中國鋼產(chǎn)量已突破1億噸，鋼材數(shù)量不再是主要矛盾，鋼材品種結(jié)構(gòu)不合理的矛盾十分突出。當(dāng)前行業(yè)的主要任務(wù)是努力提高產(chǎn)品的市場競爭力，站在可持發(fā)展的新起點(diǎn)上，把大力開發(fā)低合金鋼列入發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。許多普鋼企業(yè)在鋼材品種結(jié)構(gòu)調(diào)整和編制科技發(fā)展規(guī)劃中，已意識到低合金鋼生產(chǎn)是提高產(chǎn)品技術(shù)含量和附加值的關(guān)鍵，對低合金鋼開發(fā)中碰到的種種問題心中無數(shù)，一些科技管理干部覺得“成也低合金鋼，敗也低合金鋼”，迫切要求對低合金鋼有個全方面的了解。 　　

按國際標(biāo)準(zhǔn)，把鋼區(qū)分為非合金鋼和合金鋼兩大類，非合金鋼是通常叫做碳素鋼的一大鋼類，鋼中除了鐵和碳以外，還含有爐料帶入的少量合金元素Mn、Si、Al，雜質(zhì)元素P、S及氣體N、H、O等。合金鋼則是為了獲得某種物理、化學(xué)或力學(xué)特性而有意添加了一定量的合金元素Cr、Ni、Mo、V，并對雜質(zhì)和有害元素加以控制的另一類鋼。 　　

原則上講，合金鋼分為低合金鋼、中合金鋼和高合金鋼，顧名思義，以含有合金元素的總量來加以區(qū)分，總量低于3%稱為低合金鋼，5～10%為中合金鋼，大于10%為高合金鋼。在國內(nèi)習(xí)慣上又將特殊質(zhì)量的碳素鋼和合金鋼稱為特殊鋼，全國31家特鋼企業(yè)專門生產(chǎn)這類鋼，如優(yōu)異碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、合金工具鋼、高速工具鋼、碳素彈簧鋼、合金彈簧鋼、軸承鋼、不銹鋼、耐熱鋼、電工鋼，還包括高溫合金、耐蝕合金和精細(xì)合金等等。在鋼的分類上，近年雖努力向國際通用標(biāo)準(zhǔn)靠攏，但還有許多不同之處。① 隨著特鋼向“特”、“精”、“高”發(fā)展，向深加工方向延伸，特鋼的領(lǐng)域越來越窄。美國特鋼協(xié)會將特鋼定位在工模具鋼、不銹鋼、電工鋼、高溫合金和鎳合金。日本把結(jié)構(gòu)鋼和高強(qiáng)度鋼歸并在特鋼范疇。隨著我國普鋼企業(yè)的技術(shù)改造和工藝進(jìn)步，特鋼企業(yè)的產(chǎn)品領(lǐng)域也在縮小，1999年普鋼廠已生產(chǎn)特鋼產(chǎn)品總量的34%。俄羅斯及東歐各國稱為低合金建筑鋼，日本命名為高張力鋼。而在國內(nèi)，首先是把低合金鋼劃入了普鋼范圍，概念上的區(qū)別導(dǎo)致在產(chǎn)品質(zhì)量上的差異。

到目前為止，從發(fā)表的資料文獻(xiàn)來看，低合金鋼的名稱仍然隨著國家、企業(yè)和作者而異。③ 低合金鋼與碳素鋼、低合金鋼與合金鋼之間，明確劃出的概念是不存在的。在⑼猓?0年代曾給低合金鋼下過定義，總的意思是，凡是合金元素總量在3%以下，屈服強(qiáng)度在275Mpa以上，具有良好的可加工性和耐腐蝕性，以型、帶、板、管等鋼材形狀，在熱軋狀態(tài)直接使用的軟鋼的替代品。當(dāng)然，在技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中，低合金鋼不論在合金含量、性能水平和交貨狀態(tài)，

