运输工业的发展,要求运输工具本身的质量较轻,因而需要比强度(即屈服强度/密度)较高的钢种,同时这些行业的用钢量很大,因此所用的合金元素含量不宜过多。基于这些要求,出现了一系列低合金高强度钢(high strength low alloy,steel,HSLA钢)。
20世纪初期的冶金工作者,由于用户设计时,只考虑抗拉强度(σ
b),构件主要靠铆接,希望简便地使用热轧材,因而采用较高的碳含量(约0.3%C),并用硅或锰的合金化来满足用户的要求。例如,1907年英国的舰船板采用0.27%C-1.2%Si-0.7%Mn,1932年澳大利亚悉尼港桥采用成分为0.30%C-0.15%Si-1.2%Mn的低合金钢。
焊接代替铆接,加速了舰船的制造。自从引入了焊接技术,也在20世纪40年代初出现了大量的船体断裂事故。对于断裂事故的分析结果,促使人们认识如下三点技术问题:
(1)在设计上,屈服强度(σ
s)较σ
b更重要;
(2)在设计上.必须考虑钢的韧性,重视由冲击韧性所导出的脆性转变温度的概念;
(3)从焊接件的韧性和强度考虑,降低碳含量,增高Mn/C,并用Al-N细化晶粒,可使钢板σ
s从250 MPa(N/mm
2)增至300 MPa(N/mm
2),而脆性转变温度可降到0℃以下。
进一步采用Nb、V、Ti的氮化物或碳化物的沉淀强化和降低轧制温度,σ
s可提高到450~525 MPa(N/mm
2),而脆性转变温度可降至-80℃。
20世纪60~70年代的一个重要贡献是MnS夹杂物形貌的控制。MnS的高温塑性好,热轧时,MnS变形成簿片,沿轧制方向分布,从而导致板材厚度方向的塑性低,造成板材弯曲或焊接时出现层状开裂。在钢中加入稀土元素(如Ce、La等)、Ca、Zr等,改变硫化物成分,使它在热轧时能保持球状,从而可解决层状开裂问题。
20世纪70~80年代,由于转炉练钢技术的改进,碳含量可降低到0.05%以下,因而出现了超低碳贝氏体钢、无珠光体钢、针状铁素体钢、热轧双相钢等。这类钢在油气输送管线、探井油管、汽车钢板等领域的
不锈钢工程上有广阔的应用前景。