介紹

　　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)劃中低合金鋼，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。
　　按國(guó)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(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3%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)這類鋼低合金鋼焊條，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、高速工具鋼低合金鋼價(jià)格、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(guó)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(lái)越窄。美國(guó)特鋼協(xié)會(huì)將特鋼定位在工模具鋼、不銹鋼、電工鋼低合金鋼牌號(hào)、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(guó)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(guó)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(guó)叫做高強(qiáng)度低合金鋼（HSLA—Steel），俄羅斯及東歐各國(guó)稱為低合金建筑鋼，日本命名為高張力鋼。而在國(guó)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)鋼低鎳鉻合金，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(lái)看，低合金鋼的名稱仍然隨著、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(guó)外，50年代曾給低合金鋼下過(guò)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(guó)，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(guó)特色，但帶來(lái)的一個(gè)問(wèn)題是缺乏與國(guó)外統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的可比性。

發(fā)展史

　　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，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(guó)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(guó)的“鷹”級(jí)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(guó)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(zhǎng)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(wàn)噸。
　　② 賦予低合金鋼的特征：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(lái)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(jí)和F級(jí)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(zhǎng)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)的低合金鋼開發(fā)帶來(lái)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(hào)有2000余個(gè)，形成了5大合金成分系列：
　　⑴ 以德國(guó)St52鋼為代表的C-Mn鋼系列，日本的SM400、中國(guó)的16Mn屬于這類鋼。
　　⑵ 以美國(guó)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(guó)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(guó)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。

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