低合金高強度鋼是在碳素結構鋼的基礎上,加入少量Mn,Si和微量合金元素如Nb,V,Ti,Al等而發展起來的一種工程結構鋼..所謂低合金,是指鋼中合金元素總量小于3%。高強度是相對于鋼的碳工程結構。低合金高強度鋼的發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性能,從而達到使用目的和低成本。低合金、高強度鋼可滿足工程結構(如大型橋梁、壓力容器、船舶等)的要求承載大負荷,同時也可以減輕結構重量,提高可靠性,節省材料和資源。
該類鋼主要用于制造橋梁、船舶、車輛、高壓容器、油氣管道、大型鋼結構等各種高強度要求的工程結構。由于這種鋼無需復雜的處理工藝即可獲得較高的強度,即使不進行熱處理,工程結構的質量也大大降低,因此采用這種鋼代替一般的碳素結構鋼..
低合金高強度鋼的合金化原理主要是通過合金元素產生的固態強化、細晶強化和沉淀強化來提高鋼的強度。同時,利用細晶強化降低鋼的韌脆轉變溫度的作用,抵消氮化碳沉淀強化對提高鋼的韌脆轉變溫度的不利影響,使鋼在獲得高強度的同時保持良好的低溫性能。
低合金高強度鋼的性能主要表現在以下兩個方面..
1.高的屈服極限與良好的塑性和韌性
低合金高強度鋼**顯著的特點是高強度。在熱軋或正火條件下,低合金高強度鋼的強度一般比相應的碳素工程結構鋼高30%~50%..因此,它能承受很大的負荷。工程結構通常是大的或大的,構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件的緊湊性,從而進一步提高其可靠性,同時降低了原材料的消耗,降低了成本,節約了資源。
低合金高強度鋼的伸長率為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;同時使冷彎,焊接等工藝易于進行..此外,低合金高強度鋼的脆性轉變溫度較低,E級鋼在-40℃時的脆性轉變溫度不27j。這對在嚴寒地區使用的工程部件,以及車輛、船舶、海上采油平臺、船舶、橋梁等運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
焊接是建造工程結構的**常用方法,因此工程結構用鋼都要求具有良好的焊接性能。低合金高強度鋼碳含量低,合金元素含量少、塑性好,在焊縫區不易產生淬火組織及裂紋,且加入的Ti、Nb、V等還能抑制焊縫區品粒長大,因此這類鋼大都焊接性能優良,焊后一般不再進行熱處理。
工程結構大多是在大氣或海洋環境中服役,低合金高強度鋼中加入少量的Cu、Ni、Cr、P等元素,有效提高了工程結構抗大氣、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,其中銅和磷同時加入效果**。