低合金钢品种

低合金钢品种微合金化钢知识讲座二低合金钢主要品种编辑条目第二部分低合金钢主要品种2.1 焊接高强度钢焊接高强度钢，又叫做可焊接低合金高强度结构钢，是低合金高强度钢钢类的主体。

它有三个基本属性：第一，较低的碳含量，有良好的焊接性。

第二，屈服强度高于普通碳素钢，作为结构用材时，钢的屈服强度参与结构的强度设计。

第三。

以高强度为基础，根据用途的不同要求，具有不同的特性，如抗时效、抗冲击、抗韧性撕裂，抗缺口敏感、耐火性等等。

我国的焊接高强度钢的主要钢种牌号已纳入GB ／T1591—94中，由此派生的低合金专用钢分类及标准：锅炉用钢 BG713—86，YBG741—87压力容器用钢 GB5681—85，GB6653—86，GB6654—86GB6655—86，GB6479—86，GB3513 造船用钢 GB712—88汽车用钢 GB3273—82桥梁用钢 YB(T)60—81自行车用钢 GB3647—83，GB3696—83保证厚度方向性能钢 GB5313管材用钢 GB479—86，GB8162—87GB8163—87，YB231—70核能用钢舰船用钢兵器用钢等。

焊接高强度钢的合金设计，放在第一位考虑的是钢的强度，强化机制包括固溶强化、析出强化、细晶强化、位错及亚结构强化、以及相变的组织强化。

此5种强化机制的组合，可以生产出屈服强度由295MPa～880Mpa不同级别的焊接高强度钢，以及不同强度和韧性匹配的强韧钢等级。

焊接性是焊接高强度钢的基本属性，要求在一定的焊接条件下，容易得到优良的焊缝及热影响区，具有与母材相当的力学性能和加工工艺性能。

钢的化学成分对焊接性的影响从表2可见。

提高焊接性能的有效措施是降低碳含量、降低P、S含量，选用适宜的合金元素。

评价焊接高强度钢的焊接性的基本方法，通常采用焊接碳当量Ceq，和焊接裂纹敏感性指数Pcm，计算。

焊接高强度钢的生产①普通质量级（A、B级）和优质级（C级）采用传统工艺流程，由氧气转炉冶炼、连铸坯、常规轧制生产。

表2 钢的化学成分对焊接性能影响接头区域影响种类元素名称C Si Mn P S Cu Ni Cr Mo Nb V Al Ti B O N RE Ca Sn Sb H热影响区硬度↓●×●×? ××●●××(1) (2) √×√冷袭纹↓●●×●×●×××(1) (2)×√√√●层状撒裂↓×●(3)●●○○热裂纹↓×√●●××●●×●√√冲击韧性↑××√√√×(4) (5) (6) (2) (7)√○√√●√×再热裂纹↓×××COD↑×××√√(4) (5) (6) (2) (7)√√√√√×回火脆性↓×××●●●CSC↓●×●×××●●××(1)×焊缝热裂纹↓×●●×气孔↓●××韧性↑×○●母材强度↑○√○○○○○○○√(1)○韧性↑××√√(4) (5)√√×●钢的稳定性●×注：（1）游离B，（2）氧化物，（3）Al2O3，（4）AlN，（5）TiN，（6）BN，（7）氧化物O：很有利，√：有利，●：很有害，×：有害。

