低合金高強度結構鋼是在碳素結構鋼的基礎上加入少量合金元素(合金元素總量WMe<3%)而得到的鋼。這類鋼比碳素結構鋼的強度要高10%～30%，低合金高強度結構鋼牌號的表示方法是由代表屈服強度的漢語拼音字母(Q)、屈服強度數(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度結構鋼中有害元素（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，代表屈服強度為390MPa、質(zhì)量等級為A級的低合金高強度結構鋼。

合金元素在低合金高強度結構鋼中起的作用有：固溶強化、細化鐵素體晶粒、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)固溶強化  

在低合金高強度結構鋼中最常用的固溶強化元素是錳和硅。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)量分數(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化元素。

(2)細化晶粒 

 加入強碳化物形成元素如鈦、鈮、釩等都可以達到細化晶粒的目的。鈦和鈮的碳化物直到加熱溫度達到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)生細的鐵素體晶粒和細珠光體。

(3)彌散強化  

加入微量的強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，沉淀的碳（氮）化物微細顆粒使鐵素體抵抗塑性變形的能力增大，使鋼的強度進一步提高。

(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當靠增加含碳量來增多珠光體量去達到強化的目的。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，一般都應按規(guī)定在0. 05%（質(zhì)量分數(shù)）以下。對于含磷量高的鋼種，就應當采取緩冷措施，防止過激的冷卻。對合金含量高的鋼也應緩冷。

經(jīng)驗指出，焊接后熱影響區(qū)硬度達到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?shù)墓に嚧胧?，如焊前預熱、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)量分數(shù)為1. 6%時，就相當于含碳0. 25%，這時鋼中的碳的質(zhì)量分數(shù)本身就不應當超過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)量分數(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)量分數(shù)一般是0.2%~0.4%；為了進一步提高耐大氣腐蝕的性能，在含銅的基礎上再加入磷，常用質(zhì)量分數(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?？傊?，低合金高強度結構鋼碳的質(zhì)量分數(shù)較低，一般控制在wc<0.1%，WMn=0.8%~1.7%，含硅量比碳素結構鋼高（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。