低合金结构用钢是指合金成分总量在5%以下的合金结构钢,这种钢主要靠少量合金化元素进行强化、改善韧性和可焊性。其广泛应用于压力容器、桥梁、结构件加工、大型钢结构、介质输送管道等。
低合金结构钢的牌号及其表示方法:根据国家标准(GB1591-1994)规定,我国低合金结构钢共有5个牌号,所加元素主要有锰、硅、钒、钛、锐、铬、镍及稀土元素。其牌号的表示由屈服点字母Q、屈服点数值、质量等级(A、B、C、 D、E五级)三部分组成。
性能要求
1、良好的综合机械性能。普通低合金结构钢应具有较高的屈服极限,但由于其工作条件的复杂性,还应具有良好的综合机械性能。例如在使用中能承受各种应力的作用(例如温差应力、交变疲劳载荷产生的应力等),在制造过程中能经受剪切、冷弯、焊接等加工工序,以及由此可能产生的时效脆性。
2、良好的工艺性能。要求普通低合金钢应具有良好的加工成型性能,使用普通方法如剪切、冲压、热弯和焊接等加工过程制造质量良好的成品。对于锅炉、压力容器、钢结构等一般采用焊接方法,因此要求钢材应具有良好的火焰切割性能和焊接性能,焊缝附近热影响区的性能变化小,焊缝及其附近区域不致产生裂纹,焊接接头的综合机械性能应不低于(或很少低于)母材。另外,还要求钢材具有良好的冷冲压性能。
3、良好的耐腐蚀性能。由于普通低合金钢和强度大大碳钢,用其制造压力容器、钢结构等的壁厚比碳钢小得多,因此相应地提高大气腐蚀(特别是海洋大气腐蚀)引起的消损率,使其具有良好的抗各种大气条件下腐蚀的能力。因此,钢材的耐腐蚀试验除在实验室进行外,还应在使用现场进行。当然,采取合适的外防腐技术,对于碳钢、低合金钢等材料是的。
锰、硅两种元素都能固溶于铁素体中,有显著的固溶强化作用,其他还有铬、镍、铜、钴等。考虑到节约成本和资源条件,我国在普通低合金钢中,锰、硅是常用的合金元素。在低碳条件下,含锰量在1.8%以下时,不但能提高钢的强度,仍可保持较高的塑性和韧性。此外,锰同时有扩大奥氏体区的作用,使钢的共析点向左下方移动,从而具有数量较多、组织较细的珠光体组织,也使钢的强度相应提高。
低合金结构钢,合金元素含量较少,一般在3%以下,主要起细化晶粒和提高强度的作用。这类钢的强度显著相同碳含量的碳素钢,所以常称其为低合金高强度钢。它还具有较好的韧性、塑性以及良好的焊接性和耐蚀性。初用于桥梁、车辆和船舶等行业,它的应用范围已经扩大到锅炉、高压容器,油管、大型钢结构及汽车、拖拉机、挖土机械等产品方面。
成分特点
(1) 低碳:由于韧性、焊接性和冷成形性能的要求高,其碳含量不超过0.20%。
(2) 加入以锰为主的合金元素。
(3) 加入铌、钛或钒等辅加元素:少量的铌、钛或钒在钢中形成细碳化物或碳氮化物,有利于获得细小的铁素体晶粒和提高钢的强度和韧性。
此外,加入少量铜(≤0.4%)和磷(0.1%左右)等,可提高抗腐蚀性能。加入少量稀土元素,可以脱硫、去气,使钢材净化,改善韧性和工艺性能。