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分,總量低于3.5%稱為低合金鋼,5~10%為中合金鋼,大于10%為高合金鋼。在國內習慣上又將特殊質量的碳素鋼和合金鋼稱為特殊鋼,全國31家特鋼企業專門生產這類鋼,如優質碳素結構鋼、合金結構鋼、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。

發展歷程

低合金鋼的出現可以追溯到19世紀的1870年,一種碳含量0.64~0.9%和鉻含量0.54~0.68%、抗拉強度685Mpa、彈性極限410Mpa鋼,第一次被采用于工程結構,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,難以機械加工,耐蝕性又不良。隨后的1個多世紀的時間,世界各國不斷探索,大體上可以把低合金鋼區劃為三個不同特征的發展階段,在20世紀20年代以前,20~60年代及60年代以后。前兩個階段姑且合稱為傳統的低合金鋼發展階段,后一階段可以稱為現代低合金鋼的發展階段。

常用低合金鋼說明

16Mn 是我國低合金高強鋼中用量最多、產量最大的鋼種。使用狀態的組織為細晶粒的鐵素體-珠光體,強度比普通碳素結構鋼Q235高約20%~30%,耐大氣腐蝕性能高20%~38%。

15MnVN 中等級別強度鋼中使用最多的鋼種。強度較高,且韌性、焊接性及低溫韌性也較好,被廣泛用于制造橋梁、鍋爐、船舶等大型結構。

強度級別超過500MPa后,鐵素體和珠光體組織難以滿足要求,于是發展了低碳貝氏體鋼。加入Cr、Mo、Mn、B等元素,有利于空冷條件下得到貝氏體組織,使強度更高,塑性、焊接性能也較好,多用于高壓鍋爐、高壓容器等。

1、高強度:一般其的屈服強度在300MPa以上;

2、高韌性:要求延伸率為15%~20%,室溫沖擊韌性大于600kJ/m~800kJ/m。 對于大型焊接構件,還要求有較高的斷裂韌性;

3、良好的焊接性能和冷成型性能;

4、低的冷脆轉變溫度;

5、良好的耐蝕性。

成分

1、低碳:由于韌性、焊接性和冷成形性能的要求高,其碳含量不超過0.20%;

2、加入以錳為主的合金元素;

3、加入鈮、鈦或釩等輔加元素:少量的鈮、鈦或釩在鋼中形成細碳化物或碳氮化物,有利于獲得細小的鐵素體晶粒和提高鋼的強度和韌性;

此外,加入少量銅(≤0.4%)和磷(0.1%左右)等,可提高抗腐蝕性能。加入少量稀土元素,可以脫硫、去氣,使鋼材凈化,改善韌性和工藝性能。

熱處理

這類鋼一般在熱軋空冷狀態下使用,不需要進行專門的熱處理。使用狀態下的顯微組織一般為鐵素體+索氏體。

用途

主要用于制造橋梁、船舶、車輛、鍋爐、高壓容器、輸油輸氣管道、大型鋼結構等。