低合金及微合金低碳铁素体-珠光体型钢
普通低合金结构钢
普通低合金结构钢普通低合金结构钢随着工业交通和科学技术的发展，普通碳素钢已不能满足重要工程结构和新型机器设备的需要。
近40多年来普通低合金钢得到迅速的发展。
这类钢合金元素较低，其屈服极限比碳素钢高25％至100％以上，时效倾向小，并具有良好的焊接性和耐蚀性。
这类钢一般是在热轧和正火下使用，生产过程简单，成本低廉，适宜于大生产，因此广泛用于制造桥梁、船舶、车辆、工业和民用建筑、管道、起重运输机械等。
使用普通低合金钢代替普通碳素钢可以节省钢材20％～30％以上，减轻运输机械的自重，增加有效载重，可以使一些机械的结构得到改善，并能增加使用寿命。
一、对普通低合金结构钢的性能要求对一般用途的普通低合金结构钢，主要有一下要求：（一）良好的综合力学性能采用普通低合金结构钢的主要目的是减轻金属结构的重量，提高其可靠性，因此首先要求钢材具有较高的屈服强度，但由于其工作条件的复杂性，钢材还应具有良好的综合性能。
例如船舶在航行时承受较大的静载荷，海浪冲击及风力反复作用而产生的交变疲劳载荷，有的还在北方寒冷低温海域行驶。
在制造过程中钢材还经受剪切、冷弯、焊接等加工工序以及由此可能产生的时效脆性。
普通低合金钢的缺口冲击韧性在室温下往往出现大幅度的下将和上下波动，此时钢已经从韧性状态转化为脆性状态，也就是钢的“脆性转化温度”已经升高到室温附近所致。
造成脆性转化温度上升的主要原因是钢的冶金质量和金相组织，后者包括晶粒大小、相的形态和第二相的沉淀等。
因此对于普通低合金钢不仅要求具有一定的冲击韧性，而且更为重要的是要求具有尽可能低的脆性转化温度，以防止钢的脆性断裂。
譬如在我国常以－40℃为脆性转化温度的检验标准。
对于特殊低温设备或结构，则提出更低的温度指标。
除去上述的常温、低温冲击韧性以及脆性转化温度以外，还有另一项涉及冲击韧性检验的问题，即钢的“时效敏感性“。
普通低合金钢材经常承受冷加工，经冷加工以后在较长的使用时期或存放时期内，钢材会逐渐变脆，冲击韧性大幅度下降，这就是应变时效现象，也称为时效脆化。
X70管线钢的CCT曲线研究
X70管线钢的CCT曲线研究商艳;张伟强【摘要】利用Gleeble 1500热模拟实验机对低碳微合金X70管线钢进行连续冷却转变实验,并绘制未变形及变形条件下的连续冷却转变(CCT)曲线,同时研究冷速及变形对实验钢组织和硬度的影响.结果表明:实验钢的连续冷却转变产物主要有铁素体、珠光体及贝氏体组织；随冷速的增加,实验钢相转变温度下降；随变形程度的增加,相同冷速实验钢的相变温度略有升高.%The law of phase change of X70 pipeline steel during continual cooling was studied by Gleeble 1500. The CCT curves of X70 pipeline steel were drawn by adopting dilatometer and metallographic method, and the effects of cooling rates on microstructure and hardness of the steel were studied. The experimental results show that the microstructure of the steel are mainly Ferrite, Perlite and Bainites. With the increase of cooling rate, the phase transition temperature of tested steel decreases. With the increase of deforming degree, the phase transition temperature of tested steel increases slightly as in the same cooling rate.【期刊名称】《沈阳理工大学学报》【年(卷),期】2012(031)002【总页数】4页(P83-86)【关键词】X70管线钢;连续冷却转变曲线;贝氏体;硬度【作者】商艳;张伟强【作者单位】沈阳理工大学材料科学与工程学院,辽宁沈阳110159;沈阳理工大学材料科学与工程学院,辽宁沈阳110159【正文语种】中文【中图分类】TG111.7高性能管线钢以低碳或超低碳针状铁素体组织为特征，具有高强度、高韧性、低的包申格效应和良好的焊接性能，同时具有高的止裂韧性［1］。
