經(jīng)濟的目的。在裸露狀態(tài)下使用這些低合金高強度鋼，設(shè)計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。

例如在強化學(xué)或工業(yè)煙氣的條件下則顯然是不適宜的。為了驗證在某些環(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(shè)計上具有對其預(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

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，或是結(jié)合缺口試樣的沖擊試驗結(jié)果綜合考慮。為了滿足某些用途的極嚴格的要求，生產(chǎn)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(shù)生產(chǎn)用于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(guān)標(biāo)準(zhǔn)對缺口韌

性規(guī)定的要求。

重要意義

1．充分利用我國豐富資源，走“獨立自主、自力更生”的道路。

我國普通低合金鋼是充分利用我國豐富資源，擺脫鎳、鉻的束縛而發(fā)展起來的一個獨立的低合金鋼系

統(tǒng)。如今我國不僅煉出了不含鎳、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．有力地支援了國防建設(shè)。

由于普通低合金鋼強度高，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，

已在國防建設(shè)中，發(fā)揮了很大的作用。

3．有力地促進了各工業(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)部門進行設(shè)計革命提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，也為一些工業(yè)生產(chǎn)進一步向高溫、高壓、高速發(fā)展，進一步強

化和革新生產(chǎn)工藝創(chuàng)造了條件，此外，由于材料的改進，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，在一定程度上來說，為很多工業(yè)部門進行設(shè)

計、工藝和產(chǎn)品革命，趕超世界先進水平創(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5%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。

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1%。這一元素對鋼的增強不夠顯著，而對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，鉻能增加鋼的強度，并對低溫穩(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，并使強度性能有所提高。此外，

這樣的含銅量對鋼的可焊性無不良作用，而且不會引起紅脆現(xiàn)象。

冶金工作者今后的努力方向是研制強度相當(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、鈦等元素進行嚴格比例的單一合金化或多元合金化時，可制成新型的鋼種。