【文章內(nèi)容簡介】 般沖壓型的鐵素體一珠光體組織的鋼板和優(yōu)良加工性的鐵素體—馬氏體組織的雙相強(qiáng)化型鋼板。在強(qiáng)化機(jī)制方面，前者最大程度利用鐵素體中Nb的析出強(qiáng)化作用，后者可以采用普通的熱軋工藝生產(chǎn)（MnSiCrMo鋼），也可以采用控制軋制和低溫卷取的方式生產(chǎn)（SiMnCr鋼）。國內(nèi)常用的汽車大梁鋼見表4。表4 國內(nèi)常用的汽車大梁用鋼類 別國 家代表性鋼種牌號F+P鋼中 國16MnL、16MnREL、09MnREL、09SiXL10Ti(鞍)、T52L(武)、B510L(寶)日 本NSH52H、NSH52T、RHA50FGA—NKHA—52德 國QSTE380雙相鋼中 國SX65(鞍)、RS50(武)、DPI(本)日 本HHLY—60、SAFH—550、SHXD—60美 國ARDP法 國Usilisht80 滾型車輪鋼包括輪輞用鋼和輪輻用鋼，耐疲勞是這類鋼的重要性能要求，此外，還有鋼板的尺寸精度和表面質(zhì)量，是目前國內(nèi)外同類產(chǎn)品差距的主要方面。國內(nèi)的寶鋼、鞍鋼和武鋼開發(fā)了一些車輪用鋼如BLF—1，BLF—2，RCL—330，RCL—370和CL330等，國外開發(fā)的車輪用鋼用鐵素體一貝氏體，析出強(qiáng)化和三相鋼3種類型。冷軋沖壓薄板要求具有良好的深沖性能、抗凹陷性、高彈性模量和抗疲勞性能，要求鋼的強(qiáng)度一延性的良好匹配，但正如大家知道的那樣，隨著鋼的強(qiáng)度級別提高，鋼板的回彈性增加，沖壓性能會有所降低。因此，合金設(shè)計，晶粒細(xì)化強(qiáng)化是主要可采取的方案。相變強(qiáng)化也是值得采取的。冷軋沖壓用鋼有3種基本類型：① 鋁鎮(zhèn)靜鋼② 含P高強(qiáng)度鋼③ 高強(qiáng)度無間隙原子（IF）鋼，具有超深沖特性與添加P、Mn、Si等元素的固溶強(qiáng)化機(jī)制的結(jié)合。這3個類型代表了第二代和第三代沖壓用鋼的2個塑性應(yīng)變比的級別g=。尤其是IF鋼的生產(chǎn)，原理上利用了Nb—Ti復(fù)合微合金化，形成碳氮化物固定了鋼中的殘留的C和N，應(yīng)用上具有極好的深沖性。國內(nèi)代表性的冷軋高強(qiáng)度沖壓鋼見表5。表5 國內(nèi)代表性的冷軋高強(qiáng)度沖壓鋼類 型企 業(yè)牌 號F+P鋼鞍 鋼06Alp、08Alp、10Alp、武 鋼WP3WP370、WP390寶 鋼BPD—35寶 鋼BFJ—18 低合金耐腐蝕鋼鋼鐵材料在自然界或在工作條件下，無時無刻不同程度地受著周圍環(huán)境中的某些物質(zhì)的侵害，這種侵害可能是化學(xué)的，電化學(xué)的，也可能的物理作用引起的。但主要是電化學(xué)腐蝕的形式。什么是電化學(xué)腐蝕？從宏觀上看，由兩種不同電位的材料，構(gòu)成腐蝕的陽極和陰極對時，在周圍電解質(zhì)的作用下，電位高的陽極成為犧牲者，而電位相對較低的陰極得到了保護(hù)。從微觀上看，兩種不同組織之間，基本相與鋼中夾雜物、沉淀相之間，也構(gòu)成了這樣陽極～陰極的“微電池”，一方被溶解，另一方受保護(hù)，甚至材料表面上存在的劃痕等各種缺陷所構(gòu)成的不均勻，也會造成腐蝕。這是最簡單的材料腐蝕的道理。