钢材种类及分类
钢材知识钢的分类按品质分类(1) 普通钢（P≤0.045%，S≤0.050%）P代表磷元素，S代表硫元素P和S都是钢中的有害元素，一个导致热脆性，一个导致冷脆性(2) 优质钢（P、S均≤0.035%）(3) 高级优质钢（P≤0.035%，S≤0.030%）按化学成份分类(1) 碳素钢：a.低碳钢（C≤0.25%）；又称软钢，强度低、硬度低而软，常用於制造链条，铆钉，螺栓，轴等。
它包括大部分普通碳素结构钢和一部分优质碳素结构钢，大多不经热处理用于工程结构件，有的经渗碳和其他热处理用于要求耐磨的机械零件。
b.中碳钢（0.25≤C≤0.60%）；有镇静钢、半镇静钢、沸腾钢等多种产品。
热加工及切削性能良好，焊接性能较差。
塑性和韧性低于低碳钢。
可不经热处理，直接使用热轧材、冷拉材，亦可经热处理后使用。
淬火、回火后的中碳钢具有良好的综合力学性能。
能够达到的最高硬度约为HRC55(HB538)，σb为600～1100MPa。
所以在中等强度水平的各种用途中，中碳钢得到最广泛的应用，除作为建筑材料外，还大量用于制造各种机械零件。
c.高碳钢（C≥0.60%）。
常称工具钢，可以淬硬和回火。
锤, 撬棍等由含碳量0.75%的钢制造; 切削工具如钻头, 丝攻, 铰刀等由含碳量0.90% 至1.00% 的钢制造。
(2)合金钢：a.低合金钢（合金元素总含量≤5%）b.中合金钢（合金元素总含量>5~10%）c.高合金钢（合金元素总含量>10%）。
按成形方法分类：(1)锻钢；(2) 铸钢；(3) 热轧钢；(4) 冷拉钢。
按金相组织分类(1) 退火状态的a.亚共析钢（铁素体+珠光体）b.共析钢（珠光体）c.过共析钢（珠光体+渗碳体）d.莱氏体钢（珠光体+渗碳体）。
(2) 正火状态的：a.珠光体钢；b.贝氏体钢；c.马氏体钢；d.奥氏体钢。
按用途分类(1) 建筑及工程用钢：a.普通碳素结构钢；b.低合金结构钢；c.钢筋钢。
低合金钢品种
低合金钢品种微合金化钢知识讲座二低合金钢主要品种编辑条目第二部分低合金钢主要品种2.1 焊接高强度钢焊接高强度钢，又叫做可焊接低合金高强度结构钢，是低合金高强度钢钢类的主体。
它有三个基本属性：第一，较低的碳含量，有良好的焊接性。
第二，屈服强度高于普通碳素钢，作为结构用材时，钢的屈服强度参与结构的强度设计。
第三。
以高强度为基础，根据用途的不同要求，具有不同的特性，如抗时效、抗冲击、抗韧性撕裂，抗缺口敏感、耐火性等等。
我国的焊接高强度钢的主要钢种牌号已纳入GB ／T1591—94中，由此派生的低合金专用钢分类及标准：锅炉用钢 BG713—86，YBG741—87压力容器用钢 GB5681—85，GB6653—86，GB6654—86GB6655—86，GB6479—86，GB3513 造船用钢 GB712—88汽车用钢 GB3273—82桥梁用钢 YB(T)60—81自行车用钢 GB3647—83，GB3696—83保证厚度方向性能钢 GB5313管材用钢 GB479—86，GB8162—87GB8163—87，YB231—70核能用钢舰船用钢兵器用钢等。
焊接高强度钢的合金设计，放在第一位考虑的是钢的强度，强化机制包括固溶强化、析出强化、细晶强化、位错及亚结构强化、以及相变的组织强化。
此5种强化机制的组合，可以生产出屈服强度由295MPa～880Mpa不同级别的焊接高强度钢，以及不同强度和韧性匹配的强韧钢等级。
焊接性是焊接高强度钢的基本属性，要求在一定的焊接条件下，容易得到优良的焊缝及热影响区，具有与母材相当的力学性能和加工工艺性能。
钢的化学成分对焊接性的影响从表2可见。
提高焊接性能的有效措施是降低碳含量、降低P、S含量，选用适宜的合金元素。
评价焊接高强度钢的焊接性的基本方法，通常采用焊接碳当量Ceq，和焊接裂纹敏感性指数Pcm，计算。
焊接高强度钢的生产①普通质量级（A、B级）和优质级（C级）采用传统工艺流程，由氧气转炉冶炼、连铸坯、常规轧制生产。
