鋼實(shi)質是一(yi)種合金,主(zhu)要成(cheng)分是鐵和少量碳,還含有硅、錳、磷、硫、鉻、鎳、鉬、鎢和釩(fan)等微量元素。


鋼的分(fen)類如圖(tu)3-1所示(shi)。


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常見鋼的簡(jian)介見表(biao)3-2。



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合金鋼(Alloy Steel)介紹如(ru)下:


1. 不銹鋼(gang)(Stainless Steel)


  不(bu)銹鋼含有大量的合金元素,故其耐熱、耐蝕等性能大大優于碳素鋼和低合金鋼,但隨之而來的是其價格也遠遠高于碳素鋼和低合金鋼。按不銹鋼使用狀態的金相組織,可分為奧氏體型、奧氏體-鐵素體型、鐵素體型、馬氏體型和沉淀硬化型不銹鋼五類。


 ①. 奧氏體型不銹(xiu)鋼(Austenitic Snless Steel)。


   奧氏體(ti)不銹鋼具有良好的綜合力學性能,也具有良好的可焊性,故工程上應用很廣泛,但其價格較高,約是碳鋼材料的10倍,是普通合金鋼的近4倍,故不是必須使用時就不要輕易選用。


  不銹鋼(gang)(包(bao)括奧氏體(ti)型(xing)、奧氏體(ti)-鐵素體(ti)型(xing)、鐵素體(ti)型(xing)、馬氏體(ti)型(xing)和沉淀硬化型(xing))的表(biao)示方法(fa)按GB221標準規定(ding)如下:除含(han)(han)碳量(liang)(liang)的表(biao)示方法(fa)不同外,其他均(jun)(jun)與低合金鋼(gang)相同。此(ci)時(shi)的含(han)(han)碳量(liang)(liang)以(yi)一(yi)位數字(zi)來表(biao)示,該數字(zi)為平(ping)均(jun)(jun)含(han)(han)碳量(liang)(liang)的千分之幾。當(dang)平(ping)均(jun)(jun)含(han)(han)碳量(liang)(liang)小于千分之一(yi)時(shi),用(yong)(yong)“0”表(biao)示;當(dang)平(ping)均(jun)(jun)含(han)(han)碳量(liang)(liang)小于0.03%時(shi),用(yong)(yong)“00”表(biao)示。


   GB/T 1220 標準共給出了28種奧氏體不銹鋼的材料牌號,而常用的材料牌號有0Cr18Ni9(304) (06Cr19Ni10)、00Cr19Ni10(304L)(022Cr19Ni10)、0Cr17Ni12Mo2(316)(06Cr17Ni12Mo2)、00Cr17Ni14Mo2(316L)(022Cr17Ni12Mo2)等。


 ②. 奧氏(shi)體-鐵素體型(xing)不銹(xiu)鋼。


   它與奧(ao)氏(shi)體型不(bu)(bu)銹鋼一樣(yang),具有(you)良好的(de)綜合力學(xue)性(xing)能,也具有(you)良好的(de)可焊性(xing),故常代替(ti)奧(ao)氏(shi)體型不(bu)(bu)銹鋼用于容易發生晶間(jian)腐蝕的(de)工(gong)作環境。但該(gai)種材料制(zhi)造(zao)工(gong)藝復雜,成本較高,價格約是(shi)奧(ao)氏(shi)體型不(bu)(bu)銹鋼的(de)3~4倍,故這種材料在工(gong)程上應(ying)用的(de)并不(bu)(bu)普遍(bian)。


  GB/T 1220 標準給出了 1Cr18Ni11Si4AlTi (14Cr18Ni11Si4AlTi)、00Cr18Ni5Mo3Si2(022Cr19Ni5Mo3Si2N)、022Cr22Ni5Mo3N等共6種奧氏體-鐵素體型雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)的材料牌號。


 ③. 鐵素體型不銹鋼(gang)(Ferrite Stainless Steel)。


  其防(fang)腐性能(neng)不如奧氏(shi)體型不銹鋼(gang),焊(han)接性能(neng)也(ye)比較差,還容易出(chu)現475℃回火脆性和σ相析出(chu)引起的脆性,因(yin)此,這(zhe)種不銹鋼(gang)在壓力管道中(zhong)應用得不多,而在壓力容器中(zhong)常用作(zuo)復(fu)(fu)合材料的復(fu)(fu)層。


  GB/T 1220標準共給出了7種鐵素體不銹鋼的材料牌號,而常用的材料牌號有00Cr12(022Cr12)和0Cr13Al(06Cr13Al)。


 ④. 馬氏體型不(bu)銹鋼(gang)(Martensitic Stainless Steel)。


   其具有較(jiao)高的硬度和(he)耐磨(mo)性,耐蝕性較(jiao)弱,常用于醫(yi)療中的手(shou)術刀,而壓力管道(dao)中則常用作碳(tan)素鋼和(he)鉻鉬鋼閥(fa)門的閥(fa)桿和(he)閥(fa)芯。