吹囊桓觫題是缺乏與國外統(tǒng)計數(shù)據(jù)的可比性。
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410Mpa鋼，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，多世紀(jì)的時間，世界各國不斷探索，大體上可以把低合金鋼區(qū)劃為三個不同特征的發(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）。前一時期低合金鋼的重大發(fā)展有三個標(biāo)志：① 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的鋼建造了俄國的“鷹”級驅(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，俄國利用鐵銅混生礦源，曾開發(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。

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200萬噸。② 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)展帶來深遠(yuǎn)的影響。為減小焊接熱影響區(qū)硬化和開裂、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2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，一個是提高合金含量，

另一個是熱處理手段，各有利弊，至今屈服強(qiáng)度高于600Mpa的鋼仍采用熱處理，E級和F級船板仍規(guī)定正火狀態(tài)使用，再如鐵路鋼軌仍有合金化軌和全長淬火軌的兩種生產(chǎn)方式。③ 注意到鋼的冷脆傾向性和時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、S的含量有關(guān)，而鋼的時效傾向是由鋼中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。為了鋼結(jié)構(gòu)的使用和壽命，同時還開發(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)國家的低合金鋼開發(fā)帶來了經(jīng)濟(jì)的繁榮和現(xiàn)代化。據(jù)不完全統(tǒng)計，全世界成熟的低合金鋼鋼種牌號有2000余個，形成了5大合金成盜校?1) 以德國St52鋼為代表的C-Mn鋼系列，日本的SM400、我國的16Mn屬于這類鋼。(2) 以美國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)。 (3) 美國的含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。 (4) Ni-Cr-Mo-V鋼系列，如美國開發(fā)的淬火回火狀態(tài)T-1鋼板成功用于壓力容器的建造。

強(qiáng)度
鋼結(jié)構(gòu)件的屈服點(diǎn)決定了結(jié)構(gòu)所能承受的不發(fā)生變形的應(yīng)力。典型碳素結(jié)構(gòu)鋼的很小屈服點(diǎn)為235MPa。而典型低合金高強(qiáng)度鋼的很小屈服點(diǎn)為345MPa。因此，根據(jù)其屈服點(diǎn)的比例關(guān)系，低合金高強(qiáng)度鋼的使用允許應(yīng)力比碳素結(jié)構(gòu)鋼高1.4倍。與碳素結(jié)構(gòu)鋼相比，使用低合金高強(qiáng)度鋼可以減小結(jié)構(gòu)件的尺寸，使重量減輕。須注意，對于可能出現(xiàn)彎曲的構(gòu)件，其允許也力須修正，以達(dá)到保證結(jié)構(gòu)的堅固性。有時用低合金高強(qiáng)度鋼取代碳索結(jié)構(gòu)鋼但不改變斷面尺寸，其目的是在不增加重量的情況下而得到強(qiáng)度更高更耐久的結(jié)構(gòu)。節(jié)約重量對運(yùn)輸車輛的結(jié)構(gòu)是重要的，這樣就可以運(yùn)輸更重的重量和減少能量消耗。經(jīng)常通過加入少量的鈮或釩、或鈦來提高鋼的強(qiáng)度。這些元素通過沉淀硬化很經(jīng)濟(jì)地達(dá)到強(qiáng)化的目的。通過汽車部件壓力成形產(chǎn)生的應(yīng)變，屈服點(diǎn)可以提高到550MPa或更高。

成形性能
為了容易地和經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行熱或冷加工以制成工程結(jié)構(gòu)的各種部件，低臺金高強(qiáng)度鋼需具有適當(dāng)?shù)某尚涡阅?。和碳素結(jié)構(gòu)鋼一樣，低合金高強(qiáng)度鋼一般可以進(jìn)行這樣的加工，以及如剪切、沖孔和機(jī)加工藝，雖然其屈服點(diǎn)高，即使成形操作變形相當(dāng)劇烈也同樣可以使用用于碳素結(jié)構(gòu)鋼成形的冷彎沖壓機(jī)、拉拔機(jī)、壓力機(jī)和其他設(shè)備，但是一些設(shè)備具需要修改。低合金高強(qiáng)度鋼和碳素結(jié)構(gòu)鋼的冷成形性能之間有褂械
焊接性能

