[科普中国]-低合金结构钢

低合金结构钢是指合金成分总量在5%以下的合金结构钢。这种钢的含碳量与低碳钢相似，主要靠少量合金元素进行强化、改善韧性和可焊性。其强度要比同等碳敬的碳素钢高得多。广泛用于压力容器、化工设备、锅炉、桥梁、车辆、船舶及大型钢结构。合金元素锰、硅、钼吋以引起固溶强化作用。钒和铌可细化晶粒、改善韧性。钼可以起到提高淬透性、促使获得贝氏体组织的作用，还可提高热强性。

牌号及其表示方法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。划分成五个牌号，其表示方法如下：屈服点等级-质量等级。屈服点等级：Q295，Q345，Q390，Q420，Q460级。1

性能要求1、良好的综合机械性能。普通低合金结构钢首先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、艮好的工艺性能。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高于碳钢，用其制造压力容器、钢结构等的壁厚比碳钢小得多，因此必须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、低合金钢等材料是必不可少的。2

合金元素的作用压力容器中广泛使用的普通低合金钢大多是铁素体一珠光体组织，经热轧或正火得到最后的性能，其组织接受于钢的平衡组织。钢中的主要合金元素是碳，提高碳含量可以增加珠光体数量，使屈服极限和强度极限提高。但是提高碳含量是有一定限度的，因为碳含量的提高会影响钢的焊接性能和其他性能(如冲压性能等)，使脆性转变温度提高、冷脆性变坏。因此，压力容器用低合金结构钢的含碳量一般限制在0.20%以下。在碳含量受限制的情况下，这类钢强度的提高主要依赖于加入少量而多种的合金元素来达到(总加入量不超过5%，一般在3%以下，多为1%～2%)。对于具有铁素体一珠光体组织的低合金结构钢，加入合金元素后对其强度的影响主要有以下几种：①铁素体的同溶强化；②增加珠光体的相对量；③控制晶粒大小；④影响珠光体的分散度；⑤沉淀硬化。

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。

低合金结构钢中硅加入量一般在0.2%～1.7%范同内，超过后将降低韧性。铬、镍也是铁素体固溶强化元素，镍对于改善低温韧性有良好作用；磷强化铁素体效果显著，但因增加冷脆性，使用时要限制其含量最高不超过0.15%，且磷、碳含量总和应限制在0.25%以下。2

应用国家标准(低合金高强度结构钢)(GB 1591)对各牌号低合金高强度结构钢的化学成分，机械性能作了相应的规定。由于合金元素的强化作用，使低合金结构钢不但具有较高的强度，且具有较好的塑性，韧性和可焊性。Q345钢的综合性能较好，是钢结构的常用牌号，Q390级也是推荐使用的牌号。与碳素结构钢Q235相比，低合金高强度结构钢可以节约钢材20%~30%，并具有良好的承受动载和耐疲劳性能。低合金结构钢主要用于轧制各种型钢、钢板、钢管及钢筋，广泛用于钢结构和钢筋混凝土结构中，特别适用于各种重型结构、大跨度结构、高层结构及桥梁工程、承受动力荷载和冲击荷载的结构等。

低合金结构钢是一种低碳结构用钢，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。这类钢的强度显著高于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。最初用于桥梁、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。1

本词条内容贡献者为:

包申旭 - 副教授 - 武汉理工大学