电厂常用金属材料牌号的表示方法精选全文
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(1) 钢号中添加的合金元素采用 化学元素符号表示，如 Cr、Ni、Mn…… 等。混合稀土元素用 Re 或 Xt 表示；
(2) 产品名称、用途、冶炼和浇 注方法等，一般采用汉语拼音的缩写 字母表示；
(3) 钢中主要化学元素含量用阿 拉伯数字表示。
钢铁产品牌号中部分缩写字母及其含义
字母
AISI(American Iron and Steel Institute) 美国钢铁学会标准
SAE(American Society of Automotive Engineers) 美国汽车工程师学会标准
ASTM(American Society of Testing and Materials) 美国材料试验学会标准
00×× 01×× 10×× 11×× 12×× 13×× 15×× 23×× 25×× 31×× 32×× 33×× 34×× 40×× 41×× 43×× 43BV×× 44×× 46×× 47×× 48×× 50×× 51×× 61×× 71×× 72×× 81×× 86×× 87×× 88×× 92×× 93×× 94×× 97×× 98××
元素 锌当量
在黄铜中的作用
Al
5 提高耐磨性、耐蚀性和低温性能，但浇铸性能变差
As
-- 改善耐蚀性
B
-- 改善耐蚀性
Fe 0.9 细化晶粒，提高强度、硬度和软化温度，降低延伸率
Mn 0.5 提高强度，改善耐蚀性
Ni -1.3 提高耐热性、耐蚀性和塑性
Pb
1 改善切削性能，但高于 2%时影响热加工性能
在钢号 中位置
含
义
字母
在钢号 中位置
含
工程结构钢
2024/2/8
强度 MPa 600 400
200
双相钢 普通钢
10 20 30 40 应变 / % 双相钢和普通钢应力应变曲线的比较
2024/2/8
冲压型双相钢主要是板材，广泛用于各种
容器和汽车冲压件。
应
非冲压双相钢有棒材、线材、钢筋薄壁无
用
缝钢管等产品。钢材经热轧后控制冷却，得
到F加M双相钢组织，然后经冷拨、冷墩等工
2024/2/8
先进钢铁材料技术的进展
钢铁研究总院先进钢铁材料技术国家工程研究中心 董瀚
摘要：钢铁材料是不断发展的先进材料，它依然是 本世纪的主要结构材料。先进钢铁材料具有环境友 好、性能优良、资源节约、成本低廉的特征。本文 从钢铁材料理论进展出发，评述微合金化钢、超细 晶粒钢、氮合金化不锈钢、高质量特殊钢、钢材组 织性能预报和材料信息化技术等重要的先进钢铁材 料技术进展。
2.6 低碳贝氏体和马氏体钢
低碳马氏体
≤0.16%C，加入Mo、Nb、V、B及控制Mn或Cr与之 配合→ 淬火回火处理组织为低碳回火马氏体。
BHS-1钢的成分为0.10C-1.80Mn-0.45Mo-0.05Nb。 锻轧后空冷或直接淬火并自回火。达到合金调质钢调质 后的性能水平。
制造汽车的轮臂托架、操纵杆、车轴、转向联动节和 拉杆等，也可用于冷墩、冷拨及制作高强度紧固件。
C
纹↑。提高淬透性的Me种类及其数量也应适
当控制，如Cr、Mn、Mo、Ni等。
↑耐大气腐蚀性最有效的元素。一般含量:
0.025~0.25% Cu ，0.05~0.15％ P 。 ↑P，冷脆
Cu 和时效倾向增加。→用Al脱氧→ 细晶粒钢。
P
复合加入适量元素，则↑钢耐蚀性效果更佳。
低合金结构钢
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合金元素的作用
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。
低合金结构钢
合金成分总量在5%以下的钢
目录
01 牌号及其表示方法
03 合金元素的作用
02 性能要求 04 应用
基本信息
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
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、铝、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。
