【工作任務分析】合金元素總量小于3.5%的合金鋼叫做低合金鋼. 西安電爐，西安電爐設備，西安電弧爐，西安精煉爐，西安礦熱爐，西安中頻爐 ，西安電渣爐，西安重鑫電爐設備有限公司，http://zjfs168.com.cn低合金鋼是相對于碳鋼而言的,是在碳鋼的基礎上,為了改善鋼的一種或幾種性能,而有意向鋼中加入一種或幾種合金元素.加入的合金量超過碳鋼正常生產(chǎn)方法所具有的一般含量時,稱這種鋼為合金鋼.當合金總量低于3.5%時稱為低合金鋼.合金含量在3.5-10%之間稱為中合金鋼;大于10%的稱為高合金鋼.

【相關知識】

低合金鋼是在普通質量非合金鋼的基礎上添加合金元素而得到的。

2.3.1  常用低合金鋼的牌號

1．低合金鋼高強度結構鋼

低合金鋼高強度結構鋼牌號表示方法與碳素結構鋼相同。例如，Q390剛表示ReH≥390 MPa的低合金鋼高強度結構鋼。

2．易切削結構鋼

易切削結構鋼的牌號由Y （“易”字漢語拼音字首）的后面加兩位數(shù)字組成。兩位數(shù)字表示平均碳含量的萬分數(shù)，若鋼中含錳較高時標出“Mn”。例如，Y40Mn表示平均Wc=0.40%，含錳量較高的易切削結構鋼。

3．低合金鑄鋼的牌號

低合金鑄鋼的牌號由ZG(“鑄鋼”兩字漢語拼音字首字母)的后面加兩位數(shù)字加元素符號及數(shù)字組成。前兩位數(shù)字表示低合金鑄鋼中平均碳含量的萬分數(shù)，元素符號表示低合金鑄鋼中所含的合金元素，元素符號后的數(shù)字表示該合金元素平均含量的百分數(shù)（若平均含量<1.5%時,元素符號后不標出數(shù)字；若平均含量為1.5%~2.4%、2.5%~3.5%……時，則在相應的合金元素符號后標注2、3……以此類推）。如ZG35SiMn表示平均Wc=0.35%， WSi<1.5%、WMn<1.5%的低合金鑄鋼。

舊低合金結構鋼的牌號用兩位阿拉伯數(shù)字和合金元素符號及數(shù)字表示，數(shù)字表示平均碳含量（以萬分之幾計）。新舊低合金結構鋼標準牌號對照見表2-7。西安重鑫電爐設備有限公司

表2-7新舊低合金結構鋼標準牌號對照（參考件）

2.3.2  常用的低合金鋼

1．低合金高強度結構鋼

低合金高強度結構鋼是在低碳鋼的基礎上加入少量合金元素而形成的鋼。鋼中Wc≤0.2%，常加入的合金元素有硅、錳、鈦、鈮、釩等，其總含量W<3%。

低合金高強度結構鋼大多在熱軋、正火狀態(tài)下供應，使用時一般不再進行熱處理。

低合金高強度結構鋼的強度高，塑性和韌性好，焊接性和冷變形性良好，耐蝕性較好，韌脆轉變溫度低，成本低，適于冷成形和焊接。低合金高強度結構鋼廣泛應用于橋梁、車輛、船舶、鍋爐、高壓容器、輸油管，以及低溫下工作的構件等。在某些情況下，用這類鋼代替碳素結構鋼，可大大減輕零件或構件的重量。最常用的Q345鋼。例如，我國載重汽車的大梁采用Q345（16Mn）鋼后，使載重比由1.05提高到1.25；南京長江大橋采用Q345鋼比用碳鋼節(jié)約鋼材15%以上。如圖2-4所示，為使用了Q345鋼的萬噸遠洋輪。。

除此以外，常用的低合金高強度結構鋼還有Q295、Q390、Q420、Q460等。

圖2-4  萬噸遠洋輪

2．易切削結構鋼西安重鑫電爐設備有限公司

易切削結構鋼是指含硫、錳、磷量較高或含微量鉛、鈣的低碳或中碳結構鋼，簡稱易切鋼。

易切削結構可經(jīng)滲碳、淬火或調質、表面淬火等熱處理來提高其使用性能。所有易切削結構的鍛造性能和焊接性能都不好，選用時應注意。

易切削結構鋼主要用于成批、大量生產(chǎn)時，制作對力學性能要求不高的緊要固件和小零件。常用易切削結構鋼有Y12、Y12Pb、Y15、Y30、Y40Mn、Y45Ca等。

3．低合金高耐侯性鋼

低合金高耐侯性鋼即耐大氣腐蝕鋼，是近年來在我國開始推廣應用的新鋼種。在鋼中加入少量合金元素（如銅、磷、鉻、鉬、鈦、鈮、釩等），使其在鋼表面形成一層致密的保護膜，提高了鋼材的耐侯性能。這類鋼與碳鋼相比，具有良好的抗大氣腐蝕能力。

低合金高耐侯性鋼常用牌號有09CuPCrNi-A鋼、09CuPCrNi-B鋼和09CuP鋼等。主要用于鐵道車輛、農(nóng)業(yè)機械、起重運輸機械、建筑和塔架等方面，可制作螺栓連接、鉚接和焊接結構件。

