鋼(gang)實質(zhi)是(shi)一種合金,主要成分(fen)是(shi)鐵和少量碳(tan),還含有硅、錳、磷、硫、鉻、鎳、鉬(mu)、鎢和釩等(deng)微(wei)量元素(su)。
鋼的分(fen)類如圖3-1所(suo)示。
常見鋼的簡(jian)介見表3-2。
合金(jin)鋼(Alloy Steel)介紹如下(xia):
1. 不銹鋼(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(ao)氏(shi)體型不銹鋼(Austenitic Snless Steel)。
奧(ao)氏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(bu)銹鋼(包括奧(ao)氏(shi)體型(xing)、奧(ao)氏(shi)體-鐵(tie)素(su)體型(xing)、鐵(tie)素(su)體型(xing)、馬氏(shi)體型(xing)和沉淀硬化型(xing))的(de)(de)表(biao)示(shi)(shi)方法按GB221標準(zhun)規定如(ru)下:除含(han)(han)(han)碳量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)表(biao)示(shi)(shi)方法不(bu)同外(wai),其他均與低合(he)金鋼相同。此時的(de)(de)含(han)(han)(han)碳量(liang)(liang)(liang)(liang)以一(yi)位數(shu)字來表(biao)示(shi)(shi),該數(shu)字為平(ping)均含(han)(han)(han)碳量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)千分之(zhi)幾。當平(ping)均含(han)(han)(han)碳量(liang)(liang)(liang)(liang)小于千分之(zhi)一(yi)時,用(yong)“0”表(biao)示(shi)(shi);當平(ping)均含(han)(han)(han)碳量(liang)(liang)(liang)(liang)小于0.03%時,用(yong)“00”表(biao)示(shi)(shi)。
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(ti)(ti)型(xing)不銹鋼(gang)一(yi)樣,具有良好的(de)綜合力學性(xing)能,也具有良好的(de)可焊性(xing),故(gu)常代替奧(ao)氏體(ti)(ti)型(xing)不銹鋼(gang)用(yong)于容易發生晶間腐蝕的(de)工(gong)作(zuo)環(huan)境。但該種(zhong)材料制造工(gong)藝(yi)復雜(za),成(cheng)本較高,價格約是(shi)奧(ao)氏體(ti)(ti)型(xing)不銹鋼(gang)的(de)3~4倍(bei),故(gu)這種(zhong)材料在工(gong)程上應(ying)用(yong)的(de)并(bing)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(shuang)相不銹鋼的材料牌號。
③. 鐵素體(ti)型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(Ferrite Stainless Steel)。
其防腐性能(neng)不(bu)如奧氏體型不(bu)銹鋼,焊接性能(neng)也比較差,還容易出(chu)現475℃回火脆性和(he)σ相析出(chu)引起的脆性,因此,這(zhe)種不(bu)銹鋼在(zai)壓力(li)管道中(zhong)應用得(de)不(bu)多,而在(zai)壓力(li)容器中(zhong)常用作復(fu)合材料的復(fu)層。
GB/T 1220標準共給出了7種鐵素體(ti)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(shi)體型不(bu)銹鋼(Martensitic Stainless Steel)。
其具有較(jiao)(jiao)高(gao)的硬(ying)度(du)和耐磨(mo)性,耐蝕性較(jiao)(jiao)弱,常(chang)用于(yu)醫(yi)療中的手術刀,而壓力管道中則常(chang)用作(zuo)碳素鋼(gang)和鉻鉬鋼(gang)閥(fa)(fa)門(men)的閥(fa)(fa)桿和閥(fa)(fa)芯。
GB/T 1220標準共給出了19種馬氏體不銹鋼的材料牌號,而常用的材料牌號有1Cr13(12Cr13)、2Cr13(20Cr13)、3Cr13(30Cr13)等。
⑤. 沉淀硬(ying)化型不銹鋼。
沉淀硬化不銹(xiu)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)
工程上(shang)常用的低合金鋼有(you)碳錳系(xi)、碳錳釩系(xi)、鉻鉬(mu)系(xi)和(he)鉻鉬(mu)釩系(xi)等系(xi)列。
①. GB/T 1591標準給出了碳錳(meng)系和(he)碳錳(meng)釩系低合金鋼的化學成分(fen)和(he)力學性(xing)能(neng)要求。當(dang)用(yong)于常溫及以上溫度(du)時,可用(yong)SHA、SHB或SHC級;當(dang)用(yong)于-20~-40℃時,可用(yong)SHD或SHE級。
②. GB/T 3077(《合金結(jie)構(gou)鋼(gang)》)標(biao)準給出了鉻鉬(mu)系和(he)(he)鉻鉬(mu)釩(fan)系低合金鋼(gang)的(de)(de)化學成分和(he)(he)機械性能要求。該標(biao)準共列出了77種材(cai)料牌號,其(qi)表示(shi)方法(fa)按GB/T221(《鋼(gang)鐵產品牌號表示(shi)方法(fa)》)標(biao)準。常(chang)(chang)用(yong)的(de)(de)鉻鉬(mu)系和(he)(he)鉻鉬(mu)釩(fan)系低合金鋼(gang)材(cai)料牌號有12CrMo、15CrMo、12CrlMoV等(deng),它們(men)常(chang)(chang)用(yong)作抗氫腐(fu)蝕、抗高(gao)溫(wen)硫或硫化氫腐(fu)蝕和(he)(he)耐熱(次高(gao)溫(wen))等(deng)材(cai)料。例如,12CrMo和(he)(he)15CrMo常(chang)(chang)用(yong)于550℃以下的(de)(de)高(gao)溫(wen)工(gong)(gong)況,或用(yong)于320℃以下的(de)(de)臨氫工(gong)(gong)況;12CrlMoV常(chang)(chang)用(yong)于575℃以下的(de)(de)高(gao)溫(wen)高(gao)壓(ya)蒸汽介質(zhi)。
3. 調質合(he)金鋼(Quenching and Tempering Steel)
其含碳量(liang)較高,故強(qiang)度高,可焊(han)性差,常用于(yu)螺(luo)栓(shuan)、螺(luo)母材料。
GB/T 3077標準(zhun)給出(chu)了調質合金鋼的化學成分和機械性能要求(qiu)。常用材(cai)料牌號有40Cr、45Cr、30CrMo、30CrMoA、35CrMo、35CrMoA、25Cr2MoVA等。
4. 耐(nai)熱鋼(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(xing):00Cr12(022Cr12)、0Cr13A1(06Cr13Al)等。
③ .馬氏體(ti)型(xing):1Cr5Mo(12Cr5Mo)、1Cr13(12Cr13)、2Cr13(20Cr13)、等。
④. 沉(chen)淀硬化(hua)型(xing):0Cr17Ni4Cu4Nb(05Cr17Ni4Cu4Nb)、0Cr17Ni7Al(07Cr17Ni7Al)等(deng)。
5. 低溫鋼(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。