低合金鋼的發(fā)展歷史

　　低合金鋼的出現(xiàn)可以追溯到19世紀(jì)的1870年，一種碳含量0.64～0.9%和鉻含量0.54～0.68%、抗拉強(qiáng)度685Mpa、彈性極限410Mpa鋼，次被采用于工程結(jié)構(gòu)，建造了跨度158.5m的拱形橋梁。但這種鋼不理想也是十分明顯的，需要軋后熱處理合金鋼的分類，難以機(jī)械加工，耐蝕性又不良。隨后的1個(gè)多世紀(jì)的時(shí)間，世界各國(guó)不斷探索，大體上可以把低合金鋼區(qū)劃為三個(gè)不同特征的發(fā)展階段，在20世紀(jì)20年代以前，20～60年代及60年代以后。前兩個(gè)階段姑且合稱為傳統(tǒng)的低合金鋼發(fā)展階段，后一階段可以稱為現(xiàn)代低合金鋼發(fā)展階段（后面我們稱它為微合金鋼Microalloyed Steel）。
　　前一時(shí)期低合金鋼的重大發(fā)展有三個(gè)標(biāo)志：
　?、?由單一元素合金化向多元素合金化發(fā)展
　　1895年曾采用0.40～0.56%C和3.5%Ni的鋼建造了俄國(guó)的“鷹”級(jí)驅(qū)逐艦，該鋼的加工性比初期的鉻鋼要好得多，屈服強(qiáng)度在355Mpa。20世紀(jì)初還用8000多噸含鎳的鋼建造了跨度為448m的橋梁，美中不足的是這種鋼的合金資源有限，成本又高。此后開(kāi)發(fā)了1.25%Si的低合金鋼，建造了橫渡大西洋的船舶和跨度110m的橋梁，俄國(guó)利用鐵銅混生礦源，曾開(kāi)發(fā)了0.7～1.1%Cu的低合金鋼用于造船、建橋，這種鋼導(dǎo)電性好，抗腐蝕性優(yōu)良。
　　長(zhǎng)達(dá)30多年的生產(chǎn)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的積累合金鋼的價(jià)格，發(fā)現(xiàn)多元合金化的低合金鋼綜合性能更佳，經(jīng)濟(jì)上更劃算，開(kāi)發(fā)了二元合金化的Ni-Cr、Cr-Mn、Mn-V低合金鋼，和三元復(fù)合合金化的Cr-Mn-V、Cr-Mn-Si、Mn-Cu-P等低合金鋼。用途上也擴(kuò)大到了鍋爐、容器、建筑和鐵塔等方面。20世紀(jì)20年代全世界的低合金鋼產(chǎn)量達(dá)到200萬(wàn)噸。
　?、?賦予低合金鋼的特征：低碳、可焊接
　　在工程結(jié)構(gòu)廣泛采用焊接技術(shù)之后，給低合金鋼發(fā)展帶來(lái)深遠(yuǎn)的影響。為減小焊接熱影響區(qū)硬化和開(kāi)裂、焊接接頭延性惡化，把低合金鋼的碳含量由0.6%降到0.4%，隨后又降至0.2%，至60年代末再降至0.18%，提出了焊接碳當(dāng)量的可焊性判據(jù)。為了獲得高強(qiáng)度鋼不斷增高的強(qiáng)度需求，出現(xiàn)了兩條發(fā)展途徑，一個(gè)是提高合金含量合金鋼分類，另一個(gè)是熱處理手段，各有利弊，至今屈服強(qiáng)度高于600Mpa的鋼仍采用熱處理，E級(jí)和F級(jí)船板仍規(guī)定正火狀態(tài)使用，再如鐵路鋼軌仍有合金化軌和全長(zhǎng)淬火軌的兩種生產(chǎn)方式。
　?、?注意到鋼的冷脆傾向性和時(shí)效敏感性
　　二次世界大戰(zhàn)期間大量“自由”輪在運(yùn)行中斷裂及許多鍋爐、容器的失效，注意到了鋼冷脆傾向與鋼的粗晶結(jié)構(gòu)和有害元素P合金結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)、S的含量有關(guān)，而鋼的時(shí)效傾向是由鋼中N所致，從而采取了降硫、鋁細(xì)晶化和控制終軋溫度等優(yōu)化工藝合金鋼鍛件。為了鋼結(jié)構(gòu)的安全使用和壽命，同時(shí)還開(kāi)發(fā)了低溫夏氏V型缺口沖擊、溫度梯度雙重拉伸、零塑性轉(zhuǎn)折落錘及BDWTT落錘撕裂等試驗(yàn)方法及制訂了相應(yīng)的斷裂韌性判據(jù)。
　　20～60年代間，工業(yè)發(fā)達(dá)的低合金鋼開(kāi)發(fā)帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)合金鋼定義的繁榮和現(xiàn)代化。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全世界成熟的低合金鋼鋼種牌號(hào)有2000余個(gè)，形成了5大合金成分系列：
　?、?以德國(guó)St52鋼為代表的C-Mn鋼系列，日本的SM400、中國(guó)的16Mn屬于這類鋼。
　　⑵ 以美國(guó)Vanity鋼為代表的Mn-V-（Ti）鋼系列，構(gòu)成了現(xiàn)代微合金化的先驅(qū)。
　?、?美國(guó)的含P-Cu鋼系列，代表鋼種有Corten和Mariner鋼，具有良好的耐大氣和海水腐蝕性。
　?、?Ni-Cr-Mo-V鋼系列，如美國(guó)開(kāi)發(fā)的淬火回火狀態(tài)T-1鋼板成功用于壓力容器的建造。

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