低合金钢种简介

低合金钢的主要品种包括下列7种：

焊接高强度钢；合金冲压钢；低合金耐腐蚀钢；低合金耐磨损钢；低合金耐低温钢；低合金建筑钢筋；低合金钢轨钢。

1.什么是低合金钢轨钢?

钢轨是铁路轨道的主要部件，是冶金产品中一个专用钢材品种，钢轨承受列车的重量和动载，受力复杂，轨面磨耗，轨头受冲击，还要受较大的弯曲应力，主要的损伤形式有：磨损主要是上股侧磨和下股压溃，屈服强度不足引起的波浪磨耗以及韧塑性低导致的脆断、剥落、掉块、轨头劈裂、焊缝裂纹等。所以对钢轨钢的基本要求包括：耐磨性、抗压溃性、抗脆断性、抗疲劳和良好的焊接性。

按强度等级划分钢轨应分为下列几类：

(1)标准钢轨，抗拉强度685～835MPa；

(2)耐磨钢轨，抗拉强度880～1030MPa；

(3)特级钢轨，抗拉强度1082～1225MPa；

(4)抗拉强度>1400MPa的钢轨在研制中。

20世纪初采用的是50kg/m轨，现在国际标准轨为60kg/m，美国重轨为77kg/m，俄国和东欧各国为75kg/m轨。

铁路运输和铁道建设在我国国民经济中占有重要的地位，“十一五”期间和未来10年，对钢轨的需求量会越来越大，质量要求也会越来越高。

2.提高钢轨强度和综合性能的途径有哪些?

有以下两条：

(1)热处理强化。在碳素钢或C—Mn钢轨基础上采用在线余热淬火，离线的淬火回火处理或欠速淬火工艺。20世纪80年代发展起来的在线热处理方式，也叫做全长淬火工艺，节能省工、投资少、生产周期短。

(2)在0.7％～0.75％C钢中添加Cr、Mn、Mo、Nb等合金元素，获得980～1250MPa抗拉强度。比较两种强化方法，热处理轨表面耐磨，但内部较差，耐蚀性不能改善。合金化轨里外质量一致，可以考虑改善耐蚀性。

目前国内执行GB 2585—8l标准，主要的钢种牌号有C—Mn钢的U71Mn轨和微合金化的PD3轨和NbRE轨。

我国铁路建设，在“六五”和“八五”期间，以解决运输能力制约国民经济发展“瓶颈”问题，主攻“重载”，在现有设施基础上扩大编组。从“九五”起，提速和高速已成为铁路科技进步的主要体现。通过改造既有轨道结构和研制新型机车车辆，使客车运行速度提高到200km/h，所谓“高速”，指建成200km/h以上的专线客运列车的运行速度。对“重载”列车的钢轨要求耐磨损，抗疲劳。对“高速”列车的钢轨则要求无缺陷和高平直度。

1.什么是低合金耐腐蚀钢?

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，也可能是物理作用引起的。但主要是电化学腐蚀的形式。低合金耐腐蚀钢就是能够抵抗上述腐蚀的一类钢种。

什么是电化学腐蚀呢?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，也构成了这样阳极一阴极的“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。

工业上将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。它们包括耐大气腐蚀钢和耐海水腐蚀钢。

2.什么是低合金耐大气腐蚀钢?

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，腐蚀速度越快。

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20世纪60年代时开始，自1965～1979年有19种含Cu及P、RE、Ti的低合金钢在风沙干燥、工业大气、潮湿都市和农村等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年制定了我国耐大气腐蚀钢标准(GB4171-84及GB 4172—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。

3.什么是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。

20世纪40年代，美国研发的“Mariner”钢就是世界上最初出现的耐海水腐蚀低合金钢。

海洋结构物的腐蚀包括海洋大气、飞溅、全浸、潮差和海底土壤等5个不同腐蚀特点的部位，除海洋大气外，统称为海水腐蚀。

我国从1965年起对16个耐海水腐蚀钢在东海、南海和北海3个海域进行为期10年的试验评估。试验发现，在海水中Cr—Mo—Al钢和Cr—Mo—Al—RE钢都具有良好的全浸耐蚀性。

国内生产的低合金耐海水腐蚀钢基本上是引进了国外成熟的钢种牌号，具体钢种如下：

美国的Mariner Cu—P—Ni：

日本的Mariloy Cr—Cu—Mo；

法国的APS Cr—Al。

低合金冲压钢

1.什么是低合金冲压钢?

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，叫做低合金冲压钢。这类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具有经冲压不起皱、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。

(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，成形操作越难继续进行，变形则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。