4．低合金鑄鋼

低合金鑄鋼是在非合金鑄鋼的基礎上，恰當提高Mn、Si的含量，添加其它少量的合金元素的Co、Mo等的含量。低合金鑄鋼的綜合力學性能明顯高于非合金結構鋼，一般用于承受重載荷、沖擊載荷和摩擦的機械零部件，如各種高強度齒輪、水壓機工作缸、高速列車車鉤等。 通常應當對低合金鑄鋼的進行退火、正火、等熱處理及表面熱處理，可以提高的合金鑄鋼的性能。常用的低合金鑄鋼有：ZG40Cr、ZG40Mn、ZG35SiMn、ZG35CrMnSi、ZG35CrMo、ZG35SiMnMo、ZG35CrMnMo、ZG34CrNiMo等。

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【拓展知識】

低合金鋼的現(xiàn)代進展主要表現(xiàn)有

(1) 微合金化鋼基礎研究的新成就。

首先，對微合金化元素，尤其是Nb、V、Ti、及Al的溶解一析出行為的研究取得顯著的成果，這些元素的碳化物和氮化物的形成及其數(shù)量、尺寸、分布取決于冷卻過程的形變溫度和形變量，而加熱過程中碳、氮化物的存在及其特性表現(xiàn)在回火的二次硬化、正火的晶粒重結晶細化、焊接熱循環(huán)作用下晶粒尺寸的控制3個主要方面。 西安重鑫電爐設備有限公司

其二、重視含Nb微合金化鋼、Nb-V和Nb-Ti復合微合金鋼的開發(fā)，據(jù)統(tǒng)計幾乎占有近20年來新開發(fā)微合金化鋼全部牌號的75%和微合金化鋼總產(chǎn)量的60%。近幾年注意到了微量Ti（≤0.015%）十分有益的作用，Ti的微處理不僅改變鋼中硫化物的形態(tài)，而且TiO2或Ti2O3成為奧氏體晶內鐵素體晶粒生核的質點，Nb-Ti復合微合金化構成超深沖汽車板IF鋼的冶金基礎，還顯著改善了Nb鋼連鑄的裂紋敏感性。

其三，對低碳鋼強化的Hall-Petch關系式進行了系統(tǒng)總結，對加速冷卻原理作了更深入的研究。人們十分有興趣采用分階段加速冷卻工藝的應用，前期加速冷卻用于抑制鐵素體轉變，后期加速冷卻目的在于控制中、低溫產(chǎn)物的晶粒尺寸和精細結構的組成，從而達到在較寬范圍內調整鋼的強度和強度／韌性匹配。

350MPa級高強度鋼：微合金化+熱機械處理，機制為晶粒細化+析出強度。

500MPa級高強度鋼：鐵素鐵+貝氏體、馬氏體，強化機制為晶粒細化、并晶界強化和位錯強化。

700MPa級高強度鋼：淬火回火組織，機制為相變強化+析出強化。

(2) 工藝技術的進步 西安重鑫電爐設備有限公司

頂?shù)讖痛缔D爐冶煉，鋼的碳含量可控制在0.02～0.03%，精煉的應用可生產(chǎn)出碳含量在0.002～0.003%，雜質含量達到＜0.001%S、＜0.003%P、＜0.003%N，2～3ppm［0］和＜1ppm［H］的潔凈鋼。

連鑄的成功經(jīng)驗是低的過熱度、緩流澆注和適宜的二次冷卻，采用低頻率、高質量的電磁攪拌，可以得到均勻的等軸的凝固區(qū)。

在再結晶控軋的基礎上，應變誘導相變和析出的非再結晶控軋，以及（g+a）兩相區(qū)形變，已成為目前控軋厚鋼板生產(chǎn)主要方向。薄板坯連鑄連軋流程和薄帶連鑄工藝的實用化，使低合金鋼生產(chǎn)進入了又一個新境界。

(3) 低合金鋼合金設計新觀點

首先是鋼的低碳化和超低碳趨勢，例如60年代X60級管線鋼碳含量為0.19%，70年代為0.10%，80年即使 X70和X80級管線鋼碳含量降至0.03%以下。

根據(jù)微合金化元素在鋼中的基本作用和次生作用，提出了“奧氏體調節(jié)”的概念，有意識地控制加入微合金化元素，使鋼適于一定的熱機械處理工藝，以發(fā)展新的性能更好的鋼種。

傳統(tǒng)控制軋制的合金設計：微合金化的重要目的是提高再結晶停止溫度，利用非再結晶區(qū)的形變誘導相變和析出，Nb是最理想的微合金化元素。

再結晶控制軋制的合金設計：它的目的是盡量降低再結晶停止溫度，并形成阻礙晶粒粗化的系統(tǒng)。其中一種辦法是以TiN為晶粒粗化阻止劑，以V（CN）作為鐵素體強化。另一種方案是Nb-Mo的微合金化，具有較寬闊的可以加工的窗口。這種工藝特別適合于不能進行低溫軋制的低功率的老舊軋機生產(chǎn)。

【項目小結】

作為結構用途，重要的是低合金高強度鋼必須具有對用戶使用來說非常經(jīng)濟的特性和性能，應當比碳素結構鋼強度高、韌性好，而且在用戶采用一般的方法加工制造過程中．還必頊具有足夠的塑性、良好的成形性能和焊接性能。此外．還要具有高的耐腐蝕性能，與碳素鋼結構件相比在截面更薄的情況下．能夠有相同或更長的使用壽命。所有通用的低合金高強度鋼都具有比大多數(shù)軋制狀態(tài)或正火狀態(tài)的碳素結構鋼更高的強度．采用適當?shù)墓に嚳蛇M行焊接，并且具有與其強度水平相應的良好的成形性能。低合金高強度鋼的耐腐蝕性能取決于其化學成分，缺口韌性則取決于其化學成分和生產(chǎn)工藝。

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