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低合金高强度结构钢

HighStrengthLowAlloySteel

一、定义

中国国家标准GB/T13304-1991《钢分类》，参照国际标准，对钢的分类作了具体的规定。

低合金高强度钢HSLA是在碳素钢的基础上，通过加入少量合金元素并在热轧、控轧或

热处理状态下，具有高强度、高韧性，较好的焊接性、成型性或耐腐蚀性等特征的钢材。

成分特点：低碳（Wc≤0.2%），低合金。

性能特点：比普通碳素结构钢有较高的屈服强度和屈强比、较好的冷热加工成型性、良

好的焊接性、较低的冷脆倾向、缺口和时效敏感性，以及有较好的抗大气、海水等腐蚀能力。

二、低合金高强度钢的发展

1867-1874年，美国含铬结构钢，1902-1906年，美国含镍结构钢，1915年，美国含锰

1.6%桥梁用结构钢。20世纪60年代以后，冶金生产工艺技术和低合金钢开发均取得巨大发

展，锰、硅、铬、镍、钒、钛、铌等微合金元素的强化作用已清楚。

80年代后随着技术进步，通过钢质净化、晶粒细化、组织优化、基体强化等，促进了新

型低合金钢的开发。低合金钢是近30年来发展最快、产量最大、经济性最好、使用面最广、

前景最广阔的钢类。目前，新型的低合金高强度钢以低碳（≤0.1%）和低硫（≤0.015%）为主

要特征。

我国是1957年在鞍钢试制成功第一炉低合金钢16Mn，随后研制出16Mn系列的桥梁用、

船用、锅炉用、压力容器用、汽车用低合金钢。1966年，低合金钢产量141万吨，占钢产量

8%；至1979年，低合金钢产量254万吨，仍占钢产量8%。1997年，低合金钢产量2368万

吨，占钢产量22%。各发达工业国家的低合金高强度钢产量约占钢产量的10%。

为进一步提高低合金高强度钢的性能，在低合金高强度钢的基础上，通过进一步降低碳

质量分数、微合金化和控制轧制而发展了一系列新型低合金高强度结构钢，主要有以下四种：

微合金化低碳高强度钢、低碳贝氏体型钢、低碳索氏体型钢、针状铁素体型钢。

三、低合金高强度钢中元素的作用

常用的合金元素按其在钢的强化机制中的作用可分为：固溶强化元素（Mn、Si、Al、Cr、

Ni、Mo、Cu等）、细化晶粒元素（Al、Nb、V、Ti、N等）、沉淀硬化元素（Nb、V、Ti

等）以及相变强化元素（Mn、Si、Mo等）。

C：在钢中形成珠光体或弥散析出的合金碳化物，使钢得到强化。在微合金钢中为形成

一定量的碳－氮化物，碳的含量只需要0.01～0.02%；降碳可大大改善钢的韧性和焊接性能。

Mn：高的Mn/C比对提高钢的屈服强度和冲击韧性有好处。锰能降低γ→α转变温度；

有利于针状铁素体的形核；在加热过程中可增大碳-氮化物形成元素在γ-Fe中的溶解度，从而

增加了铁素体中碳化物的弥散析出量。此外，由于高锰导致钢的应力/应变特性的变化，可以

抵销鲍欣格效应的强度损失。

Si：多数低合金高强度钢不用硅合金化，在热轧铁素体-马氏体多相钢中，硅是添加元素。

Mo：含钼钢（≤0.15%）有较高的强度，比传统的铁素体－珠光体钢又有较高的韧性。钼

对钢在冷却过程中珠光体转变有抑制作用。在针状铁素体钢和超低碳贝氏体钢中的含钼量一

般在0.2～0.4%。

Nb、V、Ti：低碳的锰钢或低碳的锰-钼钢中添加0.05～0.15%Nb（或V、Ti），有明显

的晶粒细化和沉淀硬化作用。钛在钢中形成硫化物，改善冲击吸收功的各向异性和冷成型性。

稀土元素（RE）：微量（0.001%左右）稀土金属，不影响钢的强度。其主要作用是脱硫，

它又是最有效的硫化物形态控制元素，减小韧性的各向异性，防止钢的层状撕裂。

其他元素Ni、Cr、Cu等：在微合金钢中固溶硬化并不十分有效，在非调质钢中一般控

制在较低的含量范围。

四、各国低合金高强度结构钢牌号命名方式

1.我国牌号命名方式

中国现行有两个钢铁产品牌号表示方法标准，GB/T221-2000《钢铁产品牌号表示法》和

GB/T17616-1998《钢铁及合金牌号统一数字代号体系》。这两种表示方法在现行国家标准和

行业标准中并列使用。此外，GB/T1591-2008对《低合金高强度结构钢》