②屈服强度在490Mpa以下的特殊质量级（D 级和E级）采用优化流程生产，铁水预处理—氧气转炉冶炼—炉外精炼—连铸—控制轧制+控制冷却。

③屈服强度在490Mpa以上，特殊质量级（D 级和E级）冶炼工艺保证高洁净度，轧后选用某种热处理制度。

部分国内外焊接高强度钢牌号对照见表3表3 焊接高强度钢国内外牌号对照国家标准号屈服强度（Mpa）295（290）345（355）390 420 460 中国GB/T1591—94Q295A Q345D Q390D Q420D Q460D 俄国ΓOCT19281 295 345 390美国ASTMA529M Gr,42572M Gr,42633M Gr,AA656MA678MGrBA656M日本JISG3135 SPEC490 SPEC590 J15Cr3124SEV295SEV345JISG3114SMA570W、PJISG 3106SM570法国NFA35—501 A50EN10025Fe510C X/FA36—207A550—1NFA36—204E420T—ⅡNFA36—204E460T—Ⅱ英国BSEN10025Fe510C Bs4360 50F德国DIN1724317155 15Mo3PH295EN10025Fe510C2.2 合金冲压钢在低合金高强度钢中有一类具有良好的冲压成形性能的钢，见表4，叫做低合金冲压钢，常以热轧状态用于家电轻工行业，以冷轧（及表面涂镀）状态用于汽车工业。

这类钢多数为薄钢板，除了有一定的强度和焊接性以外，突出的是具备一定的成形性能。

所谓成形性是指薄板经冲压不起皱、不破裂、不回弹的能力。

在实际生产中以冲成率或冲废率来衡量，而在理论上则以美国人G·Lumer教授提出的成形极限图来评价，主要的考核性能指数有：①塑性应变比γ值：将金属薄板试样拉伸到产生均匀塑性形变时，在试样标距之内宽度与厚度方向的真实应变之比：式中b0、b1、t、t1分别为变形前后试板的宽度和厚度。

钢板平面的各向异性用∆γ计算。

式中γ0、γ90、γ45分别表示不同方向的γ值。

∆γ大小反映冲压时“凸耳”的大小，希望∆γ越小越好。

②应变硬化指数n值：反映材料形变强化能力，在实际成形过程中，表示板材变形后加工硬化的程度，n值越大，成形操作很难继续进行，变形从难变形区域转移到未变形或变形小的区域中去。

n值大小取决于钢质的洁净度和组织的粗细状况。

对冲压钢经常衡量的参数还有：钢的屈强比（屈服强度／抗拉强度），应变速率的敏感系数m值，综合成形参数F值等。

热轧冲压钢板典型的用途是汽车大梁和滚型车轮，还用于汽车的前后保险杠、发动机悬置梁和传动轴管。

有一般冲压型的铁素体一珠光体组织的钢板和优良加工性的铁素体—马氏体组织的双相强化型钢板。

在强化机制方面，前者最大程度利用铁素体中Nb的析出强化作用，后者可以采用普通的热轧工艺生产（Mn-Si-Cr-Mo钢），也可以采用控制轧制和低温卷取的方式生产（Si-Mn-Cr钢）。

国内常用的汽车大梁钢见表4。

表4 国内常用的汽车大梁用钢类别国家代表性钢种牌号F+P钢中国16MnL、16MnREL、09MnREL、09SiXL 10Ti(鞍)、T52L(武)、B510L(宝) 日本NSH52H、NSH52T、RHA50FGA—NKHA—52德国QSTE380双相钢中国SX65(鞍)、RS50(武)、DPI(本)日本HHLY—60、SAFH—550、SHXD—60美国ARDP法国Usilisht80滚型车轮钢包括轮辋用钢和轮辐用钢，耐疲劳是这类钢的重要性能要求，此外，还有钢板的尺寸精度和表面质量，是目前国内外同类产品差距的主要方面。

国内的宝钢、鞍钢和武钢开发了一些车轮用钢如BLF—1，BLF—2，RCL—330，RCL—370和CL330等，国外开发的车轮用钢用铁素体一贝氏体，析出强化和三相钢3种类型。

冷轧冲压薄板要求具有良好的深冲性能、抗凹陷性、高弹性模量和抗疲劳性能，要求钢的强度一延性的良好匹配，但正如大家知道的那样，随着钢的强度级别提高，钢板的回弹性增加，冲压性能会有所降低。

