運輸工業(yè)的發(fā)展,要求運輸工具本身的質(zhì)量較輕,因而需要比強度(即屈服強度/密度)較高的鋼種,同時這些行業(yè)的用鋼量很大,因此所用的合金元素含量不宜過多。基于這些要求,出現(xiàn)了一系列低合金高強度鋼(high strength low alloy,steel,HSLA鋼)。
20世紀(jì)初期的冶金工作者,由于用戶設(shè)計時,只考慮抗拉強度(σ
b),構(gòu)件主要靠鉚接,希望簡便地使用熱軋材,因而采用較高的碳含量(約0.3%C),并用硅或錳的合金化來滿足用戶的要求。例如,1907年英國的艦船板采用0.27%C-1.2%Si-0.7%Mn,1932年澳大利亞悉尼港橋采用成分為0.30%C-0.15%Si-1.2%Mn的低合金鋼。
焊接代替鉚接,加速了艦船的制造。自從引入了焊接技術(shù),也在20世紀(jì)40年代初出現(xiàn)了大量的船體斷裂事故。對于斷裂事故的分析結(jié)果,促使人們認(rèn)識如下三點技術(shù)問題:
(1)在設(shè)計上,屈服強度(σ
s)較σ
b更重要;
(2)在設(shè)計上.必須考慮鋼的韌性,重視由沖擊韌性所導(dǎo)出的脆性轉(zhuǎn)變溫度的概念;
(3)從焊接件的韌性和強度考慮,降低碳含量,增高M(jìn)n/C,并用Al-N細(xì)化晶粒,可使鋼板σ
s從250 MPa(N/mm
2)增至300 MPa(N/mm
2),而脆性轉(zhuǎn)變溫度可降到0℃以下。
進(jìn)一步采用Nb、V、Ti的氮化物或碳化物的沉淀強化和降低軋制溫度,σ
s可提高到450~525 MPa(N/mm
2),而脆性轉(zhuǎn)變溫度可降至-80℃。
20世紀(jì)60~70年代的一個重要貢獻(xiàn)是MnS夾雜物形貌的控制。MnS的高溫塑性好,熱軋時,MnS變形成簿片,沿軋制方向分布,從而導(dǎo)致板材厚度方向的塑性低,造成板材彎曲或焊接時出現(xiàn)層狀開裂。在鋼中加入稀土元素(如Ce、La等)、Ca、Zr等,改變硫化物成分,使它在熱軋時能保持球狀,從而可解決層狀開裂問題。
20世紀(jì)70~80年代,由于轉(zhuǎn)爐練鋼技術(shù)的改進(jìn),碳含量可降低到0.05%以下,因而出現(xiàn)了超低碳貝氏體鋼、無珠光體鋼、針狀鐵素體鋼、熱軋雙相鋼等。這類鋼在油氣輸送管線、探井油管、汽車鋼板等領(lǐng)域的
不銹鋼工程上有廣闊的應(yīng)用前景。