由于鋼結(jié)構(gòu)在制作加工過程中經(jīng)常使用焊接工藝，因此對于這類用途的低合金高強(qiáng)度鋼來說，能夠采用在薄板和鋼帶這樣的厚度情況下廣泛使用的電弧焊工藝進(jìn)行焊接是非常重要的，所制作的鋼結(jié)構(gòu)的焊縫應(yīng)具有要求的強(qiáng)度和韌性也同樣是非常重要的．45MPa的低合金高強(qiáng)度鋼進(jìn)行氣體保護(hù)熔化極電弧焊，采用低碳涂藥焊條通常是合適的。對于很小屈服點(diǎn)高于約415MPa的鋼和當(dāng)對焊縫金屬要求特殊的性能，
耐腐蝕性能

不僅可以提高防腐涂層的效果，而且在某些情況下采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施甚至還可以在不涂層的狀態(tài)下暴露在大氣中使用。沒有任何一種材料同樣耐耐有可能想像到的腐蝕條件，低合金高強(qiáng)度鋼的耐大氣腐蝕性能隨對耐腐蝕起大作用的合金元素。有時建筑師選用裸露的鋼結(jié)構(gòu)是因?yàn)橄Ｍ玫戒摫砻婢鶆虻拇髿庋趸耐庥^，而有時則是為了節(jié)省涂保護(hù)層以達(dá)到經(jīng)濟(jì)的目的。在裸露狀態(tài)下使用這些低合金高強(qiáng)度鋼，設(shè)計上須考慮鋼的表面不能長期是潮濕的，而且還應(yīng)特別注意特殊的大氣環(huán)境。
這種鋼管需要符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對缺口韌性規(guī)定的要求。一些低臺金高強(qiáng)度鋼在正火狀態(tài)下，結(jié)合選擇的成分。在鋼板厚度能達(dá)到75mm時其塑性-脆性轉(zhuǎn)變溫度低于-60℃。一些牌號的低合金高強(qiáng)度荊在用于高速公路橋梁的主要拉力構(gòu)件時，需滿足-12℃～-21℃沖擊性能掛?、黚r /> 50年代原冶金工業(yè)部鋼鐵研究院劉嘉禾為首的一批冶金學(xué)專家率先研制成功了16Mn鋼和15MnTi鋼，開創(chuàng)了中國低合金鋼領(lǐng)域，在此基礎(chǔ)上制定了命名為低合金高強(qiáng)度鋼的個標(biāo)準(zhǔn)(YB13—58)，列入12個鋼種牌號。1963年易名為低合金結(jié)構(gòu)鋼(YB13—63)，納入的鋼種牌號除Mn系列外，包括了結(jié)合我國富產(chǎn)資源所開發(fā)的V、Ti、Nb及稀土的低合金鋼，并由此派生出了橋梁、造船、容器、汽車大梁、礦用等專用鋼標(biāo)準(zhǔn)。其后修改的YB13—69，改為普通低合金鋼。噸頂1.3～1.5噸的經(jīng)濟(jì)效益，此后長達(dá)20年難以消除它的負(fù)面影響，至今全國行業(yè)鋼材品種結(jié)構(gòu)調(diào)整時，還往往注意到低合金鋼高附加值的一面，而忽視了低合金鋼的高技術(shù)含量一面。1988年升級為國標(biāo)時（GB—1591—88），回歸到了低合金結(jié)構(gòu)鋼的名稱，1994年頒布的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)更名為低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，（GB／T1591—94），包括了屈服強(qiáng)度295—460Mpa 5個強(qiáng)度等級和A～E 5個質(zhì)量等級，新標(biāo)準(zhǔn)的意義在于努力向國際規(guī)范靠攏。由于我國低合金鋼基礎(chǔ)研究日趨深入和生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大，┍本┮蚜倏?屆（1985、1990、1995及2000年）國際低合金高強(qiáng)度鋼會議，無疑這是對中國低合金鋼領(lǐng)域科技進(jìn)步的肯定。 　　
我國低合金鋼發(fā)展歷程可以劃分為4個階段：1957～1969年是低合金鋼開發(fā)的初創(chuàng)階段，個低合金鋼16Mn鋼與普碳鋼相比，顯示了節(jié)省鋼材、節(jié)約能源和延長產(chǎn)品壽命的優(yōu)越性。1966年召開了全國規(guī)模的低合金鋼推廣應(yīng)用會議，在計劃經(jīng)濟(jì)條件下宏觀指導(dǎo)低合金鋼的發(fā)展。41萬噸，據(jù)不完全統(tǒng)計，研制鋼號達(dá)345個，其中有54個鋼號納入了11個有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中1970～1974年全力進(jìn)行了鋼種整頓工作，及時總結(jié)了開發(fā)中有益的經(jīng)驗(yàn)，收集了大量的試驗(yàn)研究數(shù)據(jù)，合并和淘汰了一批無法組織批量生產(chǎn)或性能達(dá)不到預(yù)定指標(biāo)的鋼號。

