低合金高强度钢是在碳素结构钢的基础上,加入少量Mn,Si和微量合金元素如Nb,V,Ti,Al等而发展起来的一种工程结构钢..所谓低合金,是指钢中合金元素总量小于3%。高强度是相对于钢的碳工程结构。低合金高强度钢的发展原则是尽可能少用合金元素,以获得尽可能高的综合力学性能,从而达到使用目的和低成本。低合金、高强度钢可满足工程结构(如大型桥梁、压力容器、船舶等)的要求承载大负荷,同时也可以减轻结构重量,提高可靠性,节省材料和资源。
该类钢主要用于制造桥梁、船舶、车辆、高压容器、油气管道、大型钢结构等各种高强度要求的工程结构。由于这种钢无需复杂的处理工艺即可获得较高的强度,即使不进行热处理,工程结构的质量也大大降低,因此采用这种钢代替一般的碳素结构钢..
低合金高强度钢的合金化原理主要是通过合金元素产生的固态强化、细晶强化和沉淀强化来提高钢的强度。同时,利用细晶强化降低钢的韧脆转变温度的作用,抵消氮化碳沉淀强化对提高钢的韧脆转变温度的不利影响,使钢在获得高强度的同时保持良好的低温性能。
低合金高强度钢的性能主要表现在以下两个方面..
1.高的屈服极限与良好的塑性和韧性
低合金高强度钢**显著的特点是高强度。在热轧或正火条件下,低合金高强度钢的强度一般比相应的碳素工程结构钢高30%~50%..因此,它能承受很大的负荷。工程结构通常是大的或大的,构件本身的重量往往是荷载的重要组成部分。不仅如此,这种良好的效果还大大提高了工程构件的紧凑性,从而进一步提高其可靠性,同时降低了原材料的消耗,降低了成本,节约了资源。
低合金高强度钢的伸长率为15%~23%,常温下的冲击吸收功>34J,具有良好的塑性和抗冲击性,在冲击中可以避免脆性断裂;同时使冷弯,焊接等工艺易于进行..此外,低合金高强度钢的脆性转变温度较低,E级钢在-40℃时的脆性转变温度不27j。这对在严寒地区使用的工程部件,以及车辆、船舶、海上采油平台、船舶、桥梁等运输工具具有重要意义。
2.良好的焊接性能和耐大气腐蚀性能
焊接是建造工程结构的**常用方法,因此工程结构用钢都要求具有良好的焊接性能。低合金高强度钢碳含量低,合金元素含量少、塑性好,在焊缝区不易产生淬火组织及裂纹,且加入的Ti、Nb、V等还能抑制焊缝区品粒长大,因此这类钢大都焊接性能优良,焊后一般不再进行热处理。
工程结构大多是在大气或海洋环境中服役,低合金高强度钢中加入少量的Cu、Ni、Cr、P等元素,有效提高了工程结构抗大气、海水、土壤腐蚀的能力。如加入0.2%~0.5%的铜、0.05%~0.1%的磷以及铝等,可使钢的耐蚀性明显提高,其中铜和磷同时加入效果**。