何為低合金鋼？

低合金鋼（LAS），有時(shí)也稱為高強(qiáng)度合金鋼（HSAL）或微合金鋼，是一種因添加特性而使鋼比普通碳鋼更具彈性的合金。從技術(shù)角度來看，“低合金鋼”是指含有約1%—5%合金添加元素的鋼。與傳統(tǒng)的碳鋼一樣，大多數(shù)低合金鋼由碳和鐵組成，兩者的不同之處在于在合金混合物中添加了額外金屬元素來提高其結(jié)構(gòu)和機(jī)械特性。這旨在獲取所需的強(qiáng)度、韌性、成形性、焊接性和耐腐蝕性。

低合金鋼的性能和用途

根據(jù)所需的金屬特性，這些其他合金元素可包括銅、鎳、鈮、鉻、硫、硼、磷、鈦，或添加到鋼中以使鋼能經(jīng)受住其所處苛刻條件的其他各類金屬。HSAL和LAS鋼有多種用途，例如，建筑結(jié)構(gòu)、大型管道系統(tǒng)、橋梁、鐵路、駁船、農(nóng)業(yè)機(jī)械、卡車、起重機(jī)、工業(yè)設(shè)備、汽車、軍事和航空航天等機(jī)械部件和零件需要設(shè)計(jì)成能承受大量壓力、溫度變化或應(yīng)力的應(yīng)用。這些鋼材的設(shè)計(jì)是為了滿足特定的機(jī)械性能，而非滿足特定的化學(xué)濃度。此外，值得注意的是，低合金鋼通常也含有低含量的碳（0.05至- 0.25%C）。

生產(chǎn)可靠性

當(dāng)需要100%確定性時(shí)，應(yīng)選擇便攜式或臺(tái)式火花直讀光譜儀（OES）。ASTM編寫了一種稱為“ASTM E415-17”的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法，此法可通過火花原子發(fā)射光譜分析碳鋼和低合金鋼。OES火花模式的工作效率佳，因?yàn)樵谶@個(gè)過程中引入了氬氣，使得碳、氮、硼、磷和硫的測(cè)量成為可能。出于以下兩個(gè)原因，必須使用氬氣：

1. 避免等離子體激發(fā)期間氧化

2. 為紫外線范圍內(nèi)的波長(zhǎng)創(chuàng)造潔凈度（用于碳、氮、硼、磷和其他元素）。氬氣對(duì)于這些譜線呈透明，而空氣會(huì)吸收波長(zhǎng)200nm以下的譜線。

低合金鋼的焊接性

低合金鋼的另一情況是：通過增加合金含量，這些鋼材變得更難焊接。為確保正確焊接合金，了解成分和材料類型變得至關(guān)重要，這需要采取足夠的預(yù)防措施和控制手段，以避免可能導(dǎo)致裂紋或失效的缺陷。這是因?yàn)檩^低的碳含量會(huì)導(dǎo)致對(duì)氫元素的敏感性較低，從而導(dǎo)致一種稱為冷裂的情況。

另外，低合金鋼也可增加焊后熱處理（PWHT）的需求。這可減少并重新分布通過焊接引入的材料中的殘余應(yīng)力，其中，由于組成成分會(huì)顯著影響焊接性，因此殘余應(yīng)力可能導(dǎo)致脆性斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。盡管HSLA鋼具有較高的強(qiáng)度，但與傳統(tǒng)鋼相比，它可以在較低的預(yù)熱下焊接。

通常，當(dāng)將合金加入鋼材中時(shí)，確定焊接性的碳當(dāng)量變得十分重要。這一點(diǎn)在受到行業(yè)法規(guī)嚴(yán)格控制的石油和天然氣等行業(yè)中尤為重要。碳當(dāng)量通過轉(zhuǎn)換合金元素的百分比予以表示。這也是因?yàn)殍F碳的焊接性比鐵合金更容易理解；一些低合金鋼和碳鋼只能通過碳含量予以區(qū)分。具有許多碳當(dāng)量方程。以下是常見的碳當(dāng)量方程示例：

• 碳當(dāng)量：CE=(%C)+((%Mn)/6)+(((%Cr)+(%Mo)+(%V))/5)+(((%Cu)+(%Ni))/15)

• 碳當(dāng)量：CEM=(%C)+((%Si)/25)+(((%Mn)+(%Cu))/20)+(((%Cr)+(%V))/10)+((%Mo)/15)+((%Ni)/40)

• 碳當(dāng)量：CET =(%C)+(((%Mn)+(%Mo))/10)+(((%Cr)+(%Cu))/20)+((%Ni)/40)

• 碳當(dāng)量：CEV=(%C)+((%Mn)/6)+(((%Cu)+(%Ni))/15)+(((%Cr)+(%Mo)+(%V))/5)

• 碳當(dāng)量：PCM=(%C)+((%Si)/30)+(((%Cr)+(%Cu)+(%Cr))/20)+((%Ni)/60)+((%Mo)/15)+((%V)/10)+((%B)*5)

日立分析儀器的OES儀器預(yù)裝了碳當(dāng)量以及一個(gè)大規(guī)模的牌號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)，可輕松地鑒定合金或牌號(hào)。

OES為何是降低高合金鋼風(fēng)險(xiǎn)的佳技術(shù)

元素分析技術(shù)有幾種類型。盡管諸如硼、磷和硫等輕元素在鋼產(chǎn)品中至關(guān)重要，但X射線熒光（XRF）并非總能夠準(zhǔn)確測(cè)量低ppm含量的磷和硫，也不能測(cè)量硼和碳。

我們開始看到手持式激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS）光譜儀進(jìn)行碳分析，但它們尚未*準(zhǔn)備好取代OES，因?yàn)樗鼈兊木窒扌栽谟跈z出限（LOD）差以及對(duì)除碳以外輕元素的微量元素和殘余元素的識(shí)別。

OES仍然是低合金鋼分析的佳之選，原因在于它能夠提供100%化學(xué)成分，同時(shí)檢測(cè)微量元素和殘余元素的檢出限極低。另外，它還可以檢測(cè)輕元素（如碳、氮、磷和硼），高可至ppm水平。