工業(yè)上常用金屬材料的耐腐蝕性分為6類共10級，低合金高強(qiáng)度鋼屬于耐腐蝕性評價標(biāo)準(zhǔn)的耐蝕性分類的V類的8—10級。而我們稱之為低合金耐腐蝕鋼的低合金鋼，耐腐蝕性優(yōu)于普通碳素鋼，劃為耐蝕性分類的Ⅲ—Ⅳ類4—7級，包括耐大氣腐蝕鋼和耐海水腐蝕鋼。① 低合金耐大氣鋼蝕鋼大氣的主要成分為氮、氧、氬、水汽和二氧化碳，還含有二氧化硫、硫化氫、二氧化氮、氨及鹽霧，對材料腐蝕影響最大的是氧和水汽，空氣中的鹽霧加速材料的腐蝕。在干燥的大氣中，屬于常溫化學(xué)腐蝕，氧化速度較低；在潮濕的大氣里，屬電化學(xué)腐蝕，大氣中的濕度越大、材料表面吸附的水膜越厚，腐蝕速度加快。耐大氣腐蝕鋼的開發(fā)在20世紀(jì)初，最初發(fā)現(xiàn)的是銅和磷對鋼的耐蝕性的顯著效果，以后就出現(xiàn)了著名的Corten鋼和世界各國的耐大氣腐蝕鋼，也叫做耐候鋼。我國的耐大氣腐蝕鋼研制從60年代開始，自1965年至1979年有19種含Cu及P、RE、Ti的低合金鋼在風(fēng)沙干燥、工業(yè)大氣，潮濕都市，農(nóng)村等10個不同的環(huán)境下進(jìn)行長達(dá)15年的大氣曝露試驗(yàn)，取得了寶貴的第一手?jǐn)?shù)據(jù)，于1984年制訂了我國耐大氣腐蝕鋼標(biāo)準(zhǔn)（GB4171—84及GB4172—84），納入了高耐候性的3個牌號：090CuPCrNi—A、09CuPCrNi—B、09CuP和焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼的4個牌號：16CuCr、1MnCuCr、15MnCuCr、及15MnCuCr—QT。各類鋼的耐大氣腐蝕性能的比較見表6。 表6 各類低合金鋼的耐大氣腐蝕性鋼 類化學(xué)成分，%相對腐蝕損失，%CPCuCrSi6個月12個月18個月24個月C鋼 100103103102CP 8380CCuP鋼 8167CCrP鋼 6971CrCrCuPSi鋼 835958CrCrCuPSi鋼 8174② 低合金耐海水腐蝕鋼人類社會的發(fā)展與海洋的開發(fā)是分不開的，海洋開發(fā)用材料的主體還是鋼鐵材料，采用數(shù)量最大的是低合金鋼。世界上最初出現(xiàn)的耐海水腐蝕低合金鋼在40年代的美國，稱為“Mariner”。海洋結(jié)構(gòu)物的腐蝕包括海洋大氣、飛濺、全浸、潮差和海底土壤等5個不同腐蝕特點(diǎn)的部位，除海洋大氣外，統(tǒng)稱為海水腐蝕。我國從1965年起對16個耐海水腐蝕鋼在東海、南海和北海3個海域進(jìn)行為期10年的試驗(yàn)評估，在海水中Cr—Mo—Al鋼和Cr—Mo—Al—RE鋼具有良好的全浸耐蝕性。國內(nèi)生產(chǎn)的低合金耐海水腐蝕鋼基本上是引進(jìn)了國外成熟的鋼種牌號，有：美國 Mariner Cu—P—Ni日本 Mariloy Cr—Cu—Mo法國 APS Cr—Al 低合金耐磨損鋼兩種材料表面接觸、又有相對滑動時，材料表面就有損傷和耗蝕，例如鐵道的車輪與鋼軌，電動輪翻斗車箱與裝載物，挖掘機(jī)的鏟斗與巖體，水電站的高壓水管與含泥沙水流，農(nóng)機(jī)的犁鏵與土壤等等情況，鋼材經(jīng)長時，反復(fù)的磨蝕，最終導(dǎo)致破損或失效。這種磨損每年使全世界的鋼材喪失達(dá)2000萬噸以上，所以各國都十分重視低合金耐磨損鋼的開發(fā)。