因此，合金设计，晶粒细化强化是主要可采取的方案。

相变强化也是值得采取的。

冷轧冲压用钢有3种基本类型：①铝镇静钢②含P高强度钢③高强度无间隙原子（IF）钢，具有超深冲特性与添加P、Mn、Si等元素的固溶强化机制的结合。

这3个类型代表了第二代和第三代冲压用钢的2个塑性应变比的级别 =1.4-1.8，1.8-2.8。

尤其是IF钢的生产，原理上利用了Nb—Ti复合微合金化，形成碳氮化物固定了钢中的残留的C和N，应用上具有极好的深冲性。

国内代表性的冷轧高强度冲压钢见表5。

表5 国内代表性的冷轧高强度冲压钢类型企业牌号F+P钢鞍钢06Alp、08Alp、10Alp、武钢WP340、WP370、WP390宝钢BPD—35宝钢BFJ—182.3 低合金耐腐蚀钢钢铁材料在自然界或在工作条件下，无时无刻不同程度地受着周围环境中的某些物质的侵害，这种侵害可能是化学的，电化学的，也可能的物理作用引起的。

但主要是电化学腐蚀的形式。

什么是电化学腐蚀？从宏观上看，由两种不同电位的材料，构成腐蚀的阳极和阴极对时，在周围电解质的作用下，电位高的阳极成为牺牲者，而电位相对较低的阴极得到了保护。

从微观上看，两种不同组织之间，基本相与钢中夹杂物、沉淀相之间，也构成了这样阳极～阴极的“微电池”，一方被溶解，另一方受保护，甚至材料表面上存在的划痕等各种缺陷所构成的不均匀，也会造成腐蚀。

这是最简单的材料腐蚀的道理。

工业上常用金属材料的耐腐蚀性分为6类共10级，低合金高强度钢属于耐腐蚀性评价标准的耐蚀性分类的V类的8—10级。

而我们称之为低合金耐腐蚀钢的低合金钢，耐腐蚀性优于普通碳素钢，划为耐蚀性分类的Ⅲ—Ⅳ类4—7级，包括耐大气腐蚀钢和耐海水腐蚀钢。

①低合金耐大气钢蚀钢大气的主要成分为氮、氧、氩、水汽和二氧化碳，还含有二氧化硫、硫化氢、二氧化氮、氨及盐雾，对材料腐蚀影响最大的是氧和水汽，空气中的盐雾加速材料的腐蚀。

在干燥的大气中，属于常温化学腐蚀，氧化速度较低；在潮湿的大气里，属电化学腐蚀，大气中的湿度越大、材料表面吸附的水膜越厚，腐蚀速度加快。

耐大气腐蚀钢的开发在20世纪初，最初发现的是铜和磷对钢的耐蚀性的显著效果，以后就出现了著名的Corten钢和世界各国的耐大气腐蚀钢，也叫做耐候钢。

我国的耐大气腐蚀钢研制从60年代开始，自1965年至1979年有19种含Cu及P、RE、Ti的低合金钢在风沙干燥、工业大气，潮湿都市，农村等10个不同的环境下进行长达15年的大气曝露试验，取得了宝贵的第一手数据，于1984年制订了我国耐大气腐蚀钢标准（GB4171—84及GB4172—84），纳入了高耐候性的3个牌号：090CuPCrNi—A、09CuPCrNi—B、09CuP和焊接结构用耐候钢的4个牌号：16CuCr、1MnCuCr、15MnCuCr、及15MnCuCr—QT。

各类钢的耐大气腐蚀性能的比较见表6。

表6 各类低合金钢的耐大气腐蚀性化学成分，%相对腐蚀损失，%钢类C P Cu Cr Si6个月12个月18个月24个月C钢0.13 0.008 0.09 100 103 103 102C-P 0.12 0.17 0.10 83 80 70.5 74.5C-Cu-P钢0.14 0.17 0.35 0.10 81 73.5 67 71.5C-Cr-P钢0.13 0.19 0.43 0.02 87.5 82.5 69 71Cr-Cr-Cu-P-Si钢0.17 0.12 0.37 0.95 1.00 88.5 83 59 58Cr-Cr-Cu-P-Si钢0.14 0.21 0.37 0.95 1.00 81 74 55.5 53.5②低合金耐海水腐蚀钢人类社会的发展与海洋的开发是分不开的，海洋开发用材料的主体还是钢铁材料，采用数量最大的是低合金钢。