低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素(合金元素總量WMe<3%)而得到的鋼。這類鋼比碳素結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度要高10%～30%，低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼牌號的表示方法是由代表屈服強(qiáng)度的漢語拼音字母(Q)、屈服強(qiáng)度數(shù)值、質(zhì)量等級符號(A、B、C、D、E)三個部分按順序排列組成的。質(zhì)量等級符號反映了低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼中有害元素（磷、硫）含量的多少，從A級到E級，鋼中磷、硫含量依次減少。如Q390A，代表屈服強(qiáng)度為390MPa、質(zhì)量等級為A級的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。

合金元素在低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼中起的作用有：固溶強(qiáng)化、細(xì)化鐵素體晶粒、析出高度彌散的碳氮化物、改變鐵索體和珠光體兩種組織的相對量、改善焊接性、耐蝕性、耐低溫性等。

(1)固溶強(qiáng)化  

在低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼中最常用的固溶強(qiáng)化元素是錳和硅。在低碳的碳錳鋼中，錳大約有四分之三固溶于鐵索體中，其余部分固溶入滲碳體中，錳強(qiáng)化鐵素體的作用比硅稍次。在鋼中硅不固溶于滲碳體，全部固溶于鐵素體中。不過，在普通低合金鋼中錳或者是硅的含量都不能無限制地增加，一般錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最多不超過2.2%；硅不超過0.8%，特殊者不超過1.5%，除去錳和硅以外，鉻在鋼中只以較少部分固溶于滲碳體，而且隨碳和鉻含量的降低而減少，鉻大部分固溶于鐵素體中；鎳幾乎全部固溶于鐵素體中。但是，鉻和鎳都是弱的固溶強(qiáng)化元素。

(2)細(xì)化晶粒 

 加入強(qiáng)碳化物形成元素如鈦、鈮、釩等都可以達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。鈦和鈮的碳化物直到加熱溫度達(dá)到1200℃才大量溶解到奧氏體中，碳化釩則到1050℃才大量地溶解，因此，在加熱的不同階段都能起到阻止奧氏體晶粒長大的作用。另一方面，鋼中的鉻、錳、鎳、鉬只要在加熱時固溶在奧氏體中，就能增大冷卻時奧氏體的過冷能力，從而產(chǎn)生細(xì)的鐵素體晶粒和細(xì)珠光體。

(3)彌散強(qiáng)化  

加入微量的強(qiáng)碳化物形成元素如釩、鈦、鈮，由于它們在鋼中有優(yōu)先形成碳化物的本性，以及它們在鐵素體中固溶度的急劇變化，所以冷卻時在形成鐵素體的階段，在鐵素體與奧氏體的相界面上析出各自的碳化物或碳氮化物顆粒，并且由于鐵素體相界不斷地向奧氏體內(nèi)推進(jìn)，沉淀的碳（氮）化物微細(xì)顆粒使鐵素體抵抗塑性變形的能力增大，使鋼的強(qiáng)度進(jìn)一步提高。

(4)改變鐵素體和珠光體兩種組織的相對量  

低碳鋼的正火組織中，增加珠光體量可以提高鋼材的強(qiáng)度。但是珠光體量的增加對鋼的塑性、韌性和脆性轉(zhuǎn)折溫度都有很不利的影響，所以對于普通低合金鋼不應(yīng)當(dāng)靠增加含碳量來增多珠光體量去達(dá)到強(qiáng)化的目的。在普低鋼中由于合金元素造成的珠光體量的增多是合金化的結(jié)果，并使鋼中的含碳量降低，這對發(fā)展超低碳鋼、無珠光體鋼，以滿足焊接、深沖等工藝需要非常有利。

(5)合金元素對焊接性的影響  

為了防止熔融金屬在凝固過程中發(fā)生熱裂，或者在冷卻到200℃以下時發(fā)生冷裂，要求對鋼和焊條的硫、磷含量加以限制，一般都應(yīng)按規(guī)定在0. 05%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）以下。對于含磷量高的鋼種，就應(yīng)當(dāng)采取緩冷措施，防止過激的冷卻。對合金含量高的鋼也應(yīng)緩冷。

經(jīng)驗指出，焊接后熱影響區(qū)硬度達(dá)到350HV10時，就容易產(chǎn)生開裂，對這樣的鋼焊接時就必須采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?，如焊前預(yù)熱、焊后緩冷以及采用其他特殊的焊接方法，常用300HV10作為界限。

鋼中含錳、鉻、鎳、硅、釩、鉬等對焊接性不利。譬如錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1. 6%時，就相當(dāng)于含碳0. 25%，這時鋼中的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)本身就不應(yīng)當(dāng)超過0.20%，只有這樣才能保證良好的焊接性，此時還沒有考慮到與其他合金元素的共同作用。如果鋼中含有少量微合金化的釩、鉬、鈦、鋁等合金元素，則由于其能夠細(xì)化晶粒，從而有利于改善焊接性能。

(6)合金元素對其他性能的影響

1)耐蝕性。銅和磷都可以提高鋼在大氣中的耐蝕性，但是銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過0. 25%時，耐大氣腐蝕性能的提高變得很緩慢，所以在耐蝕低合金鋼中銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般是0.2%~0.4%；為了進(jìn)一步提高耐大氣腐蝕的性能，在含銅的基礎(chǔ)上再加入磷，常用質(zhì)量分?jǐn)?shù)是0. 08%~0.12%，效果很好。磷也可以單獨加入鋼中。銅雖然能提高鋼在大氣中的耐蝕性，但是在土壤或海水中并不顯示良好作用。

2)耐低溫性。對低溫性能的要求主要是在低溫下保持較好的塑性和韌性，并防止低溫下發(fā)生脆裂。在各種合金元素之中，只有鎳對低溫性能起良好作用，鎳使脆性轉(zhuǎn)折溫度明顯降低。對于普通低合金鋼來說，主要是靠降低含碳量使金相組織接近全鐵索體以滿足耐低溫性能。總之，低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，一般控制在wc<0.1%，WMn=0.8%~1.7%，含硅量比碳素結(jié)構(gòu)鋼高（WSi≤0. 55%）。為改善鋼的性能，牌號A、B級鋼可加入V、Nb、Ti等細(xì)化晶粒元素。如不作為合金元素加入，則其下限含量不受限制，該元素的含量也不予保證。除A、B級鋼外，其他鋼中至少含有細(xì)化晶粒元素(V、Nb、Ti、Al)其中的一種，如這些元素同時使用，則至少應(yīng)有一種元素的含量不低于規(guī)定的最小值。為改善鋼的性能，Q390、Q460級鋼可加入少量Mo元素。有時還在鋼中加入少量稀土元素，以消除鋼中有害雜質(zhì)，改善夾雜物形狀及分布，減弱其冷脆性。