鋼材的磨損有4種基本類型：粘著磨損磨料磨損疲勞磨損侵蝕磨損低合金鋼耐磨損鋼的開發(fā)，有幾個共同的技術(shù)要求：① 采用固溶強(qiáng)化的合金元素，得到強(qiáng)化的基體組織。② 形成高硬度的碳化物。③ 采取多元素復(fù)合微合金化。④ 從增加碳化物的數(shù)量，硬度和顆粒尺寸3個方面綜合提高材料的抗磨能力。⑤ 要求組織穩(wěn)定，表面光潔和內(nèi)部無缺陷，避免鋼材“自耗”。經(jīng)濟(jì)建設(shè)中使用量大面廣的低合金耐磨損鋼，年產(chǎn)量約在100萬噸左右。常用的低合金耐磨損鋼有：履帶板用鋼推土機(jī)刀刃用鋼挖掘機(jī)鏟齒用鋼犁鏵用型材耐磨鋼軌礦用液壓支架和礦柱用鋼槽邦鋼，等等。耐磨高硬度鋼是特殊的一個品種，基本成分為Cr—Ni—Mo—V，在淬火和回火狀態(tài)下使用，要求硬度在HB235—500，相應(yīng)的抗拉強(qiáng)度為785—1570MPa。熱處理制度的優(yōu)化是十分重要的，以確保滿足技術(shù)條件的顯微組織和微觀精細(xì)結(jié)構(gòu)。低合金耐磨損鋼與焊接高強(qiáng)度鋼有很大不同的一面，鋼的碳含量有低、中、高之分。鋼材的品種繁多，有板、管、型、絲等產(chǎn)品，以型材為主。板材生產(chǎn)又依硬度等級及合金化程度不同須采取不同的工藝流程，分3種類型：板、管、型材鐵水預(yù)處理—轉(zhuǎn)爐冶煉—爐外精煉—連鑄—軋制—熱處理。絲、繩熱軋線材—酸洗—拉絲—制繩鑄件廢鋼感應(yīng)爐冶煉—造型—精整—熱處理水電站高壓水管用鋼是真正意義上的低合金耐磨損鋼，屬于低碳、可焊接鋼，常用的鋼種牌號為：中國 14MnMoVN、 14MnMoMnB美國 ASTMA517—F、A537—A日本 SM58Q德國 N—A—X TRA70 低合金耐低溫鋼在0℃或－10℃以下使用的鋼，稱為低溫鋼，從學(xué)科角度，將低溫鋼分鐵素體低溫鋼和奧氏體低溫鋼，或分為一般低溫用鋼和超低溫用鋼。低合金耐低溫鋼屬于鐵素體低溫鋼。對于低溫條件下使用的低合金耐低溫鋼，必須滿足幾個基本要求：組織穩(wěn)定，不發(fā)生組織變化良好的焊接性和加工性工作溫度要高于鋼的韌—脆性轉(zhuǎn)變溫度對于某些特殊的工作條件，還要求恒彈性、恒膨脹和恒磁導(dǎo)率等。一般碳素鋼的安全使用溫度在－45℃以上，純凈度較高的鋁鎮(zhèn)靜鋼的韌—脆性轉(zhuǎn)變溫度在－55℃—－60℃，所以這類鋼僅用于環(huán)境溫度不低于－40℃的鋼結(jié)構(gòu)，在石油化工領(lǐng)域用于制造液化乙烷（～－10℃）和液化丙烷（－45℃）的設(shè)備。低合金鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度在－40℃～－80℃之間，不推薦作為低溫結(jié)構(gòu)用材，但有一類低合金鋼，自60年代后由我國自行研制的鋼種，常用來作中、低壓容器和儲罐，已取得很好的經(jīng)驗(yàn)。09Mn2V鋼 適用于－70℃09MmTiCuRE鋼 適用于－70℃06MnNb鋼 適用于－90℃06AlNbCuN鋼 適用于－120℃另一類含鎳低合金鋼，國內(nèi)外成功用于低溫容器的制造，如：%Ni鋼，正火狀態(tài)，用于液化丙烯(－℃)設(shè)備。%Ni鋼，正火狀態(tài)，用于液化乙烷(－℃)設(shè)備。 