低合金钢的发展概况

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低合金用于一般程结构或其他各种各样的用途.其规定的最小屈服强度高于275MPa,最高可达1035MPa。这类钢是在碳素钢的基础上通过加入少量合金元素以使其在热轧或热处理状态下除具有高的强度外,还具有韧性、焊接性能

低合金钢的发展概况
内容 2012-05-08 阅读量990

    低合金用于一般程结构或其他各种各样的用途.其规定的最小屈服强度高于275MPa,最高可达1035MPa。这类钢是在碳素钢的基础上通过加入少量合金元素以使其在热轧或热处理状态下除具有高的强度外,还具有韧性、焊接性能、成形性能、耐腐蚀性能等综合性能良好的特性。


    低合金钢是近30年来发展最迅速、最富有特色的钢类之一。现在已成为生产量大、使用面广,经济适用的钢类。

 

国外发展概况


    低台金高强度钢已有100多年的历史。早在1867~1874年美国就已将含铬的钢用于一些桥梁的某些构件。但是直到1900年以前,最广泛于结构件的仍然是抗拉强度约为415MPa的低碳钢。1902年~1906年,美国为了减少桥梁支承构件的数量和尺寸曾使用含镍3.25%的钢。虽然这种钢从强度的角度来说可以满足铆接结构的要求.但从经济上看相对较贵。1915年美国开发了用于桥梁构什的含锰1.6%的钢。


    同样,欧洲一些国家的低合金高强度钢也有了很大发展。英国为了减轻船体重量以提高海运能力和减少费用曾开发和使用了高硅锰含量的钢。德国于1933年使用加入硅、锰和铜的高强度钢制造了第一台重量轻的蒸汽火车。


    最早的现代低合金高强度钢是美国开发的Cor-ten(科尔坦耐大气腐蚀低合金高强度钢)。这种称为“耐大气腐蚀钢”的不断发展,满足了日益提高的严格要求。

    从低合金高强度钢的发展来看.20世纪20年代以前基本上以抗拉强度作为主要设计基础,结构制造主要采用铆接,以碳(含量最高达0.3%)和加入锰、铬、镍、硅等单一合金元素强化。20年代以后,结构制造广泛采用焊接技术。屈服强度成为没计的基础.并要求钢具有良好的焊接性能。冈此一般采用降低碳含量和碳当量,及通过热处理来获得良好的综合性能。同时,合金化也向多元素发展,从加人一种合金元素发展到加入两种、二种或更多。由于低合金高强度钢良好的综合性能和经济适用性,所以使用范围越来越广,对其要求也越来越高。60年代以来,微合金钢的开发和冶金生产工艺技术的重大进步,两者之间的相互促进,使低合金高强度钢又有了新的发展。虽然早在30年代和40年就已证实铌和钒在钢中的重要作用。但直到60年代初这种钢才被广泛用于制造结构构件。70年代初,为了满足汽车工业发展的需爱,开发了具有良好成形性能和点焊性能的低碳微合金钢。以控制轧制技术和微合金化冶金学为基础,形成了“现代低合金高强度钢”的新概念。冶金生产工艺技术的进步,通过材质净化、晶粒细化、组织优化、堪体强化,大大提高了低合金高强度钢的综合力学性能和工艺性能,同时也促进了新型低合金高强度钢的开发,如双相钢、IF钢(无间隙原子钢)等等。


    进一步降低碳含量和碳当量,以及微合金化仍然是目前低合金高强度钢成分设计的主要特点。由于碳对钢的韧性、捍接性能和成形性能的有害影响,要求大夫降低钢中的碳含量,当前采用有效的脱碳技术已在犬生产的基础上使碳降至O.0010%微合金化通过影响晶粒度、析出物和基体组织不但提高钢的强度和韧性,还可大大提高其综合性能.最广泛使用的微合金化的元素是钛、钒和铌。现代低合金高强度钢的炼要求高纯净外精炼是提高钢水技术。通过优化冶炼工艺流程,目前最先进的水平可以达到:碳0.0010%~0.0020%;氮0.0010%~0.0020%;氢0.00005%~0.0001%;氧0.0005%~0.0010%;磷0.0010%~0.0020%;硫0.0003%~0.0005%,并且(碳+硫+磷+氮+氧+氢)不大于0.0060%。

