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简介

简介

低合金钢是指合金元素总量小于5%的合金钢。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5%时称为低合金钢，合金含量在5-10%之间称为中合

金钢，大于10%的称为高合金钢。

生产现状

中国钢产量已突破6亿吨，钢材数量不再是主要矛盾，钢材品种结构不合理的矛盾十分突出。当前行业

的主要任务是努力提高产品的市场竞争力，站在可持发展的新起点上，把大力开发低合金钢列入发展战

略的重要内容。许多普钢企业在钢材品种结构调整和编制科技发展规划中，已意识到低合金钢生产是提

高产品技术含量和附加值的关键，对低合金钢开发中碰到的种种问题心中无数，一些科技管理干部觉

得“成也低合金钢，败也低合金钢”，迫切要求对低合金钢有个全面的了解。

我国普通低合金钢目前生产情况可归纳成以下几点：

在含碳量方面属于低碳，含碳量一般小于0．20%；

在合金方面一元钢和二元钢占有较大的比重；

在供货状态方面多为热轧状态交货；

不少钢种加入稀土元素以提高综合性能；

大部分普通低合金钢是属于铁素体+珠光体型的。

用途和特性

低合金钢焊接结构的零部件通常需要经过加工成形—焊接—焊后热处理等工序，这就要求钢材具有良好

的工艺性能。工艺性能包括金属的焊接性，切削性能，冷、热加工性能，热处理性能，可锻性，组织均匀稳定性及大截面的淬透性等。在考虑材料成本的同时还应考虑材料加工、焊接难易程度不同对制造费

用的影响。

低合金钢在工程机械、船舶、桥梁、高层建筑、锅炉及压力容器、电力、各种车辆的制造中得到了广泛

的应用。这与它的特性（如：塑性、韧性、焊接性能）是分不开的。图集中展示了一些常见的低合金钢

的用途和特性。 [1] 

低合金钢性能

强度

钢结构件的屈服点决定了结构所能承受的不发生永久变形的应力。典型碳素结构钢的最小屈服点为

235MPa。而典型低合金高强度钢的最小屈服点为345MPa。因此，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最重要的，这样就可以运输更重的重量和减少能量消耗。

最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。

成形性能

为了容易地和经济地进行热或冷加工以制成工程结构的各种部件，低合金高强度钢必需具有适当的成形

性能。和碳素结构钢一样，低合金高强度钢一般可以进行这样的加工，以及如剪切、冲孔和机加工艺。

虽然其屈服点高，即使成形操作变形相当剧烈也同样可以使用用于碳素结构钢成形的冷弯冲压机、拉拔机、压力机和其他设备，但是一些设备具需要修改。

低合金高强度钢和碳素结构钢的冷成形性能之间有固有的区别。首先，使低合金高强度钢产生一定量的

永久变形比同样尺寸的碳素结构钢需要更大的力。第二，当低合金高强度钢成形时，对回弹应给出稍大

些的允许量。

根据经验，除非对低合金高强度钢进行控制夹杂物形状的处理，否则在进行冷成形时必须使用比碳素结

构钢更大的弯曲半径。

焊接性能

由于钢结构在制作加工过程中经常使用焊接工艺，因此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最不利的条件。

目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。

耐腐蚀性

当使用低合金高强度钢时，都是希望取其强度高的优点而用较薄的截面，这不仅仅是为了节省重量而且

也是为了尽可能的经济。但是，必须要充分考虑腐蚀这一因素，钢材截面愈薄就愈应注意防腐。任何钢

结构的防腐一般都是通过在适当准备的表面上涂防腐层并且对防腐层加以保护的方法来达到的。

一些低合金高强度钢具有良好的耐大气腐蚀性能，其不仅可以提高防腐涂层的效果，而且在某些情况下

采取适当的预防措施甚至还可以在不涂层的状态下暴露在大气中使用。提高耐大气腐蚀性能的元素是

铜、磷、硅、铬、镍和钼。一些低合金高强度钢的优良的耐大气腐蚀性能导致形成了建筑、桥梁等结构

设计的新概念，即这些结构选用适当的低合金高强度钢的裸露构件来建造。

在正常暴露在大气中的情况下，裸露的钢在大气腐蚀的最初几个月形成一种紧密的保护性氧化膜。有时

建筑师选用裸露的钢结构是因为希望得到钢表面均匀的大气氧化的外观，而有时则是为了节省涂保护层

以达到经济的目的。在裸露状态下使用这些低合金高强度钢，设计上必须考虑钢的表面不能长期是潮湿

的，而且还应特别注意特殊的大气环境，以保证在此条件下钢的腐蚀速率是允许的。

例如在强化学或工业烟气的条件下则显然是不适宜的。为了验证在某些环境下是否可以使用裸露的钢结

构。需要对大气环境进行测定，甚至需要进行裸露试验。

缺口韧性

低合金高强度钢牌号在设计上具有对其预期的结构用途来说相当好的缺口韧性。具体牌号的低合金高强

度钢其缺口韧性的适用性，或是只根据已有的使用经验，或是结合缺口试样的冲击试验结果综合考虑。为了满足某些用途的极严格的要求，生产的一些低合金高强度钢具有极好的缺口韧性。例如，通常采用控制热轧技术生产用于制造焊接管线钢管的低台金高强度钢钢板，这种钢管需要符合有关标准对缺口韧

