鋼實(shi)質是一種合金,主要成分是鐵(tie)和少量(liang)碳,還(huan)含有(you)硅、錳、磷、硫(liu)、鉻、鎳、鉬、鎢和釩等微量(liang)元素。


鋼的分(fen)類如圖3-1所示(shi)。


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常見鋼(gang)的簡介見表3-2。



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合金鋼(gang)(Alloy Steel)介紹如下:


1. 不銹(xiu)鋼(Stainless Steel)


  不銹鋼(gang)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. 奧氏體型不銹鋼(Austenitic Snless Steel)。


   奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)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(包(bao)括奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)型(xing)、奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)-鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)型(xing)、鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)型(xing)、馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)型(xing)和沉淀硬化型(xing))的表示方法按GB221標準規定如下:除含(han)碳(tan)(tan)(tan)量(liang)的表示方法不同(tong)外(wai),其(qi)他均(jun)(jun)與低合金鋼相同(tong)。此時的含(han)碳(tan)(tan)(tan)量(liang)以一(yi)位數字來表示,該數字為平均(jun)(jun)含(han)碳(tan)(tan)(tan)量(liang)的千分之(zhi)(zhi)幾。當平均(jun)(jun)含(han)碳(tan)(tan)(tan)量(liang)小于千分之(zhi)(zhi)一(yi)時,用“0”表示;當平均(jun)(jun)含(han)碳(tan)(tan)(tan)量(liang)小于0.03%時,用“00”表示。


   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. 奧氏體(ti)-鐵素體(ti)型不銹鋼。


   它(ta)與奧(ao)氏體(ti)型不銹(xiu)鋼一樣,具有良好的(de)(de)綜合力學性(xing)能,也具有良好的(de)(de)可焊性(xing),故常代替奧(ao)氏體(ti)型不銹(xiu)鋼用于容易發生晶間腐(fu)蝕的(de)(de)工(gong)作(zuo)環境。但(dan)該種材料制造工(gong)藝復(fu)雜,成(cheng)本較高,價格(ge)約是奧(ao)氏體(ti)型不銹(xiu)鋼的(de)(de)3~4倍,故這種材料在工(gong)程(cheng)上應用的(de)(de)并不普遍。


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


 ③. 鐵素(su)體(ti)型不銹鋼(gang)(Ferrite Stainless Steel)。


  其防腐性(xing)能不如奧氏體型(xing)不銹(xiu)鋼,焊接性(xing)能也比(bi)較差,還容易出現475℃回火脆性(xing)和σ相析出引起的脆性(xing),因此,這(zhe)種(zhong)不銹(xiu)鋼在(zai)壓(ya)力(li)管道中(zhong)應用(yong)得不多(duo),而在(zai)壓(ya)力(li)容器中(zhong)常用(yong)作復合材料的復層。


  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(xiu)鋼(Martensitic Stainless Steel)。


   其(qi)具(ju)有較高的(de)硬(ying)度(du)和耐(nai)磨(mo)性(xing),耐(nai)蝕性(xing)較弱(ruo),常(chang)用于醫療中的(de)手術刀,而壓力管(guan)道中則(ze)常(chang)用作碳素(su)鋼(gang)(gang)和鉻鉬鋼(gang)(gang)閥門的(de)閥桿和閥芯。


   GB/T 1220標準共給出了19種馬氏體不(bu)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)硬化型不銹鋼。


   沉淀硬化不銹鋼(gang)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. 低合金鋼(gang)(Low Alloy Steel)


  工程上常用的(de)低合金鋼有(you)碳錳(meng)系(xi)、碳錳(meng)釩(fan)系(xi)、鉻鉬系(xi)和鉻鉬釩(fan)系(xi)等系(xi)列。


  ①. GB/T 1591標準(zhun)給出了碳(tan)錳系(xi)和碳(tan)錳釩(fan)系(xi)低合(he)金鋼的(de)化學(xue)成(cheng)分和力學(xue)性(xing)能(neng)要求。當(dang)用(yong)于常溫及以(yi)上溫度時(shi),可用(yong)SHA、SHB或SHC級(ji);當(dang)用(yong)于-20~-40℃時(shi),可用(yong)SHD或SHE級(ji)。


  ②. GB/T 3077(《合金結構鋼》)標(biao)準(zhun)給出了(le)鉻(ge)鉬(mu)系(xi)和鉻(ge)鉬(mu)釩系(xi)低合金鋼的(de)化(hua)學成(cheng)分和機械性能要求。該(gai)標(biao)準(zhun)共列(lie)出了(le)77種材(cai)料牌(pai)號(hao),其表示方法(fa)按(an)GB/T221(《鋼鐵(tie)產品牌(pai)號(hao)表示方法(fa)》)標(biao)準(zhun)。常用的(de)鉻(ge)鉬(mu)系(xi)和鉻(ge)鉬(mu)釩系(xi)低合金鋼材(cai)料牌(pai)號(hao)有12CrMo、15CrMo、12CrlMoV等,它們常用作抗氫腐蝕、抗高(gao)(gao)(gao)溫硫(liu)(liu)或(huo)硫(liu)(liu)化(hua)氫腐蝕和耐熱(次高(gao)(gao)(gao)溫)等材(cai)料。例如,12CrMo和15CrMo常用于550℃以(yi)下的(de)高(gao)(gao)(gao)溫工況(kuang),或(huo)用于320℃以(yi)下的(de)臨氫工況(kuang);12CrlMoV常用于575℃以(yi)下的(de)高(gao)(gao)(gao)溫高(gao)(gao)(gao)壓蒸汽(qi)介質。



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


   其(qi)含(han)碳量較(jiao)高,故強度高,可焊性差,常用于(yu)螺栓、螺母材料。


   GB/T 3077標準給出(chu)了調質合金鋼的化學(xue)成分和(he)機(ji)械性能要(yao)求(qiu)。常用材料牌號(hao)有(you)40Cr、45Cr、30CrMo、30CrMoA、35CrMo、35CrMoA、25Cr2MoVA等。




4. 耐熱(re)鋼(High Resisting Steel) 


 GB1221 標準共給出了40種耐熱(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(shi)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。


   ④. 沉淀(dian)硬化型:0Cr17Ni4Cu4Nb(05Cr17Ni4Cu4Nb)、0Cr17Ni7Al(07Cr17Ni7Al)等。



5. 低(di)溫鋼(Cryogenic Service Steel) 


  我國的低溫鋼有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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