   GB/T 1220標準共給出了19種馬氏體(ti)不銹鋼的材料牌號,而常用的材料牌號有1Cr13(12Cr13)、2Cr13(20Cr13)、3Cr13(30Cr13)等。


 ⑤. 沉淀(dian)硬(ying)化型不銹鋼。


   沉淀硬(ying)化(hua)不(bu)銹鋼是指可以進行沉淀硬化處理的奧氏體或馬氏體型不銹鋼。這種不銹鋼有很高的強度和硬度,其耐蝕性則接近于奧氏體型不銹鋼,在壓力管道中它常用作螺栓和螺母材料。


   GB/T 1220標準給出了05Cr15Ni5Cu4Nb、0Cr17Ni4Cu4Nb(05Cr17Ni4Cu4Nb)、0Cr17Ni7Al (07Cr17Ni7Al)、0Cr15Ni7Mo2A1(07Cr15Ni7Mo2Al)共4種沉淀硬化型不銹鋼的材料牌號。



2. 低合(he)金鋼(Low Alloy Steel)


  工(gong)程(cheng)上常用的低合(he)金(jin)鋼有碳錳(meng)(meng)系、碳錳(meng)(meng)釩系、鉻鉬(mu)系和鉻鉬(mu)釩系等系列。


  ①. GB/T 1591標準給出了碳錳(meng)系和(he)碳錳(meng)釩(fan)系低合金鋼的化學成(cheng)分和(he)力學性能要求(qiu)。當(dang)用(yong)于(yu)常溫(wen)及以(yi)上溫(wen)度時,可(ke)用(yong)SHA、SHB或(huo)SHC級(ji);當(dang)用(yong)于(yu)-20~-40℃時,可(ke)用(yong)SHD或(huo)SHE級(ji)。


  ②. GB/T 3077(《合(he)金結(jie)構鋼》)標(biao)(biao)準給出了鉻(ge)鉬系和(he)鉻(ge)鉬釩(fan)系低合(he)金鋼的(de)化學(xue)成分和(he)機械性(xing)能要(yao)求。該標(biao)(biao)準共列出了77種(zhong)材料(liao)牌(pai)號,其表示方(fang)(fang)法按GB/T221(《鋼鐵產品(pin)牌(pai)號表示方(fang)(fang)法》)標(biao)(biao)準。常(chang)用(yong)(yong)的(de)鉻(ge)鉬系和(he)鉻(ge)鉬釩(fan)系低合(he)金鋼材料(liao)牌(pai)號有12CrMo、15CrMo、12CrlMoV等,它們常(chang)用(yong)(yong)作抗氫腐(fu)蝕(shi)、抗高(gao)溫硫或硫化氫腐(fu)蝕(shi)和(he)耐熱(次高(gao)溫)等材料(liao)。例(li)如(ru),12CrMo和(he)15CrMo常(chang)用(yong)(yong)于550℃以下(xia)的(de)高(gao)溫工況,或用(yong)(yong)于320℃以下(xia)的(de)臨氫工況;12CrlMoV常(chang)用(yong)(yong)于575℃以下(xia)的(de)高(gao)溫高(gao)壓蒸汽介(jie)質(zhi)。



3. 調質合金(jin)鋼(Quenching and Tempering Steel)


   其含碳量較高(gao),故強度高(gao),可焊(han)性差(cha),常用(yong)于螺栓、螺母材料。


   GB/T 3077標(biao)準給(gei)出了調質合金鋼(gang)的化(hua)學成分和(he)機(ji)械性能要求。常用(yong)材料牌號有40Cr、45Cr、30CrMo、30CrMoA、35CrMo、35CrMoA、25Cr2MoVA等。




4. 耐熱鋼(High Resisting Steel) 


 GB1221 標準共給出了40種耐(nai)熱(re)鋼的材料牌號。大多數不銹鋼都可用作耐熱鋼。工程上常用的耐熱鋼材料牌號如下。


   ①. 奧氏體型:0Cr18Ni9(304)(06Cr19Ni10)、0Cr17Ni12Mo2(316)(06Cr17Ni12Mo2)等。


   ②. 鐵素體型:00Cr12(022Cr12)、0Cr13A1(06Cr13Al)等(deng)。


   ③ .馬氏體型:1Cr5Mo(12Cr5Mo)、1Cr13(12Cr13)、2Cr13(20Cr13)、等(deng)。


   ④. 沉(chen)淀硬化(hua)型:0Cr17Ni4Cu4Nb(05Cr17Ni4Cu4Nb)、0Cr17Ni7Al(07Cr17Ni7Al)等(deng)。



5. 低溫鋼(gang)(Cryogenic Service Steel) 


  我國的低溫鋼(gang)有16Mn、09Mn2V、06AlCu、06MnNb等,或者用奧氏體不銹鋼,但前者一般適應的低溫溫度不宜太低,而奧氏體不銹鋼又比較貴,故這里介紹ASTM中常用的低溫鋼,即鎳(Ni)鋼。常用鎳鋼的化學成分和力學性能見表3-3。


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