調(diào)質(zhì)狀態(tài)，用于液化乙烯(－104℃)設(shè)備。%Ni鋼，調(diào)質(zhì)狀態(tài)，用于液化乙烯(－104℃)設(shè)備。%Ni鋼，調(diào)質(zhì)狀態(tài)，液化天然氣(－162℃)和液氮(－196℃)設(shè)備。鋼鐵材料，尤其是鐵素體低溫鋼，溫度降至某個臨界點(diǎn)或某個區(qū)域，就會出現(xiàn)韌性的明顯或突然的降低，因此這類鋼不宜在這個轉(zhuǎn)變區(qū)間，更不能在此溫度下使用，這個溫度稱之為鋼的韌一脆性轉(zhuǎn)變溫度，由夏氏V型缺口沖擊試驗(yàn)或缺口落錘試驗(yàn)來判定。無限航區(qū)船舶用鋼常以零塑性轉(zhuǎn)變溫度（NOT）為判據(jù)，而油氣輸送管線鋼通常以剪切面積85%的 FATT作為韌一脆性轉(zhuǎn)變界線，壓力容器用鋼使用的是以50%FATT（Trs）為判據(jù)。 低合金建筑鋼筋建筑用鋼是一個用途十分廣泛的鋼材品種的總稱，包括混凝土結(jié)構(gòu)用鋼線材，高層鋼結(jié)構(gòu)用板材和型材，輕型結(jié)構(gòu)用各類型材和管材，公用設(shè)施，廠房用薄板和涂鍍板，門窗、管道、暖氣、五金器材以及建筑用輔助材料如鋼支撐，模板、護(hù)攔、鋼樁等等，其消耗的鋼材占鋼材年消費(fèi)總最的50%，所以建筑業(yè)是一個龐大的產(chǎn)業(yè)，建筑用鋼也并非是低技術(shù)含量的低附加值的鋼材品種。我國城鎮(zhèn)和農(nóng)村的住宅建設(shè)規(guī)模及其宏大，平均年興建住宅達(dá)10億m2，舊房改造最也在6億m2，混凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋，盤園、鋼絲和鋼絞線的年需量在2400萬噸，加上公路、隧道、提壩、礦山、碼頭、機(jī)場和鋼筋消費(fèi)在3000萬噸以上?；炷两Y(jié)構(gòu)用建筑鋼材有：熱軋鋼筋，冷拉鋼筋、冷拔低碳鋼絲、冷變形鋼筋，碳素鋼絲和鋼絞線，從我國的國情出發(fā)，基本建設(shè)的規(guī)模很大，還是以長條材為主體，近年來的主要變化：① 目前20MnSiⅡ級鋼筋占鋼筋總產(chǎn)量的90%以上，② 鋼筋質(zhì)量得到普遍提高，已制訂了鋼筋鋼的新標(biāo)準(zhǔn)的建筑設(shè)計、施工的新規(guī)范，大力推廣應(yīng)用400MpaⅢ級鋼筋③ 重點(diǎn)發(fā)展高強(qiáng)度低松弛鋼絞線④ 逐步淘汰冷拉鋼筋和低碳冷拔鋼絲兩個品種，作為過渡，推薦生產(chǎn)冷軋帶肋鋼筋和冷軋扭鋼筋。⑤ 熱處理鋼筋和精軋螺紋鋼筋基本上已達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平。在建筑鋼筋的生產(chǎn)工藝技術(shù)方面：對于非焊接鋼筋，%以下，—%Nb進(jìn)行微合金化，采用高溫加熱技術(shù)，使Nb充分溶解，“可溶Nb”保證了終軋時有更多的NbC析出，這類鋼的主要強(qiáng)化機(jī)制是沉淀硬化。對于可焊接鋼筋，在較低的碳含量下，有兩類成功的經(jīng)驗(yàn)，Nb微合金化和V—N微合金化，都可取得較好的綜合性能。許多企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)踐表明，微合金化鋼筋無應(yīng)變時效傾向。