低合金高強(qiáng)度鋼是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上,加入少量Mn,Si和微量合金元素如Nb,V,Ti,Al等而發(fā)展起來的一種工程結(jié)構(gòu)鋼..所謂低合金,是指鋼中合金元素總量小于3%。高強(qiáng)度是相對于鋼的碳工程結(jié)構(gòu)。低合金高強(qiáng)度鋼的發(fā)展原則是盡可能少用合金元素,以獲得盡可能高的綜合力學(xué)性能,從而達(dá)到使用目的和低成本。低合金、高強(qiáng)度鋼可滿足工程結(jié)構(gòu)(如大型橋梁、壓力容器、船舶等)的要求承載大負(fù)荷,同時(shí)也可以減輕結(jié)構(gòu)重量,提高可靠性,節(jié)省材料和資源。
該類鋼主要用于制造橋梁、船舶、車輛、高壓容器、油氣管道、大型鋼結(jié)構(gòu)等各種高強(qiáng)度要求的工程結(jié)構(gòu)。由于這種鋼無需復(fù)雜的處理工藝即可獲得較高的強(qiáng)度,即使不進(jìn)行熱處理,工程結(jié)構(gòu)的質(zhì)量也大大降低,因此采用這種鋼代替一般的碳素結(jié)構(gòu)鋼..
低合金高強(qiáng)度鋼的合金化原理主要是通過合金元素產(chǎn)生的固態(tài)強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化來提高鋼的強(qiáng)度。同時(shí),利用細(xì)晶強(qiáng)化降低鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度的作用,抵消氮化碳沉淀強(qiáng)化對提高鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度的不利影響,使鋼在獲得高強(qiáng)度的同時(shí)保持良好的低溫性能。
低合金高強(qiáng)度鋼的性能主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面..
1.高的屈服極限與良好的塑性和韌性
低合金高強(qiáng)度鋼**顯著的特點(diǎn)是高強(qiáng)度。在熱軋或正火條件下,低合金高強(qiáng)度鋼的強(qiáng)度一般比相應(yīng)的碳素工程結(jié)構(gòu)鋼高30%~50%..因此,它能承受很大的負(fù)荷。工程結(jié)構(gòu)通常是大的或大的,構(gòu)件本身的重量往往是荷載的重要組成部分。不僅如此,這種良好的效果還大大提高了工程構(gòu)件的緊湊性,從而進(jìn)一步提高其可靠性,同時(shí)降低了原材料的消耗,降低了成本,節(jié)約了資源。
低合金高強(qiáng)度鋼的伸長率為15%~23%,常溫下的沖擊吸收功>34J,具有良好的塑性和抗沖擊性,在沖擊中可以避免脆性斷裂;同時(shí)使冷彎,焊接等工藝易于進(jìn)行..此外,低合金高強(qiáng)度鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度較低,E級鋼在-40℃時(shí)的脆性轉(zhuǎn)變溫度不27j。這對在嚴(yán)寒地區(qū)使用的工程部件,以及車輛、船舶、海上采油平臺(tái)、船舶、橋梁等運(yùn)輸工具具有重要意義。
2.良好的焊接性能和耐大氣腐蝕性能
焊接是建造工程結(jié)構(gòu)的**常用方法,因此工程結(jié)構(gòu)用鋼都要求具有良好的焊接性能。低合金高強(qiáng)度鋼碳含量低,合金元素含量少、塑性好,在焊縫區(qū)不易產(chǎn)生淬火組織及裂紋,且加入的Ti、Nb、V等還能抑制焊縫區(qū)品粒長大,因此這類鋼大都焊接性能優(yōu)良,焊后一般不再進(jìn)行熱處理。
工程結(jié)構(gòu)大多是在大氣或海洋環(huán)境中服役,低合金高強(qiáng)度鋼中加入少量的Cu、Ni、Cr、P等元素,有效提高了工程結(jié)構(gòu)抗大氣、海水、土壤腐蝕的能力。如加入0.2%~0.5%的銅、0.05%~0.1%的磷以及鋁等,可使鋼的耐蝕性明顯提高,其中銅和磷同時(shí)加入效果**。