【工作任务分析】合金元素总量小于3.5%的合金钢叫做低合金钢. 西安电炉，西安电炉设备，西安电弧炉，西安精炼炉，西安矿热炉，西安中频炉 ，西安电渣炉，西安重鑫电炉设备有限公司，http://www.xazxdl.com低合金钢是相对于碳钢而言的,是在碳钢的基础上,为了改善钢的一种或几种性能,而有意向钢中加入一种或几种合金元素.加入的合金量超过碳钢正常生产方法所具有的一般含量时,称这种钢为合金钢.当合金总量低于3.5%时称为低合金钢.合金含量在3.5-10%之间称为中合金钢;大于10%的称为高合金钢.

【相关知识】

低合金钢是在普通质量非合金钢的基础上添加合金元素而得到的。

2.3.1  常用低合金钢的牌号

1．低合金钢高强度结构钢

低合金钢高强度结构钢牌号表示方法与碳素结构钢相同。例如，Q390刚表示ReH≥390 MPa的低合金钢高强度结构钢。

2．易切削结构钢

易切削结构钢的牌号由Y （“易”字汉语拼音字首）的后面加两位数字组成。两位数字表示平均碳含量的万分数，若钢中含锰较高时标出“Mn”。例如，Y40Mn表示平均Wc=0.40%，含锰量较高的易切削结构钢。

3．低合金铸钢的牌号

低合金铸钢的牌号由ZG(“铸钢”两字汉语拼音字首字母)的后面加两位数字加元素符号及数字组成。前两位数字表示低合金铸钢中平均碳含量的万分数，元素符号表示低合金铸钢中所含的合金元素，元素符号后的数字表示该合金元素平均含量的百分数（若平均含量<1.5%时,元素符号后不标出数字；若平均含量为1.5%~2.4%、2.5%~3.5%……时，则在相应的合金元素符号后标注2、3……以此类推）。如ZG35SiMn表示平均Wc=0.35%， WSi<1.5%、WMn<1.5%的低合金铸钢。

旧低合金结构钢的牌号用两位阿拉伯数字和合金元素符号及数字表示，数字表示平均碳含量（以万分之几计）。新旧低合金结构钢标准牌号对照见表2-7。西安重鑫电炉设备有限公司

表2-7新旧低合金结构钢标准牌号对照（参考件）

2.3.2  常用的低合金钢

1．低合金高强度结构钢

低合金高强度结构钢是在低碳钢的基础上加入少量合金元素而形成的钢。钢中Wc≤0.2%，常加入的合金元素有硅、锰、钛、铌、钒等，其总含量W<3%。

低合金高强度结构钢大多在热轧、正火状态下供应，使用时一般不再进行热处理。

低合金高强度结构钢的强度高，塑性和韧性好，焊接性和冷变形性良好，耐蚀性较好，韧脆转变温度低，成本低，适于冷成形和焊接。低合金高强度结构钢广泛应用于桥梁、车辆、船舶、锅炉、高压容器、输油管，以及低温下工作的构件等。在某些情况下，用这类钢代替碳素结构钢，可大大减轻零件或构件的重量。最常用的Q345钢。例如，我国载重汽车的大梁采用Q345（16Mn）钢后，使载重比由1.05提高到1.25；南京长江大桥采用Q345钢比用碳钢节约钢材15%以上。如图2-4所示，为使用了Q345钢的万吨远洋轮。。

除此以外，常用的低合金高强度结构钢还有Q295、Q390、Q420、Q460等。

图2-4  万吨远洋轮

2．易切削结构钢西安重鑫电炉设备有限公司

易切削结构钢是指含硫、锰、磷量较高或含微量铅、钙的低碳或中碳结构钢，简称易切钢。

易切削结构可经渗碳、淬火或调质、表面淬火等热处理来提高其使用性能。所有易切削结构的锻造性能和焊接性能都不好，选用时应注意。

易切削结构钢主要用于成批、大量生产时，制作对力学性能要求不高的紧要固件和小零件。常用易切削结构钢有Y12、Y12Pb、Y15、Y30、Y40Mn、Y45Ca等。

3．低合金高耐侯性钢

低合金高耐侯性钢即耐大气腐蚀钢，是近年来在我国开始推广应用的新钢种。在钢中加入少量合金元素（如铜、磷、铬、钼、钛、铌、钒等），使其在钢表面形成一层致密的保护膜，提高了钢材的耐侯性能。这类钢与碳钢相比，具有良好的抗大气腐蚀能力。

低合金高耐侯性钢常用牌号有09CuPCrNi-A钢、09CuPCrNi-B钢和09CuP钢等。主要用于铁道车辆、农业机械、起重运输机械、建筑和塔架等方面，可制作螺栓连接、铆接和焊接结构件。

