低合金钢及合金钢

根据对钢的工艺性能和使用性能的特定要求，用不同化学元素对钢进行合金化，按钢中化学元素规定含量的界限值，分别把钢称为低合金钢及合金钢。未经合金化的钢则称为非合金钢(见碳钢)。

在钢液中特意加入不同化学元素的过程称为合金化。合金化所用的化学元素称为合金元素。常用的合金元素有10多种，如碳、氮、铝、硼、铬、钴、铜、锰、钼、镍、铌、硅、钛、钨、钒、锆、稀土等。钢合金化的主要目的在于从基体金属铁创造出工艺性能(如铸造性、焊接性、热处理性、切削性、深冲性等)和使用性能(如强度、硬度、韧性、耐热性、耐蚀性、耐磨性或其它性能等)稳定、优良的低合金钢与合金钢。合金元素在钢中的作用规律是钢的合金化原理，它属于物理冶金学(金属学)的范畴。钢的物理冶金学研究钢的成分、组织和性能之间的关系。钢的合金化原理则侧重研究合金元素对构成钢中不同组织的合金相的形成规律的影响，其理论涉及到钢中相转变、钢的淬透性、钢的脆性、钢的化学和物理性能以及钢的强韧化等等。

钢的发展简史出土文物表明，春秋末年和战国初期中国已能制造钢剑，它是从固态还原的铁，再掺碳锻造而成。到汉代以后，又先后创造了炒钢、灌钢等制钢方法。近代炼钢技术是从18世纪中期开始的，1740年，英国用坩埚法首次炼成钢。1821年，法国创制了铬钢，生产刀具。1882年，英国人哈特菲尔德(R.A.Had-field)发明了高锰耐磨钢。1885年，法国创制了耐蚀铬钢。1900年，英国人泰勒(F.w.Taylor)研制成钨高速钢。同期，德国人巴基乌斯(H.w.Bakhius)等首建铁碳相图。1904年，法国人基利(L.Guillet)创制了马氏体、铁素体铬钢和奥氏体铬镍钢。1917～1918年，法国研制了高合金的铬镍钢(含10％～15％铬和20％～40％镍)。1930年，美国人贝茵(E.c.Bain)等创立了TTT曲线(当时称s曲线，见等温转变曲线)；20世纪30年代末开始，由美国人格罗斯曼(M.A.Grossmann)等开创的关于钢的淬透性的研究，以及20世纪20年代末开始的钢中马氏体型相变的研究等，有效地指导了高强度高韧性钢的设计和发展，诸如低合金高强度钢、形变热处理型超强韧钢、低碳马氏体钢、微碳马氏体时效钢、相变诱导塑性钢，以及低碳低合金双相钢等。1955年，全世界钢产量为2.6亿t，1979年达7亿多t。80年代初期，世界主要产钢国家(美国、日本、前苏联)钢产量都超过1亿t，其中合金钢占总产量的百分比也都大于10％(美国高达16％)。中国在80年代中期，低合金钢产量为600多万t，合金钢产量近300万t。90年代中期，中国钢产量连续超过1亿t。

钢的分类钢的分类方法很多，有按化学成分分类、按质量等级分类和按主要特性分类等。

按化学成分分类由于全世界钢的种类繁多，为便于生产、使用和贸易，198l～1982年，国际标准(ISO4948/1和ISO4948/2)按化学成分把钢分作两大类，即非合金钢和合金钢。中国制订的钢分类国家标准(GB/T13304-91)，参照上述国际标准，结合中国的具体国情，将钢分作3大类，即非合金钢、低合金钢和合金钢。上述中国国家标准(GB/T)与国际标准(ISO)中关于钢分类的合金元素规定含量界限值的对比如表所示。其中GB/T还有4点说明。(1)表中“界限值”不是指钢实际成分的界限值，而是指“规定含量”的界限值。“规定含量”是GB确定的代表每个元素用以分类的特征值，即：当规定钢的熔炼分析化学成分最低值或范围时，以最低值作为规定含量；当规定钢的熔炼分析化学成分最高值时，以最高值的0.7倍作为规定含量。特殊情况下，在没有标准、技术条件或订货单规定的化学成分时，按生产厂报出的熔炼分析值作为规定含量；在只有钢的成品分析值时，可按成品分析值作为规定含量，但要考虑化学成分允许偏差的影响，对钢的原来预定类别应准确地予以证明。(2)镧系元素含量，也可为混合稀土元素总含量。(3)当铬、铜、钼、镍4种元素，有其中2种、3种或4种元素同时规定在钢中时，对于低合金钢，应同时考虑这些元素中每种元素的规定含量，以及所有这些元素规定含量的总和，应不大于同时规定在钢中的2种、3种或4种元素每种元素最高界限值总和的70％，即使这些元素中每种元素的规定含量低于规定的最高界限值，该钢也应划为合金钢。(4)上述(3)的原则也适用于铌、钛、钒、锆4种元素。

钢分类的合金元素规定含量界限值的对比