皮帶秤

[拼音]：dihejin gaoqiangdugang

[英文]：high-strength low alloy steels

這是一類可焊接的低碳工程結構用鋼。其含碳量通常小於0.25％，比普通碳素結構鋼有較高的屈服點σs或屈服強度 σ0.2(30～80kgf/mm2)和屈強比σs/σb(0.65～0.95)，較好的冷熱加工成型性，良好的焊接性，較低的冷脆傾向、缺口和時效敏感性，以及有較好的抗大氣、海水等腐蝕能力。其合金元素含量較低，一般在2.5％以下，在熱軋狀態或經簡單的熱處理(非調質狀態)後使用；因此這類鋼能大量生產、廣泛使用。各發達工業國家的低合金高強度鋼產量約佔鋼產量的10％（見合金鋼）。

19世紀末，在低合金高強度鋼發展的初期，鋼種的合金設計只考慮抗拉強度。鋼中加入較高含量的Si、Mn、Ni、Cr等某一合金元素以改善某一方面的使用效能，但獲得高強度的主要手段仍然依賴於較高的含碳量。隨著鋼結構由鉚接向焊接發展，為了提高鋼的抗脆斷效能，逐步向降低鋼中含碳量和複合合金化的方向變化。20世紀50年代，為節約合金元素，曾採用熱處理的方法以獲得強度和韌性的良好匹配。60年代，開始了稱之為微合金化和控制軋製生產的新階段，出現了一些新的鋼種。至70年代，發展成熟的微珠光體鋼和無珠光體鋼、針狀鐵素體鋼、超低碳貝氏體鋼、熱軋雙相鋼以及低碳馬氏體鋼在油氣輸送管線、深井油管、汽車鋼板等領域中得到推廣應用；預計在80年代，這些鋼種在工程結構材料中將佔有重要的地位。中國於1957年開始研製低合金高強度鋼，結合中國的資源發展了Mn、Mn-V、Mn-Ti、Mn-Nb和Mn-Mo等一系列的鋼種，屈服強度為30～70kgf/mm2。

合金元素的作用

目前，新型的低合金高強度鋼以低碳(≤0.1％)和低硫(≤0.015％)為主要特徵。常用的合金元素按其在鋼的強化機制中的作用可分為：固溶強化元素(Mn、Si、Al、Cr、Ni、Mo、Cu等)；細化晶粒元素(Al、Nb、V、Ti、N等);沉澱硬化元素(Nb、V、Ti等)以及相變強化元素(Mn、Si、Mo等)（見金屬的強化）。

C

在鋼中形成珠光體或彌散析出的合金碳化物，使鋼得到強化。在微合金鋼中為形成一定量的碳－氮化物，碳的含量只需要0.01～0.02％；所以降碳是這類鋼發展的必然趨勢，從而可大大改善鋼的韌性和焊接效能。

Mn

高的Mn/C比對提高鋼的屈服強度和衝擊韌性有好處。錳能降低γ→α 轉變溫度；有利於針狀鐵素體的形核；在加熱過程中可增大碳-氮化物形成元素在γ-Fe中的溶解度，從而增加了鐵素體中碳化物的彌散析出量。此外，由於高錳導致鋼的應力／應變特性的變化，可以抵銷鮑欣格效應的強度損失。

Si

多數低合金高強度鋼不用矽合金化，但在熱軋鐵素體-馬氏體多相鋼中，矽是不可缺少的新增元素。

Mo

含鉬鋼（～0.15％Mo）有較高的強度，比傳統的鐵素體－珠光體鋼又有較高的韌性。鉬對鋼在冷卻過程中珠光體轉變有抑制作用。在針狀鐵素體鋼和超低碳貝氏體鋼中的含鉬量一般在0.2～0.4％。

Nb、V、Ti

在低碳的錳鋼或低碳的錳-鉬鋼中新增0.05～0.15％ Nb(或V、Ti)，有明顯的晶粒細化和沉澱硬化作用。鈦在鋼中形成硫化物，改善衝擊吸收功的各向異性和冷成型性。

稀土元素(RE)

微量(0.001％左右)稀土金屬，不影響鋼的強度。其主要作用是脫硫，它又是最有效的硫化物形態控制元素，減小韌性的各向異性，防止鋼的層狀撕裂。

其他元素Ni、Cr、Cu等，在微合金鋼中固溶硬化並不十分有效，在非調質鋼中一般控制在較低的含量範圍。

分類

低合金高強度鋼按其主要效能和用途，可分為高強度用鋼、低溫用鋼和耐蝕用鋼三類：

高強度用鋼

這類鋼除高強度外還兼有優良的低溫韌性，其主要特點和用途見表。這類鋼的產量在中國佔低合金高強度鋼產量的80％以上，其中屈服強度35～40kgf/mm2級的鋼種佔大多數，應用最為廣泛的是16Mn鋼。

低溫用鋼

它們屬於鐵素體型低溫用鋼。通過提高鋼的純淨度和降低鋼中磷、硫含量得到較低的韌性－脆性轉變溫度。這類鋼主要有09Mn2V（－70℃）、06MnNb(-90℃)、3.5％Ni(-100℃)和06AlNbCuN(-120℃)，用於製作低溫裝置的零部件。

耐蝕用鋼

這類鋼對大氣、海水、硫化氫等環境有一定程度的抗蝕能力，如10MnPNbRE鋼耐海洋大氣和海水腐蝕，用於船舶、板樁、井架；12MoAlV鋼適於製造煉油廠高溫硫化氫裝置;10MoWVNb鋼在用於400℃氫、氮、氨高壓管方面效果較好。

生產工藝

低合金高強度鋼可在平爐、轉爐或電爐冶煉。中國在1979年以後已用氧氣頂吹轉爐-鋼包吹氬-連鑄板坯-熱連軋，或電爐-鋼包噴粉-厚板軋機的工藝流程生產 Nb、V、Ti低合金高強度鋼。鋼材一般在熱軋後使用，為得到均勻的組織和穩定的效能，通常採用高溫回火、正火、調質等傳統的金屬熱處理方法。屈服強度大於60kgf／mm2的非調質厚板也可採用軋後控制冷卻的方法來生產。

參考書目

J.M.Gray， Processing and Properties of Low Carbon Steels，AIME，New York，1973.

F.B.Pickering， Low Carbon Structural Steels for the Eighties，The Institution of Metallurgists， London，1977.

F.B.Pickering， Physical Metallurgy and theDesign of Steels，Applied Science Publishers Ltd.，London，1978.