4．低合金铸钢

低合金铸钢是在非合金铸钢的基础上，恰当提高Mn、Si的含量，添加其它少量的合金元素的Co、Mo等的含量。低合金铸钢的综合力学性能明显高于非合金结构钢，一般用于承受重载荷、冲击载荷和摩擦的机械零部件，如各种高强度齿轮、水压机工作缸、高速列车车钩等。 通常应当对低合金铸钢的进行退火、正火、等热处理及表面热处理，可以提高的合金铸钢的性能。常用的低合金铸钢有：ZG40Cr、ZG40Mn、ZG35SiMn、ZG35CrMnSi、ZG35CrMo、ZG35SiMnMo、ZG35CrMnMo、ZG34CrNiMo等。

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【拓展知识】

低合金钢的现代进展主要表现有

(1) 微合金化钢基础研究的新成就。

首先，对微合金化元素，尤其是Nb、V、Ti、及Al的溶解一析出行为的研究取得显著的成果，这些元素的碳化物和氮化物的形成及其数量、尺寸、分布取决于冷却过程的形变温度和形变量，而加热过程中碳、氮化物的存在及其特性表现在回火的二次硬化、正火的晶粒重结晶细化、焊接热循环作用下晶粒尺寸的控制3个主要方面。 西安重鑫电炉设备有限公司

其二、重视含Nb微合金化钢、Nb-V和Nb-Ti复合微合金钢的开发，据统计几乎占有近20年来新开发微合金化钢全部牌号的75%和微合金化钢总产量的60%。近几年注意到了微量Ti（≤0.015%）十分有益的作用，Ti的微处理不仅改变钢中硫化物的形态，而且TiO2或Ti2O3成为奥氏体晶内铁素体晶粒生核的质点，Nb-Ti复合微合金化构成超深冲汽车板IF钢的冶金基础，还显著改善了Nb钢连铸的裂纹敏感性。

其三，对低碳钢强化的Hall-Petch关系式进行了系统总结，对加速冷却原理作了更深入的研究。人们十分有兴趣采用分阶段加速冷却工艺的应用，前期加速冷却用于抑制铁素体转变，后期加速冷却目的在于控制中、低温产物的晶粒尺寸和精细结构的组成，从而达到在较宽范围内调整钢的强度和强度／韧性匹配。

350MPa级高强度钢：微合金化+热机械处理，机制为晶粒细化+析出强度。

500MPa级高强度钢：铁素铁+贝氏体、马氏体，强化机制为晶粒细化、并晶界强化和位错强化。

700MPa级高强度钢：淬火回火组织，机制为相变强化+析出强化。

(2) 工艺技术的进步 西安重鑫电炉设备有限公司

顶底复吹转炉冶炼，钢的碳含量可控制在0.02～0.03%，精炼的应用可生产出碳含量在0.002～0.003%，杂质含量达到＜0.001%S、＜0.003%P、＜0.003%N，2～3ppm［0］和＜1ppm［H］的洁净钢。

连铸的成功经验是低的过热度、缓流浇注和适宜的二次冷却，采用低频率、高质量的电磁搅拌，可以得到均匀的等轴的凝固区。

在再结晶控轧的基础上，应变诱导相变和析出的非再结晶控轧，以及（g+a）两相区形变，已成为目前控轧厚钢板生产主要方向。薄板坯连铸连轧流程和薄带连铸工艺的实用化，使低合金钢生产进入了又一个新境界。

(3) 低合金钢合金设计新观点

首先是钢的低碳化和超低碳趋势，例如60年代X60级管线钢碳含量为0.19%，70年代为0.10%，80年即使 X70和X80级管线钢碳含量降至0.03%以下。

根据微合金化元素在钢中的基本作用和次生作用，提出了“奥氏体调节”的概念，有意识地控制加入微合金化元素，使钢适于一定的热机械处理工艺，以发展新的性能更好的钢种。

传统控制轧制的合金设计：微合金化的重要目的是提高再结晶停止温度，利用非再结晶区的形变诱导相变和析出，Nb是最理想的微合金化元素。

再结晶控制轧制的合金设计：它的目的是尽量降低再结晶停止温度，并形成阻碍晶粒粗化的系统。其中一种办法是以TiN为晶粒粗化阻止剂，以V（CN）作为铁素体强化。另一种方案是Nb-Mo的微合金化，具有较宽阔的可以加工的窗口。这种工艺特别适合于不能进行低温轧制的低功率的老旧轧机生产。

【项目小结】

作为结构用途，重要的是低合金高强度钢必须具有对用户使用来说非常经济的特性和性能，应当比碳素结构钢强度高、韧性好，而且在用户采用一般的方法加工制造过程中．还必顼具有足够的塑性、良好的成形性能和焊接性能。此外．还要具有高的耐腐蚀性能，与碳素钢结构件相比在截面更薄的情况下．能够有相同或更长的使用寿命。所有通用的低合金高强度钢都具有比大多数轧制状态或正火状态的碳素结构钢更高的强度．采用适当的工艺可进行焊接，并且具有与其强度水平相应的良好的成形性能。低合金高强度钢的耐腐蚀性能取决于其化学成分，缺口韧性则取决于其化学成分和生产工艺。

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