對于高級別或大規(guī)格鋼筋，經(jīng)常采用的先進(jìn)工藝技術(shù)：① 韌芯回火工藝（Tempcore processes），② 輪緣回火工藝（Temprimar）前者為連續(xù)淬火回火的方式，后者為多次淬火回火的方式，二者都必須控制終軋溫度，是取得細(xì)晶粒和平衡溫度的先決條件，為保證表面均勻的熱傳導(dǎo)系數(shù)，冷卻強(qiáng)度必須高于50000W／m2K；冷卻要對稱的平穩(wěn)，避免產(chǎn)生偏心分布。新一代的混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋，有抗震和耐火的要求?？拐鹦裕旱卣饡r鋼筋受到反復(fù)拉壓的強(qiáng)力作用并產(chǎn)生應(yīng)變。地震作用下，建筑層間的位移角可達(dá)到1/650~800。所以，要求具有對地震能量的吸收潛力，往往以鋼筋所受的最大應(yīng)力，最大應(yīng)變和時間的乘積，smaxemaxt來反映這個潛力，通常對鋼筋提出了高應(yīng)變低周疲勞性能、應(yīng)變時效敏感性、冷脆轉(zhuǎn)變溫度，可焊接性的要求以及強(qiáng)度一塑性配合。耐火性：突發(fā)火災(zāi)對建筑具有災(zāi)難性，要求鋼材的耐火性比普通鋼材勝一籌。鋼材在熱循環(huán)下：屈服強(qiáng)度降低，頸縮后受拉桿件的斷面削弱，框架幾何變形的影響，桿件變形的影響。說到底，是鋼的高溫屈服強(qiáng)度的問題，一般認(rèn)為200℃以上鋼的彈性模量明顯下降，300℃以上鋼的屈服強(qiáng)度開始下降。為了防止火災(zāi)給鋼結(jié)構(gòu)造成破壞，提高鋼材自身耐火性，遠(yuǎn)比采用防火涂料和防火屏蔽要省工省料、增加有效使用面積、減少環(huán)境污染。對耐火鋼的制定標(biāo)準(zhǔn)sS600℃,1~3h＞2/3sSRT 低合金鋼軌鋼鋼軌是鐵路軌道的主要部件，是冶金產(chǎn)品中一個專用鋼材品種，鋼軌承受列車的重量和動載，受力復(fù)雜，軌面磨耗，軌頭受沖擊，還要受較大的彎曲應(yīng)力，主要的損傷形式有：磨損主要是上股側(cè)磨和下股壓潰，屈服強(qiáng)度不足引起的波浪磨耗以及韌塑性低導(dǎo)致的脆斷、剝落、掉塊、軌頭劈裂、焊縫裂紋等。所以對鋼軌鋼的基本要求包括：耐磨性、抗壓潰性、抗脆斷性、抗疲勞和良好的焊接性。按強(qiáng)度等級劃分：標(biāo)準(zhǔn)鋼軌 抗拉強(qiáng)度685～835Mpa耐磨鋼軌 抗拉強(qiáng)度880～1030Mpa特級鋼軌 抗拉強(qiáng)度1082～1225Mpa抗拉強(qiáng)度＞1400Mpa的鋼軌在研制中。20世紀(jì)初采用的是50Kg／m軌，現(xiàn)在國際標(biāo)準(zhǔn)軌為60Kg／m，美國重軌為77Kg／m，俄國和東歐各國為75Kg／m軌。鐵路運(yùn)輸和鐵道建設(shè)在我國國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位，今后5年將投資2500億元，計劃新增鐵路9000余公里，其中新鋪線路5340Km，復(fù)線2580Km，建設(shè)地方鐵路1000Km，對鋼軌的需求預(yù)計2000—2001