     现代低合金高强度钢通常采用铁水预处理一转炉顶底复合吹练或超高功率电炉—炉外精炼—连铸—控制轧制、控制冷却的生产丁艺。高的纯净度和严硌的成份控制保证了低合金高强度钢的性能稳定。根据不同用途的要求,钢水采用吹氩、喷粉、真空脱气等炉外精炼工艺。以实现脱气、成分均匀化、合金微调和夹杂物形态控制。低台金高强瞍钢现存儿乎都采用连铸工艺。采用连铸不但可以提高产量和收得效率并且可以提高钢坯质量。缓流浇注和适宜的二次冷却可得到均匀的凝吲组织,低频、大振幅电磁搅拌有利于扩大等轴凝固区。连铸工艺为微钛处理钢和其他微合金钢的生产提供了保证。此外,薄板坯连铸连轧工艺已经用于低合金高强度钢生产。目前很多低合金高强度钢已采刷控剖轧制和拧制冷却技术,其可以通过细化晶粒和析出强化两种强化机制瞳著地提高钢的强度和改善钢的韧性及焊接性能。


    国外坻合金高强度钢的生产无论是成分设计还是工艺技术都已进入成熟的阶段,应用领域也在不断扩大。在一些重要的或使用条件恶劣的领域,低合金高强度钢也占有不可取代的一席之地。


国内发展概况


    1957年我国试制成功了第一个屈服强度为350MPa的低合金高强度钢16Mn(相当于原联邦德国的牌号St52)。由于低合金钢优异的陆能,为了满足各行各业日益增长的需要,随后引进和研制了一批低合金钢.如船用钢16Mn、15MnTi,桥梁用钢1 6Mn、15MnV,锅炉用钢15MnV、18MnNIoNb,压力容器用钢15MnV、15MoVn,汽车用钢16Mn等。至1966年我国低台金钢产量已达14l万吨,占钢总产量约8%。随着低合金钢应用领域的不断扩大,在当时的生产设备条件下研制和生产r包括屈服强度为295MPa~640MPa的6个级别结构钢存内的化工、石油、海洋、低温、压力容器、锅炉、侨梁和电站用钢,以及耐磨钢、钢轨钢、钢筋钢、犁铧钢等众多的低合金钢。当时虽然低合金州牌号很多,但多是成分的调配。在此期间低台金钢牌号已多达300个,但无法组织生产或达不到预定性能要求的牌号占大部分,纳入标准的只有93个。实际生产的牌号很少,约有二十几个。1979年我国低台套钢产量为254万吨,仍然约占钢总产量8% 。


     1980年以来,我国低合金钢的科研和生产进入了一个相对稳定的发展阶段。围绕各行各业科技进步和开发新应用领域的需要,在生产工艺技术和基础理论研究等方面取得较大成果,促进了低合金钢的发展。合金化和微合金化的研究、钢的组织强化机制的研究、钢的纯净度和夹杂物形态控制的研究,以及包括铁水预处理、顶底复合吹炼、炉外精炼、连铸、控制轧制和控制冷却等在内的冶炼、轧制新工艺和新技术的开发应用,为我国低合金钢的结构调整提供了可靠的保证。目前,我国已基本建立了符合资源特点,能够初步满足生产建设所需的低合金钢系列。一些钢铁企业的低合金钢生产已经接近或达到了国外先进水平。


    1997年我国低合金钢产量高达2368万吨,占钢的总产量之比22%。但是,与国比低钢仅占5%左右。我国低合金长条材占80%以上,而发达国家主要是板带材且主要是以硅锰钢为主的低强度、低性能、低精度、低附加值的产品。因此,应按照先进的生产工艺流程,完善和提高我国低台金钢的生产工艺、技术和装备。提高现有优良牌号的性能水平,淘汰落后牌号,结合我国资源特点开发先进的、市场需要的、高附加值的。以及高新技术产业所需的牌号,同时应加强合金化、微合金化基础研究,大力发展微合金钢,进一步调整低合金钢的产品结构,努力提高钢材质量水平。

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