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低合金高强度钢的合金化原理主要是利用合金元素产生的固容强化、细晶强化以及沉淀强化来提高钢的强度,同时利用细晶强化使钢的韧脆转化温度降低效应,来抵消钢中碳氮化物析出强化使钢韧脆转化温度升高这种不利的影响,使钢在获得高强度的同时又能保持较好的低温性能。低合金高强度钢的性能特点主要表现在以下两个方面。

1.高的屈服极限与良好的塑性和韧性

低合金高强度钢最显著的特征就是高强度。在热轧或正火状态下,低合金高强度钢一般比相应的碳素工程结构钢的强度能高出30%50%。因而能够承受较大的载荷。工程结构一般以大型或巨型为多,构件自身的重量往往也成为载荷的重要组成部分,结构材料强度提高的同时就可以明显降低构件自重而使其承受其他载荷的能力进一步提高。不仅如此,这种良好的效应还大大提高了工程构件紧凑性从而使其可靠性进一步提高,同时减少了原材料消耗,降低了成本,节约了资源。

低合金高强度钢的延伸率为15%23%,室温下冲击吸收功>34 J,具有良好的塑性和抗冲击性能,可避免在受冲击时发生脆断;同时使冷弯、焊接等工艺容易进行。此外,低合金高强度钢的脆性转化温度较低,其中E级质量等级的钢,在-40℃时值不低于27 J。这对在严寒地区使用的工程构件以及运输工具如车辆、舰船、海上采油平台、容器、桥梁等具有重大意义。

2.良好的焊接性能和耐大气腐蚀性能

焊接是建造工程结构的最常用方法,因此工程结构用钢都要求具有良好的焊接性能。低合金高强度钢碳含量低,合金元素含量少、塑性好,在焊缝区不易产生淬火组织及裂纹,且加入的TiNbV等还能抑制焊缝区品粒长大,因此这类钢大都焊接性能优良,焊后一般不再进行热处理。

工程结构大多是在大气或海洋环境中服役,低合金高强度钢中加入少量的CuNiCrP等元素,有效提高了工程结构抗大气、海水、土壤腐蚀的能力。如加入0.2%0.5%的铜、0.05%0.1%的磷以及铝等,可使钢的耐蚀性明显提高,其中铜和磷同时加入效果最佳。

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