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低合金钢与碳素钢、低合金钢与合金钢之间,明确划出的概念是不存在的。在国外,50年代曾给低合金钢下过定义,总的意思是,凡是合金元素总量在3%以下,屈服强度在275Mpa以上,具有良好的可加工性和耐腐蚀性,以型、带、板、管等钢材形状,在热轧状态直接使用的软钢的替代品。当然,在技术发展进程中,低合金钢不论在合金含量、性能水平和交货状态,已经有了很大的变化。
在中国,低合金钢是一个更加笼统的钢类,钢材品种不仅含有低合金焊接高强度钢,还包容了低合金冲压钢、低合金耐腐蚀钢、低合金耐磨损钢、低合金低温钢、甚至还纳入了低、中碳含量的低合金建筑钢和中、高碳含量的低合金铁道轨钢。具有中国特色,但带来的一个问题是缺乏与国外统计数据的可比性。
钢结构件的屈服点决定了结构所能承受的不发生变形的应力。典型碳素结构钢的Zui小屈服点为235MPa。而典型低合金高强度钢的Zui小屈服点为345MPa。根据其屈服点的比例关系,低合金高强度钢的使用允许应力比碳素结构钢高1.4倍。与碳素结构钢相比,使用低合金高强度钢可以减小结构件的尺寸,使重量减轻。必须注意,对于可能出现弯曲的构件,其许用应力必须修正,以达到保证结构的坚固性。有时用低合金高强度钢取代碳素结构钢但不改变断面尺寸,其唯一的目的是在不增加重量的情况下而得到强度更高更耐久的结构。节约重量对运输车辆的结构是Zui重要的,这样就可以运输更重的重量和减少能量消耗。
经常通过加入少量的铌或钒、或钛来提高钢的强度。这些元素通过沉淀硬化很经济地达到强化的目的。为了各种目的加入的其他合金元素也能达到强化的目的。对于热轧薄板,严格控制热轧和卷取工艺可以达到所要求的均匀的强度。对于冷轧薄板,采用特殊的退火和平整工艺从而得到更高的强度,还可以保持良好的成形性能。
Zui新的发展是采用通过临界退火和快速冷却得到马氏体和铁素体二相显微组织(或双相显微组织)的低合金高强度钢。这种钢的薄板产品有极好的成形性能,屈服点一般为310~345MPa,通过汽车部件压力成形产生的应变,屈服点可以提高到550MPa或更高。
由于钢结构在制作加工过程中经常使用焊接工艺,对于这类用途的低合金高强度钢来说,能够采用在薄板和钢带这样的厚度情况下广泛使用的电弧焊工艺进行焊接是非常重要的,所制作的钢结构的焊缝应具有要求的强度和韧性也同样是非常重要的.这样才能经受住预定用途出现的Zui不利的条件。日前低合金高强度钢的发展与各种焊接工艺的发展足同步进行的,要特别注意确保这些钢能够具有适当的焊接性能。如果焊接操作得当,大部分低合金高强度钢是可以很好地进行焊接的。对于大型型钢和较高碳和锰含量的牌号,需要预热和(或)采用低氢焊条。对于某些低合金高强度钢无论厚度是多少,都应采用低氧焊条。对Zui小屈服点Zui高达约345MPa的低合金高强度钢进行气体保护熔化极电弧焊,采用低碳涂药焊条通常是合适的。对于Zui小屈服点高于约415MPa的钢和当对焊缝金属要求特殊的性能,如更高的耐腐蚀性能时,则通常需采用低合金钢焊条。对于埋弧焊、气体保护金属极电弧焊和药芯焊丝电弧焊,推荐采用与气体保护熔化极电弧焊所建议采用的焊条一样的充填金属的焊条。对于汽车工业用低合金高强度钢薄板,一般限制其碳含量不大于0.13%以得到良好的点焊性能。