鋼實質是一種合金,主要成分是鐵(tie)和少(shao)量(liang)碳,還含有硅(gui)、錳(meng)、磷、硫、鉻、鎳、鉬(mu)、鎢和釩(fan)等微量(liang)元素。


鋼的分類如圖3-1所示。


圖 1.jpg


常見(jian)鋼的簡(jian)介見(jian)表3-2。



2.jpg


合金鋼(Alloy Steel)介紹如下:


1. 不(bu)銹(xiu)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. 奧氏體型不(bu)銹鋼(gang)(Austenitic Snless Steel)。


   奧氏(shi)體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(包括(kuo)奧(ao)(ao)氏(shi)體型(xing)(xing)、奧(ao)(ao)氏(shi)體-鐵素(su)體型(xing)(xing)、鐵素(su)體型(xing)(xing)、馬氏(shi)體型(xing)(xing)和(he)沉(chen)淀硬(ying)化型(xing)(xing))的(de)表示方法按GB221標準(zhun)規定(ding)如下:除含(han)(han)碳量(liang)(liang)的(de)表示方法不同外,其他均與低合金鋼相同。此時(shi)的(de)含(han)(han)碳量(liang)(liang)以一(yi)位數(shu)字來表示,該數(shu)字為平(ping)均含(han)(han)碳量(liang)(liang)的(de)千分(fen)之幾。當平(ping)均含(han)(han)碳量(liang)(liang)小于千分(fen)之一(yi)時(shi),用“0”表示;當平(ping)均含(han)(han)碳量(liang)(liang)小于0.03%時(shi),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-鐵素體型不銹鋼。


   它與奧(ao)氏體型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼一樣,具有良好的(de)(de)綜合力學性能,也(ye)具有良好的(de)(de)可焊性,故常代替奧(ao)氏體型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼用于容易發生(sheng)晶間腐蝕的(de)(de)工作環境。但該(gai)種材(cai)料制造工藝復雜,成本(ben)較(jiao)高,價格約是奧(ao)氏體型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)3~4倍,故這種材(cai)料在工程上應用的(de)(de)并(bing)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(bu)銹鋼的材料牌號。


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


  其防腐性能不如奧(ao)氏體型不銹鋼,焊接性能也比較差,還(huan)容(rong)易出(chu)現475℃回火脆(cui)性和σ相(xiang)析出(chu)引起(qi)的(de)脆(cui)性,因此,這種不銹鋼在(zai)壓(ya)力管道中(zhong)應用(yong)得不多,而在(zai)壓(ya)力容(rong)器中(zhong)常(chang)用(yong)作復合材料的(de)復層(ceng)。


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


 ④. 馬(ma)氏體型不銹鋼(Martensitic Stainless Steel)。


   其具有(you)較高的硬度(du)和(he)耐磨性,耐蝕性較弱,常(chang)用(yong)于醫療(liao)中的手(shou)術刀,而壓力管(guan)道中則(ze)常(chang)用(yong)作碳素鋼和(he)鉻鉬(mu)鋼閥門的閥桿和(he)閥芯(xin)。


   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. 沉淀硬化型不銹鋼。


   沉淀硬化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. 低合(he)金鋼(gang)(Low Alloy Steel)


  工程上常用(yong)的(de)低合(he)金鋼有碳錳系、碳錳釩系、鉻(ge)鉬(mu)系和鉻(ge)鉬(mu)釩系等系列。


  ①. GB/T 1591標準給出了碳(tan)錳系(xi)和碳(tan)錳釩系(xi)低合金鋼的化學成分和力學性(xing)能要求。當用于常溫(wen)及(ji)以(yi)上溫(wen)度(du)時(shi),可用SHA、SHB或(huo)SHC級;當用于-20~-40℃時(shi),可用SHD或(huo)SHE級。


  ②. GB/T 3077(《合金結構鋼(gang)(gang)》)標準(zhun)(zhun)給出了鉻鉬(mu)系(xi)和(he)鉻鉬(mu)釩系(xi)低合金鋼(gang)(gang)的(de)(de)化(hua)學成分(fen)和(he)機械性能(neng)要求。該標準(zhun)(zhun)共(gong)列出了77種材(cai)料(liao)牌號,其表示方法按GB/T221(《鋼(gang)(gang)鐵產品牌號表示方法》)標準(zhun)(zhun)。常(chang)(chang)用的(de)(de)鉻鉬(mu)系(xi)和(he)鉻鉬(mu)釩系(xi)低合金鋼(gang)(gang)材(cai)料(liao)牌號有12CrMo、15CrMo、12CrlMoV等,它們常(chang)(chang)用作抗氫(qing)(qing)(qing)腐蝕(shi)、抗高(gao)溫(wen)硫或硫化(hua)氫(qing)(qing)(qing)腐蝕(shi)和(he)耐熱(次高(gao)溫(wen))等材(cai)料(liao)。例如(ru),12CrMo和(he)15CrMo常(chang)(chang)用于(yu)550℃以下的(de)(de)高(gao)溫(wen)工(gong)(gong)況(kuang),或用于(yu)320℃以下的(de)(de)臨氫(qing)(qing)(qing)工(gong)(gong)況(kuang);12CrlMoV常(chang)(chang)用于(yu)575℃以下的(de)(de)高(gao)溫(wen)高(gao)壓蒸(zheng)汽介質(zhi)。



3. 調質(zhi)合(he)金鋼(Quenching and Tempering Steel)


   其含碳量較高,故強度高,可焊(han)性差,常用于螺栓、螺母材料。


   GB/T 3077標準給出(chu)了調質(zhi)合金鋼的化學成分和機械性(xing)能要求。常(chang)用材(cai)料牌(pai)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種耐熱(re)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(xing):0Cr18Ni9(304)(06Cr19Ni10)、0Cr17Ni12Mo2(316)(06Cr17Ni12Mo2)等。


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


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


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



5. 低溫(wen)鋼(gang)(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。


3.jpg