低碳微合金化汽车大梁用钢B610L的研制开发
低碳微合金化汽车大梁用钢B610L的研制开发张爱梅;吾塔;赵亮【摘要】文章介绍了通过采用合理的成分设计、洁净钢生产技术及控轧控冷工艺,实现了610M Pa级汽车大梁用钢的工业生产.生产结果表明:设计开发的B610L汽车大梁用钢具备优良的微观组织,稳定的力学性能,优异的冷成型性能,能够满足多种轻型车和载重车大梁用钢加工和使用要求.【期刊名称】《新疆钢铁》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】4页(P4-7)【关键词】汽车大梁钢B610L;微合金化;成分设计;性能【作者】张爱梅;吾塔;赵亮【作者单位】宝钢集团八钢公司制造管理部;宝钢集团八钢公司制造管理部;宝钢集团八钢公司制造管理部【正文语种】中文【中图分类】TG142.33汽车大梁用热轧钢板主要用于制造汽车车架的纵、横梁。
要求制造材料必须具有很高的强度及良好的塑性、韧性和冷弯成形性。
随着我国汽车工业的飞速发展，交通安全等问题也日益凸显。
在保证汽车强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车整体重量，提高汽车的动力性，减少燃料能耗，进而降低环境污染，这些要求已成为目前汽车工业发展的风向标。
因而广泛使用高强度汽车板则成为实现汽车轻量化的主要途径之一。
研究结果表明[1]，钢板的抗拉强度从400MPa提高到600MPa，钢板厚度可从16mm降低到12 mm，而吸收的冲击能指数基本保持不变，汽车减重率可提高约15%。
八钢公司近年来陆续开发了B510L、B550L等多个牌号汽车大梁用钢，投入市场，用户使用后反映良好。
为了使八钢生产的汽车大梁用钢系列化，满足用户轻量化的需求，结合八钢炼钢、轧制装备特点，通过工业试制与应用跟踪，成功开发出抗拉强度610MPa的汽车大梁钢B610L。
1 B610L钢的技术要求及生产工艺1.1 性能要求根据下游用户要求，汽车大梁用B610L热轧钢带化学成分及力学性能要求见表1、表2。
表1 B610L成分的交货标准 w t,%表2 B610L钢力学性能与工艺性能1.2 成分设计成分设计的基础是要满足力学和工艺性能的要求,结合汽车大梁钢B610L的性能要求、服役环境，主要设计目标为实现高强度、高韧性、稳定的冷成型性能。
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对于铁素体－珠光体钢， 根据Pickering 的研究工作，有如下要考虑的问题：
1、提高C含量使均匀应变和断裂应变都降低 2、屈服强度的提高将导致形变成型性的降低 3、细化铁素体晶粒对εT带来益处 4、第二相粒子的形态、数量和分布对εu 及εT
有很大影响
5、杂质第二相质点对强度和韧性有很大作用 6、珠光体片间距和固溶强化提高加工硬化率 7、细化晶粒和第二相沉淀强化能获得良好的综
⑶除细晶强化，可以考虑第二相沉淀强化，因为 与其他机制相比，它引起的ITT升高最少
⑷为满足可焊性要求，参数Pcm＜0.2，因此钢的 碳含量应低于0.20％，此外，为了取得好的形 变成型性需要钢的含碳量是最低的。
⑸Mn是唯一可使屈服强度增加而又使冷脆转化
温度变化最小的常用元素。不过加入量过多， 可使冷却相变温度明显下降，必须控制其含量。
从中不难看出： ①珠光体是不利于韧性的组织因素，同时也引 起冷脆转化温度（ITT）明显升高． ②间隙固溶于铁素体的游离态氮原子明显提高 冷脆转化温度． ③Mn对冷脆转化温度的直接作用不明显． ④晶粒细化对强度和韧性都起有益作用． ⑤在常数项内包括P-N力和加工硬化等．
分析上示关系式，能够对正火态低碳钢的 强韧性配合发挥作用的因子有：
具体办法是向钢中假如某些元素，如Ca、 Zr、Ti和稀土金属Ce。Ca是用以控制硫化物和 氧化物形态，即使长条状平行排列的夹杂物变 为球化或粒状的，而Zr、Ti和Ce主要为降低它 们的可塑性，以使其在变形时碎化。
4、细晶粒铁素体对焊件的强韧性有利
2－3 冷形变成型加工性
钢材的形变成型性主要与以下的力学性能 参量有关：
1、获得预定塑变量所产生的流变应力(σf) 2、加工硬化率（dσ∕dε）