性规定的要求。

重要意义

1．充分利用我国丰富资源，走“独立自主、自力更生”的道路。

我国普通低合金钢是充分利用我国丰富资源，摆脱镍、铬的束缚而发展起来的一个独立的低合金钢系

统。如今我国不仅炼出了不含镍、铬的优质的低合金钢，而且利用我国丰富资源，创造了很多在性能优

良的新钢种，在钢种发展上开创了崭新的局面。

2．有力地支援了国防建设。

由于普通低合金钢强度高，综合性能好，用它制造的武器、装备，具有轻便、速度快、性能好的特点，

已在国防建设中，发挥了很大的作用。

3．有力地促进了各工业部门的设汁革命、工艺革命和产品革命。

普通低合金钢除具有良好的机械性能外，还具有耐中温、耐低温、耐磨、耐腐蚀等特殊性能，从而在很大程度上改变了化工、石油、船舶、锅炉、车辆、桥梁、铁道、建筑、矿山等方面用钢的面貌，为一些

工业部门进行设计革命提供了物质基础，也为一些工业生产进一步向高温、高压、高速发展，进一步强化和革新生产工艺创造了条件，此外，由于材料的改进，很多工业产品的体积、重量、性能和使用寿命

也相应地发生了根本性的变化。因此普通低合金钢的发展，在一定程度上来说，为很多工业部门进行设

计、工艺和产品革命，赶超世界先进水平创造了条件。

4．节省钢材，提高使用寿命，易于大量生产，成本低，便于推广使用，是多快好省地发展钢铁工业的

良好途径。

普通低合金钢制造的设备，使用寿命比碳素钢高，特别是用在化工、石油、矿山等腐蚀或磨损严重的条

件下，其使用寿命比碳素钢提高几倍到几十倍。由于普通低合金钢采用普通的炼钢、轧钢设备和普通的

冶炼、轧制工艺进行生产，成本也与碳素钢相近，因此可以在各工业部门大量推广使用。 [2] 

其他相关

钢的分类

按国际标准，把钢分为非合金钢和合金钢两大类。非合金钢是通常叫做碳素钢的一大钢类，钢中除了铁和碳以外，还含有炉料带入的少量合金元素Mn、Si、Al，杂质元素P、S及气体N、H、O等。合金钢则是

为了获得某种物理、化学或力学特性而有意添加了一定量的合金元素Cr、Ni、Mo、V等，并对杂质和有

害元素加以控制的另一类钢。

原则上讲，合金钢分为低合金钢、中合金钢和高合金钢。顾名思义，以含有合金元素的总量来加以区

分，总量低于5%称为低合金钢，5-10%为中合金钢，大于10%为高合金钢。在国内习惯上又将特殊质量的碳素钢和合金钢称为特殊钢，全国31家特钢企业专门生产这类钢。如优质碳素结构钢、合金结构钢、碳

素工具钢、合金工具钢、高速工具钢、碳素弹簧钢、合金弹簧钢、轴承钢、不锈钢、耐热钢、电工钢，还包括高温合金、耐蚀合金和精密合金等等。

钢中合金元素

低合金钢中最常用的合金元素为锰、硅、铬和镍。如果必须提高抗腐蚀性能，则向钢中添加铜。这类元素(铬和镍除外)能提高强度极限，使塑性略有变化，降低冲击韧性。

低合金钢的含镍量不超过1%。这一元素对钢的增强不够显著，而对塑性及冲击韧性却有良好的影响，并

且能提高钢的抗脆性破坏性能。镍的含量往往由于它的稀缺而受到限制。

在多元合金化的情况下，铬能增加钢的强度，并对低温稳定性有良好的影响。在低合金钢的一般含量

(≤0.9%)情况下铬对可焊性没有不良作用。

低合金钢中通常加入0.3%的铜。在这种含量下，铜能改善耐腐蚀性能，并使强度性能有所提高。此外，

这样的含铜量对钢的可焊性无不良作用，而且不会引起红脆现象。

冶金工作者今后的努力方向是研制强度相当高的、可焊性良好的、冷脆温度较低的钢种。用少量的硼、钼、钒、铌、钛等元素进行严格比例的单一合金化或多元合金化时，可制成新型的钢种。