冶金工作者今后的努力方向是研制强度相当高的、可焊性良好的、冷脆温度较低的钢种。用少量的硼、钼、钒、铌、钛等元素进行严格比例的单一合金化或多元合金化时,可制成新型的钢种。
用途和特性编辑
低合金钢焊接结构的零部件通常需要经过加工成形—焊接—焊后热处理等工序,这就要求钢材具有良好的工艺性能。工艺性能包括金属的焊接性,切削性能,冷、热加工性能,热处理性能,可锻性,组织均匀稳定性及大截面的淬透性等。在考虑材料成本的同时还应考虑材料加工、焊接难易程度不同对制造费用的影响。
低合金钢在工程机械、船舶、桥梁、高层建筑、锅炉及压力容器、电力、各种车辆的制造中得到了广泛的应用。这与它的特性(如:塑性、韧性、焊接性能)是分不开的。图集中展示了一些常见的低合金钢的用途和特性。
耐腐蚀性
当使用低合金高强度钢时,都是希望取其强度高的优点而用较薄的截面,这不仅仅是为了节省重量而且也是为了尽可能的经济。但是,必须要充分考虑腐蚀这一因素,钢材截面愈薄就愈应注意防腐。任何钢结构的防腐一般都是通过在适当准备的表面上涂防腐层并且对防腐层加以保护的方法来达到的。
一些低合金高强度钢具有良好的耐大气腐蚀性能,其不仅可以提高防腐涂层的效果,而且在某些情况下采取适当的预防措施甚至还可以在不涂层的状态下暴露在大气中使用。提高耐大气腐蚀性能的元素是铜、磷、硅、铬、镍和钼。一些低合金高强度钢的优良的耐大气腐蚀性能导致形成了建筑、桥梁等结构设计的新概念,即这些结构选用适当的低合金高强度钢的裸露构件来建造。
在正常暴露在大气中的情况下,裸露的钢在大气腐蚀的较初几个月形成一种紧密的保护性氧化膜。有时建筑师选用裸露的钢结构是因为希望得到钢表面均匀的大气氧化的外观,而有时则是为了节省涂保护层以达到经济的目的。在裸露状态下使用这些低合金高强度钢,设计上必须考虑钢的表面不能长期是潮湿的,而且还应特别注意特殊的大气环境,以保证在此条件下钢的腐蚀速率是允许的。
例如在强化学或工业烟气的条件下则显然是不适宜的。为了验证在某些环境下是否可以使用裸露的钢结构。需要对大气环境进行测定,甚至需要进行裸露试验。
3.有力地促进了各工业部门的设汁革命、工艺革命和产品革命。
普通低合金钢除具有良好的机械性能外,还具有耐中温、耐低温、耐磨、耐腐蚀等特殊性能,从而在很大程度上改变了化工、石油、船舶、锅炉、车辆、桥梁、铁道、建筑、矿山等方面用钢的面貌,为一些工业部门进行设计革命提供了物质基础,也为一些工业生产进一步向高温、高压、高速发展,进一步强化和革新生产工艺创造了条件,此外,由于材料的改进,很多工业产品的体积、重量、性能和使用寿命也相应地发生了根本性的变化。因此普通低合金钢的发展,在一定程度上来说,为很多工业部门进行设计、工艺和产品革命,赶**世界先进水平创造了条件。
充分利用我国丰富资源,走“独立自主、自力更生”的道路。
我国普通低合金钢是充分利用我国丰富资源,摆脱镍、铬的束缚而发展起来的一个独立的低合金钢系统。如今我国不仅炼出了不含镍、铬的优质的低合金钢,而且利用我国丰富资源,创造了很多在性能优良的新钢种,在钢种发展上开创了崭新的局面。
低合金钢是指合金元素总量小于5%的合金钢。低合金钢是相对于碳钢而言的,是在碳钢的基础上,为了改善钢的性能,而有意向钢中加入一种或几种合金元素。加入的合金量**过碳钢正常生产方法所具有的一般含量时,称这种钢为合金钢。当合金总量低于5%时称为低合金钢,普通合金钢一般在3.5%以下,合金含量在5-10%之间称为中合金钢,大于10%的称为高合金钢。
低合金钢的含镍量不**过1%。这一元素对钢的增强不够显著,而对塑性及冲击韧性却有良好的影响,并且能提高钢的抗脆性破坏性能。镍的含量往往由于它的**而受到限制。
缺口韧性
低合金高强度钢牌号在设计上具有对其预期的结构用途来说相当好的缺口韧性。具体牌号的低合金高强度钢其缺口韧性的适用性,或是只根据已有的使用经验,或是结合缺口试样的冲击试验结果综合考虑。为了满足某些用途的较严格的要求,生产的一些低合金高强度钢具有较好的缺口韧性。例如,通常采用控制热轧技术生产用于制造焊接管线钢管的低台金高强度钢钢板,这种钢管需要符合有关标准对缺口韧性规定的要求。
低合金钢中较常用的合金元素为锰、硅、铬和镍。如果必须提高抗腐蚀性能,则向钢中添加铜。这类元素(铬和镍除外)能提高强度极限,使塑性略有变化,降低冲击韧性。