3、塑性失稳前的最大均匀应变（εu） 4、断裂应变量(εT)
按形变成型性的观点出发，要求钢材具有 低的σf 、 dσ∕dε和高的εu 、 εT 。
⑷位错密度 通过提高铁素体的位错密度可以提 高其屈服强度。其中降低相变温度是比较容易 的方法。但必须适当，否则将对强韧性不利。
⑸置换固溶与间隙固溶 溶质原子的固溶能同时 提高屈服强度和抗拉强度。
1、作用取决于溶质原子与溶剂原子的半径差。 2、铁素体的特殊力学性能 3、置换固溶作用比间隙固溶小 4、有些置换元素能给韧性带来有利作用 合金元素对性能的影响
合性能
8、置换固溶和间隙固溶能提高流变应力和加工 硬化
9、形成织构影响形变成型性
三 低合金高强度钢设计
3-1 工程构件使用组织和用钢成分的设计思路 设计指标： 1、较高的屈服强度和低的冷脆转变温度，一定
的屈强比 2、良好的可焊性 3、成本最低
对于热轧态工程构件用钢的设计所要着重考虑 的问题有三个：
低合金及微合金低碳铁素体－珠光体型钢
本章主要内容
一、 引言 二、 影响低合金高强度钢性能的因素 三、 低合金高强度钢设计
二 影响低合金高强度钢性能的因素
2．1 低合金高强度钢强韧性的控制因素
简单的低碳锰钢的强韧性与成分组织结构 的变化规律，Pickering和Gladman提出下示关 系式：
能过多，否则将在热加工时引起脆断。
基于上述思路可知工程构件用钢的设计原 则是：尽可能压低钢的碳量，充Байду номын сангаас利用铁素体 细晶强化机制以及第二相沉淀强化机制。
因此，使用组织设计为：等轴状、细小晶粒尺 寸的铁素体和低量珠光体的铁素体－珠光体组 织，或者在铁素体基体上富有均匀沉淀的第二 相质点。
化学成分设计为：0.10～0.20C,1.5 ～ 1.7%Mn,Si量限制在0.2 ～ 0.6%以内，P和S 的含量控制与普通碳素钢相同。以Al细化晶粒， 往钢中加入微量的Nb、V和Ti，产生微合金化 作用。
⑹Nb、V和Ti在钢中所占量甚微，但对钢的力学
性能富有裨益，可作为钢中的微合金化元素。
⑺应根据εu和εT的不同要求来选用沉淀强化机制。
⑻Al的加入能使晶粒显著细化，还能净化铁素体 的N。
⑼应慎重考虑置换固溶强化机制的应用。（Si、 Mn）
⑽要控制非金属相的量、形态和分布方式。 ⑾适量Cu能提高构件的抗电化学腐蚀能力，但不
钢种举例：
3－2非金属相形态的控制
低合金高强度钢的力学性能受到非金属夹 杂物很大的影响，其影响程度主要取决与其形 态和分布。
假如可以改变夹杂物的形态，如使它变细， 粒化，或者使它变脆，分布均匀而能避免偏析， 便可在很大程度上减弱性能的各向异性，还可 以降低微孔快速长大的危险性。
现今解决夹杂物问题的着眼点为：1、使 夹杂物呈球状2、降低夹杂物的可塑性。
⑶第二相粒子：第二相沉淀在强度和韧性二方面 都表现出明显的作用。为取得第二相沉淀强化 作用，可考虑向钢中加入Nb、V 和Ti。
考虑三方面的问题：
1、三种元素于不同温度下在奥氏体中的溶解度
2、沉淀强化效应受到热轧后冷却速度的控制。 太快：沉淀受抑止，太慢：过时效。
3、合金元素与C的配比量对沉淀强化的作用
①铁素体和珠光体量配比②铁素体的组织形态 ③沉淀强化第二相的类型和数量
基于上述钢的成分组织与力学性能的变化规律， 以及可焊性和成型性与成分组织的控制关系可 建立以下设计思路：
⑴珠光体虽然能增加强度，但升高ITT（冷脆转 化温度），继续强化不能用增加珠光体量来实 现。
⑵细化铁素体晶粒能使钢获得最佳的强韧性配合， 因此细晶粒是刻意追求的组织
2－2 可焊性 在焊接后的冷却过程中，热影响区发生固
态相变，间隙固溶的马氏体转变所引起的残余 组织内应力常是裂纹形成的重要原因。因此通 常用钢的 C当量来作为评定钢的可焊性参量。 1、降低C能改善热影响区的氢诱发裂纹抗力
2、焊件硬度增高，氢诱发裂纹敏感性也增加
3、层状撕裂与沿轧制平面排列的非金属相有关
⑴珠光体：碳的作用方式是片状或粒状的渗碳体， 所以珠光体的强化作用实际上是C的强化作用 的反映．在流变阶段，珠光体对位错运动起阻 碍作用，提高加工硬化率，提高抗拉强度；同 时，它对冷脆转化温度起很不好的作用．
⑵晶粒尺寸：等轴状铁素体晶粒的细化对抗拉强 度作用不大，但能增高屈服强度，降低冷脆转 化温度．