鋼實質是一(yi)種合金,主要成分是鐵和少量(liang)碳,還含有硅、錳、磷、硫、鉻、鎳(nie)、鉬、鎢和釩等微(wei)量(liang)元素。


鋼的分類(lei)如圖3-1所示。


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常見鋼的簡介見表(biao)3-2。



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合金鋼(Alloy Steel)介紹如下(xia):


1. 不銹鋼(Stainless Steel)


  不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(ao)氏體型不銹(xiu)鋼(Austenitic Snless Steel)。


   奧氏體不銹(xiu)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(包括奧氏(shi)體(ti)型(xing)(xing)、奧氏(shi)體(ti)-鐵素(su)體(ti)型(xing)(xing)、鐵素(su)體(ti)型(xing)(xing)、馬氏(shi)體(ti)型(xing)(xing)和沉淀硬(ying)化型(xing)(xing))的(de)(de)表(biao)示方法(fa)按GB221標準規定如下:除含(han)碳量的(de)(de)表(biao)示方法(fa)不同(tong)外,其(qi)他均(jun)與低合(he)金鋼相同(tong)。此時(shi)的(de)(de)含(han)碳量以(yi)一位數字來(lai)表(biao)示,該(gai)數字為(wei)平均(jun)含(han)碳量的(de)(de)千分之幾。當平均(jun)含(han)碳量小于千分之一時(shi),用“0”表(biao)示;當平均(jun)含(han)碳量小于0.03%時(shi),用“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. 奧氏體-鐵素(su)體型不銹鋼。


   它與奧氏體(ti)型不(bu)銹鋼一樣,具(ju)有良好的(de)綜合(he)力(li)學性能,也具(ju)有良好的(de)可焊(han)性,故常代替奧氏體(ti)型不(bu)銹鋼用于(yu)容易發生晶間腐蝕的(de)工(gong)作環境。但(dan)該(gai)種(zhong)(zhong)材(cai)料制造工(gong)藝(yi)復雜,成本(ben)較高,價格約是(shi)奧氏體(ti)型不(bu)銹鋼的(de)3~4倍(bei),故這種(zhong)(zhong)材(cai)料在工(gong)程上應(ying)用的(de)并不(bu)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. 鐵素體型不銹鋼(gang)(Ferrite Stainless Steel)。


  其(qi)防腐性能不(bu)(bu)(bu)如奧氏體(ti)型(xing)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼,焊接性能也比較差(cha),還(huan)容易出現475℃回火脆性和σ相析出引起的(de)脆性,因此,這種不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼在(zai)壓力(li)管道中應用得不(bu)(bu)(bu)多,而在(zai)壓力(li)容器(qi)中常用作復合材(cai)料的(de)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. 馬氏體型不銹(xiu)鋼(Martensitic Stainless Steel)。


   其(qi)具(ju)有(you)較高的硬度和耐(nai)磨(mo)性,耐(nai)蝕性較弱(ruo),常(chang)用于醫療中的手術刀,而(er)壓力(li)管道中則常(chang)用作碳素(su)鋼和鉻(ge)鉬(mu)鋼閥(fa)門的閥(fa)桿和閥(fa)芯。


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


 ⑤. 沉淀硬(ying)化型不銹鋼。


   沉(chen)淀硬化(hua)不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(di)合金鋼(Low Alloy Steel)


  工(gong)程上常用的低合(he)金鋼有碳錳系(xi)、碳錳釩系(xi)、鉻(ge)鉬(mu)系(xi)和(he)鉻(ge)鉬(mu)釩系(xi)等系(xi)列。


  ①. GB/T 1591標(biao)準給出(chu)了碳錳(meng)系和碳錳(meng)釩(fan)系低合金鋼的化學成(cheng)分和力學性能(neng)要求。當用(yong)于(yu)常溫及以(yi)上溫度時,可用(yong)SHA、SHB或(huo)SHC級;當用(yong)于(yu)-20~-40℃時,可用(yong)SHD或(huo)SHE級。


  ②. GB/T 3077(《合(he)(he)金結構鋼》)標(biao)準(zhun)給(gei)出了鉻鉬系(xi)和(he)(he)鉻鉬釩(fan)系(xi)低合(he)(he)金鋼的(de)(de)化學(xue)成分和(he)(he)機械性能要求(qiu)。該標(biao)準(zhun)共列出了77種材(cai)料牌(pai)號,其表示(shi)方法按GB/T221(《鋼鐵產(chan)品(pin)牌(pai)號表示(shi)方法》)標(biao)準(zhun)。常(chang)用(yong)(yong)的(de)(de)鉻鉬系(xi)和(he)(he)鉻鉬釩(fan)系(xi)低合(he)(he)金鋼材(cai)料牌(pai)號有12CrMo、15CrMo、12CrlMoV等(deng),它們常(chang)用(yong)(yong)作(zuo)抗氫腐蝕、抗高(gao)溫硫或硫化氫腐蝕和(he)(he)耐(nai)熱(re)(次高(gao)溫)等(deng)材(cai)料。例如,12CrMo和(he)(he)15CrMo常(chang)用(yong)(yong)于550℃以下(xia)的(de)(de)高(gao)溫工(gong)況(kuang),或用(yong)(yong)于320℃以下(xia)的(de)(de)臨氫工(gong)況(kuang);12CrlMoV常(chang)用(yong)(yong)于575℃以下(xia)的(de)(de)高(gao)溫高(gao)壓(ya)蒸汽介質。



3. 調質合金鋼(gang)(Quenching and Tempering Steel)


   其含(han)碳量較高,故強度高,可(ke)焊(han)性差,常(chang)用于螺(luo)栓、螺(luo)母材料(liao)。


   GB/T 3077標準給出了調質(zhi)合(he)金鋼的化學(xue)成分和機械性(xing)能要求。常用材料牌號有40Cr、45Cr、30CrMo、30CrMoA、35CrMo、35CrMoA、25Cr2MoVA等。




4. 耐熱(re)鋼(gang)(High Resisting Steel) 


 GB1221 標準共給出了40種耐熱鋼(gang)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。


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


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



5. 低溫鋼(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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