低合金構造用鋼とは

低合金構造用鋼とは、総合金組成が5%未満の合金構造用鋼を指します。この種の鋼の炭素含有量は、低炭素鋼の炭素含有量と同様であり、主に少量の合金元素によって強化され、靭性と溶接性を向上させます。その強度は同じ炭素鋼よりもはるかに高いです。圧力容器、化学機器、ボイラー、橋梁、車両、船舶、大型鋼構造物で広く使用されています。マンガン、シリコン、モリブデンなどの合金元素は、溶液を強化します。バナジウムとニオブは、結晶粒を微細化し、靭性を向上させることができます。モリブデンは、焼入性、ベイナイト組織、熱強度を向上させることができます。

ブランドとその表現

低合金構造用鋼のグレードとその表現：中国には5つの低合金構造用鋼のグレードがあり、主な元素はマンガン、シリコン、バナジウム、チタン、シャープ、クロム、ニッケル、希土類元素です。その商標は、降伏点の文字 Q、降伏点の値、および品質等級 (等級 A、B、C、D、e) で構成されています。 5つの等級に分けられ、降伏点等級-品質等級で表されます。降伏点グレード：q295、Q345、Q390、Q420、Q460。

パフォーマンス要件

1.優れた包括的な機械的特性。通常の低合金構造用鋼は、最初は降伏限界が高いはずですが、その作業条件は複雑であるため、総合的な機械的特性も優れている必要があります。たとえば、使用中のさまざまな応力（温度差応力、交互の疲労荷重によって生じる応力など）の影響に耐え、せん断、冷間曲げ、溶接などの処理手順に耐えることができます。製造プロセス、およびそこから生成される可能性のある経年劣化の脆弱性。

2.優れたプロセス性能。通常の低合金鋼は、良好な加工性と成形性を備え、剪断、スタンピング、熱間曲げ、溶接などの一般的な方法を使用して、良質の完成品を製造する必要があります。ボイラー、圧力容器、鉄骨構造などは、一般的に溶接法が採用されているため、鋼は良好な火炎切断性能と溶接性能を有し、溶接継手付近の熱影響部の性能変化が小さく、溶接継手とその隣接する領域に亀裂が生じてはならず、溶接継手の総合的な機械的性能は母材よりも低くない（またはまれに母材より低くならない）必要があります。また、鋼には冷間プレス加工性が要求されます。

3.優れた耐食性。通常の低合金鋼とその強度は炭素鋼よりもはるかに高く、圧力容器の壁厚とそれからなる鋼構造は炭素鋼よりもはるかに薄いため、大気腐食（特に海洋大気腐食）による損失率それに応じて増加する必要があります。そのため、さまざまな大気条件下での腐食に対する優れた耐性があります。したがって、鋼の耐食性試験は、実験室だけでなく、現場でも実施する必要があります。もちろん、炭素鋼、低合金鋼、その他の材料には、適切な外部防食技術を採用する必要があります。

合金元素の役割

圧力容器で広く使用されている一般的な低合金鋼は、主にフェライトパーライト構造です。最終的な特性は、熱間圧延または焼きならしによって得られ、その構造は鋼の平衡構造によって受け入れられます。鋼の主な合金元素は炭素です。炭素含有量を増やすと、パーライトの量が増加し、降伏限界と強度限界が増加します。ただし、炭素含有量の増加は鋼の溶接性能やその他の特性 (プレス性能など) に影響を与え、脆性遷移温度が上昇し、冷間脆性が低下するため、炭素含有量の増加には一定の制限があります。悪くなります。したがって、圧力容器用の低合金構造用鋼の炭素含有量は、一般に 0.20% 未満に制限されます。炭素含有量が制限されている場合、この種の鋼の強度の増加は、主に少量のさまざまな合金元素の添加に依存します (総添加量は 5% 未満、一般に 3% 未満、ほとんどが 1% – 2% です)。フェライトパーライト構造の低合金構造用鋼の場合、合金元素の添加がその強度に及ぼす影響は次のとおりです。

①フェライトの同じ溶液強化;

②パーライトの相対量を増やす。

③粒度を制御する。

④パーライトの分散に影響を与える。

⑤析出硬化。

マンガンとシリコンはどちらもフェライトに固溶し、固溶強化効果があります。その他の元素には、クロム、ニッケル、銅、コバルトなどがあります。コスト削減と省資源の条件を考慮すると、マンガンとシリコンは、中国の低合金鋼で一般的に使用されている合金元素です。低炭素の条件下で、マンガンの含有量が1.8%未満の場合、鋼の強度を向上させるだけでなく、塑性と靭性を維持することができます。さらに、マンガンはオーステナイトゾーンを拡大し、鋼の共析点を左下に移動させることができるため、パーライト組織が多くなり、組織が細かくなり、鋼の強度が向上します。

低合金構造用鋼のシリコン含有量は、一般に 0.2% ～ 1.7% の範囲であり、靭性が低下します。クロムとニッケルもフェライトの固溶強化元素であり、ニッケルは低温靭性を改善するのに良い効果があります。リン強化フェライトには大きな効果がありますが、冷間脆性の増加により、最大含有量を0.15%に制限し、リンと炭素の合計含有量を0.25%未満に制限する必要があります。

応用

国家標準（低合金高強度構造用鋼）（GB 1591）に従って、各グレードの低合金高強度構造用鋼の化学組成と機械的特性が指定されています。合金元素の強化効果により、低合金構造用鋼は強度が高くなるだけでなく、可塑性、靭性、溶接性も向上します。 Q345鋼は優れた総合性能を備えており、鋼構造の一般的なブランドです。グレードQ390も推奨ブランドです。炭素構造用鋼Q235と比較して、低合金高強度構造用鋼は鋼20%〜30%を節約でき、優れた動的負荷と耐疲労性を備えています。低合金構造用鋼は、主にさまざまなセクション、鋼板、鋼管、棒鋼の圧延に使用されます。これは、鉄骨構造物や鉄筋コンクリート構造物、特にさまざまな頑丈な構造物、長スパン構造物、高層構造物や橋のプロジェクト、動的および衝撃荷重を受ける構造物などで広く使用されています。

低合金構造用鋼は、低炭素構造用鋼の一種です。合金元素の含有量は3%未満であり、主に結晶粒を微細化して強度を向上させるために使用されます。この種の鋼の強度は、同じ炭素含有量の炭素鋼よりも大幅に高いため、低合金高強度鋼と呼ばれることがあります。また、靭性、可塑性、溶接性、耐食性にも優れています。もともとは橋梁、車両、船舶などの産業で使用されていましたが、その適用範囲はボイラー、高圧容器、油管、大型鋼構造物、自動車、トラクター、土木機械などの製品に拡大されています。