這是一類可焊接的低碳工程結構用鋼。其含碳量通常小于0.25%,比普通碳素結構鋼有較高的屈服點σs或屈服強度 σ0.2(30~80kgf/mm2)和屈強比σs/σb(0.65~0.95),較好的冷熱加工成型性,良好的焊接性,較低的冷脆傾向、以及有較好的抗大氣、海水等腐蝕能力。其合金元素含量較低,一般在2.5%以下,在熱軋狀態或經簡單的熱處理(非調質狀態)后使用;因此這類鋼能大量生產、廣泛使用。各發達工業國家的低合金高強度鋼產量約占鋼產量的10%(見合金鋼)。
新型的低合金高強度鋼以低碳(≤0.1%)和低硫(≤0.015%)為主要特征。常用的合金元素按其在鋼的強化機制中的作用可分為:固溶強化元素(Mn、Si、Al、Cr、Ni、Mo、Cu等);細化晶粒元素(Al、Nb、V、Ti、N等);沉淀硬化元素(Nb、V、Ti等)以及相變強化元素(Mn、Si、Mo等)(見金屬的強化)。
C ;在鋼中形成珠光體或彌散析出的合金碳化物,使鋼得到強化。在微合金鋼中為形成一定量的碳-氮化物,碳的含量只需要0.01~0.02%;所以降碳是這類鋼發展的必然趨勢,從而可大大改善鋼的韌性和焊接性能。
Mn ;高的Mn/C比對提高鋼的屈服強度和沖擊韌性有好處。錳能降低γ→α 轉變溫度;有利于針狀鐵素體的形核;在加熱過程中可增大碳-氮化物形成元素在γ-Fe中的溶解度,從而增加了鐵素體中碳化物的彌散析出量。此外,由于高錳導致鋼的應力/應變特性的變化,可以抵銷鮑欣格效應的強度損失。
Si ;多數低合金高強度鋼不用硅合金化,但在熱軋鐵素體-馬氏體多相鋼中,硅是不可缺少的添加元素。
Mo ;含鉬鋼(~0.15%Mo)有較高的強度,比傳統的鐵素體-珠光體鋼又有較高的韌性。鉬對鋼在冷卻過程中珠光體轉變有抑制作用。在針狀鐵素體鋼和超低碳貝氏體鋼中的含鉬量一般在0.2~0.4%。
Nb、V、Ti ;在低碳的錳鋼或低碳的錳-鉬鋼中添加0.05~0.15% Nb(或V、Ti),有明顯的晶粒細化和沉淀硬化作用。鈦在鋼中形成硫化物,改善沖擊吸收功的各向異性和冷成型性。
稀土元素(RE) ;微量(0.001%左右)稀土金屬,不影響鋼的強度。其主要作用是脫硫,它又是最有效的硫化物形態控制元素,減小韌性的各向異性,防止鋼的層狀撕裂。
其他元素Ni、Cr、Cu等,在微合金鋼中固溶硬化并不十分有效,在非調質鋼中一般控制在較低的含量范圍。
普通低合金高強度鋼(簡稱普低鋼)。與碳素鋼相比,鋼中含有少量合金元素,如錳、硅、釩、鑰、欽、鋁、妮、銅、硼、磷、稀土等。鋼中有了一種或幾種這樣的元素后,使它具有強度高、韌性好等優點,由于加入的合金元素不多,故稱為低合金高強度鋼。常用的普通低合金高強度鋼有16Mn、16MnR, 15MnVN等。
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