　　
1975～1983年我國低合金鋼開發(fā)生產(chǎn)和應(yīng)用等各方面存在的問題很多，積重難返，顯示出了與客觀需求的不適應(yīng)，合金資源優(yōu)勢未能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品優(yōu)勢。
這是一個中國低合金鋼的轉(zhuǎn)型期，從“六五”至“九五”期間，基本上實(shí)現(xiàn)了4個轉(zhuǎn)變。 　　(1) 按國外標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)低合金鋼 (2) 引進(jìn)國外發(fā)展成熟的低合金鋼鋼號(3) 按國外低合金鋼基礎(chǔ)研究成果，改造我國原有的傳統(tǒng)觀念設(shè)計的低合金鋼鋼號 (4) 跟上新型低合金高強(qiáng)度鋼(微合金鋼)的發(fā)展趨勢。我國低合金鋼發(fā)展面貌有了很大的變化，大大縮小了與國外低合鋼水平的差距。
重大進(jìn)展

自20世紀(jì)70年代以來，世界范圍內(nèi)低合金高強(qiáng)度鋼的發(fā)展進(jìn)入了一個全新時期，以控制軋制技術(shù)和微合金化的冶金學(xué)為基礎(chǔ)，形成了現(xiàn)代低合金高強(qiáng)度鋼即微合金化鋼的新概念。進(jìn)入80年代，一個涉及廣泛工業(yè)領(lǐng)域和專用材料門類的品種開發(fā)，借助于冶金工藝技術(shù)方面的成就達(dá)到了。在鋼的化學(xué)成分—工藝—組織—性能的四位一體的關(guān)系中，突出了鋼的組織和微觀精細(xì)結(jié)構(gòu)的地位，也表明低合金鋼的基礎(chǔ)研究已趨于成熟，以新的概念進(jìn)行合金設(shè)計。

主要表現(xiàn)
(1) 微合金化鋼基礎(chǔ)研究的新成就。首先，對微合金化元素，尤其是Nb、V、Ti、及Al的溶解一析出行為的研究取得明顯的成果，這些元素的碳化物和氮化物的形成及其數(shù)量、尺寸、分布取決于冷卻過程的形變溫度和形變量，而加熱過程中碳、氮化物的存在及其特性表現(xiàn)在回火的二次硬化、正火的晶粒重結(jié)晶細(xì)化、焊接熱循環(huán)作用下晶粒尺寸的控制3個主要方面。其二、重視含Nb微合金化鋼、Nb-V和Nb-Ti復(fù)合微合金鋼的開發(fā)，據(jù)統(tǒng)計幾乎占有近20年來新開發(fā)微合金化鋼全部牌號的75%和微合金化鋼總產(chǎn)量的60%。近幾年注意到了微量Ti（≤0.015%）十分有益的作用，Ti的微處理不僅改變鋼中硫化物的形態(tài)，而且TiO2或Ti2O3成為奧氏體晶內(nèi)鐵素體晶粒生⒌鬧實(shí)?，Nb-Ti復(fù)合微合金化構(gòu)成超深沖汽車板IF鋼的冶金基礎(chǔ)，還改善了Nb鋼連鑄的裂紋敏感性。其三，對低碳鋼強(qiáng)化的Hall-Petch關(guān)系式進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，對加速冷卻原理作了更深入的研究。人們十分有興趣采用分階段加速冷卻工藝的應(yīng)用，前期加速冷卻用于壓制鐵素體轉(zhuǎn)變，后期加速冷卻目的在于控制中、低溫產(chǎn)物的晶粒尺寸和精細(xì)結(jié)構(gòu)的組成，從而達(dá)到在較寬范圍內(nèi)調(diào)整鋼的強(qiáng)度和強(qiáng)度／韌性匹配。 　　

350MPa級高強(qiáng)度鋼：微合金化+熱機(jī)械處理，機(jī)制為晶粒細(xì)化+析出強(qiáng)度。500MPa級高強(qiáng)度鋼：鐵素鐵+貝氏體、馬氏體，強(qiáng)化機(jī)制為晶粒細(xì)化、并晶界強(qiáng)化和位誶炕?00MPa級高強(qiáng)度鋼：淬火回火組織，機(jī)制為相變強(qiáng)化+析出強(qiáng)化。(2) 工藝技術(shù)的進(jìn)步頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉，鋼的碳含量可控制在0.02～0.03%，精煉的應(yīng)用可生產(chǎn)出碳含量在0.002～0.003%，雜質(zhì)含量達(dá)到＜0.001%S、＜0.003%P、＜0.003%N，2～3ppm［0］和＜1ppm［H］的潔凈鋼。連鑄的成功經(jīng)驗(yàn)是低的過熱度、緩流澆注和適宜的二次冷卻，采用低頻率、高質(zhì)量的電磁攪拌，可以得到均勻的等軸的凝固區(qū)。在再結(jié)晶控軋的基礎(chǔ)上，應(yīng)變誘導(dǎo)相變和析出的非再結(jié)晶控軋，以及（g+a）兩相區(qū)形變，已成為目前控軋厚鋼板生產(chǎn)主要方向。薄板坯連鑄連軋流程和薄帶連鑄工藝的實(shí)用化，使低合金鋼生產(chǎn)進(jìn)入了又一個新境界。(3) 低合金鋼合金設(shè)計新觀點(diǎn)首先是鋼的低碳化和超低碳趨勢，例如60年代X60級管線鋼碳含量為0.19%，70年代為0.10%，80年即使 X70和X80級管線鋼碳含量降至0.03%以下。根據(jù)微合金化元素在鋼中的基本作用和次生作用，提出了“奧奶宓鶻?rdquo;的概念，有意識地控制加入微合金化元素，使鋼適于一定的熱機(jī)械處理工藝，以發(fā)展新的性能更好的鋼種。傳統(tǒng)控制軋制的合金設(shè)計：微合金化的重要目的是提高再結(jié)晶停止溫度，利用非再結(jié)晶區(qū)的形變誘導(dǎo)相變和析出，Nb是理想的微合金化元素。 　　

再結(jié)晶控制軋制的合金設(shè)計：它的目的是盡量降低再結(jié)晶停止溫度，并形成阻礙晶粒粗化的系統(tǒng)。其中一種辦法是以TiN為晶粒粗化阻止劑，以V（CN）作為鐵素體強(qiáng)化。另一種方案是Nb-Mo的微合金化，具有較寬闊的可以加工的窗口。這種工藝特別適合于不能進(jìn)行低溫軋制的低功率的老舊軋機(jī)生產(chǎn)。