鋼實(shi)質(zhi)是一(yi)種合金,主要(yao)成分是鐵和(he)少(shao)量碳,還(huan)含有(you)硅、錳、磷、硫(liu)、鉻(ge)、鎳、鉬、鎢(wu)和(he)釩等(deng)微量元素。
鋼的分(fen)類(lei)如圖3-1所示。

常見(jian)鋼的簡(jian)介見(jian)表3-2。

合金(jin)鋼(gang)(Alloy Steel)介紹如下:
1. 不(bu)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. 奧氏體型不銹鋼(Austenitic Snless Steel)。
奧(ao)氏(shi)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(包(bao)括奧氏(shi)體(ti)型(xing)(xing)、奧氏(shi)體(ti)-鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)型(xing)(xing)、鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)型(xing)(xing)、馬氏(shi)體(ti)型(xing)(xing)和沉淀硬化型(xing)(xing))的(de)表(biao)(biao)示方(fang)法按GB221標準規定如下:除含碳(tan)(tan)(tan)量(liang)的(de)表(biao)(biao)示方(fang)法不同外,其他(ta)均與低合金鋼相同。此時的(de)含碳(tan)(tan)(tan)量(liang)以一位數字來(lai)表(biao)(biao)示,該數字為平均含碳(tan)(tan)(tan)量(liang)的(de)千分之幾。當(dang)平均含碳(tan)(tan)(tan)量(liang)小(xiao)于千分之一時,用“0”表(biao)(biao)示;當(dang)平均含碳(tan)(tan)(tan)量(liang)小(xiao)于0.03%時,用“00”表(biao)(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(ti)-鐵素體(ti)型不(bu)銹鋼。
它與奧(ao)氏體(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼一樣(yang),具(ju)有良(liang)好的(de)綜合力學性能,也具(ju)有良(liang)好的(de)可焊性,故常(chang)代替奧(ao)氏體(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼用于容(rong)易發生晶間腐蝕(shi)的(de)工作環境。但該(gai)種材(cai)料制造(zao)工藝復雜,成本(ben)較高,價格約是奧(ao)氏體(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)3~4倍,故這種材(cai)料在工程上應用的(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(tie)素體(ti)型不銹鋼(Ferrite Stainless Steel)。
其防腐(fu)性(xing)能不(bu)如奧(ao)氏體型(xing)不(bu)銹鋼,焊接(jie)性(xing)能也比較(jiao)差,還容易出現(xian)475℃回(hui)火脆(cui)性(xing)和σ相(xiang)析(xi)出引起的脆(cui)性(xing),因此,這種(zhong)不(bu)銹鋼在壓(ya)力(li)管道中(zhong)應用得不(bu)多,而(er)在壓(ya)力(li)容器(qi)中(zhong)常用作(zuo)復(fu)(fu)合(he)材料的復(fu)(fu)層。
GB/T 1220標準共給出了7種鐵素(su)體不(bu)銹鋼(gang)的材料牌號,而常用的材料牌號有00Cr12(022Cr12)和0Cr13Al(06Cr13Al)。
④. 馬氏體(ti)型不銹鋼(gang)(Martensitic Stainless Steel)。
其具有較(jiao)高的(de)硬度和耐磨(mo)性,耐蝕性較(jiao)弱(ruo),常用于(yu)醫(yi)療中(zhong)(zhong)的(de)手術(shu)刀,而壓力管道中(zhong)(zhong)則常用作碳素鋼和鉻(ge)鉬鋼閥門的(de)閥桿和閥芯(xin)。
GB/T 1220標準共給出了19種馬氏體(ti)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(hua)型不銹鋼。
沉淀(dian)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(di)合金鋼(Low Alloy Steel)
工程上(shang)常用(yong)的(de)低合金鋼有碳(tan)錳系(xi)、碳(tan)錳釩系(xi)、鉻(ge)鉬系(xi)和鉻(ge)鉬釩系(xi)等系(xi)列。
①. GB/T 1591標準給出(chu)了碳(tan)錳系和碳(tan)錳釩系低合金(jin)鋼的化學(xue)成(cheng)分和力學(xue)性能要求。當用(yong)(yong)于常溫(wen)及以上溫(wen)度時,可(ke)用(yong)(yong)SHA、SHB或SHC級;當用(yong)(yong)于-20~-40℃時,可(ke)用(yong)(yong)SHD或SHE級。
②. GB/T 3077(《合(he)金結構(gou)鋼(gang)(gang)》)標(biao)準給(gei)出了鉻(ge)(ge)鉬(mu)(mu)(mu)系和(he)(he)鉻(ge)(ge)鉬(mu)(mu)(mu)釩系低合(he)金鋼(gang)(gang)的(de)(de)化學(xue)成(cheng)分(fen)和(he)(he)機械性能(neng)要求。該標(biao)準共列出了77種材(cai)料(liao)牌(pai)號(hao),其表(biao)示方(fang)法按GB/T221(《鋼(gang)(gang)鐵產品牌(pai)號(hao)表(biao)示方(fang)法》)標(biao)準。常(chang)(chang)用(yong)的(de)(de)鉻(ge)(ge)鉬(mu)(mu)(mu)系和(he)(he)鉻(ge)(ge)鉬(mu)(mu)(mu)釩系低合(he)金鋼(gang)(gang)材(cai)料(liao)牌(pai)號(hao)有12CrMo、15CrMo、12CrlMoV等(deng)(deng),它(ta)們常(chang)(chang)用(yong)作抗氫(qing)腐(fu)蝕(shi)、抗高(gao)溫(wen)硫(liu)或硫(liu)化氫(qing)腐(fu)蝕(shi)和(he)(he)耐熱(次高(gao)溫(wen))等(deng)(deng)材(cai)料(liao)。例如(ru),12CrMo和(he)(he)15CrMo常(chang)(chang)用(yong)于550℃以(yi)下(xia)的(de)(de)高(gao)溫(wen)工況,或用(yong)于320℃以(yi)下(xia)的(de)(de)臨氫(qing)工況;12CrlMoV常(chang)(chang)用(yong)于575℃以(yi)下(xia)的(de)(de)高(gao)溫(wen)高(gao)壓蒸汽介(jie)質。
3. 調(diao)質合(he)金鋼(gang)(Quenching and Tempering Steel)
其含碳量(liang)較高,故強度(du)高,可焊性(xing)差,常用于螺(luo)(luo)栓、螺(luo)(luo)母材料。
GB/T 3077標準(zhun)給出了(le)調質合金(jin)鋼的化(hua)學(xue)成分和機械性能要(yao)求。常用材(cai)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(ti)型(xing):0Cr18Ni9(304)(06Cr19Ni10)、0Cr17Ni12Mo2(316)(06Cr17Ni12Mo2)等。
②. 鐵素體型:00Cr12(022Cr12)、0Cr13A1(06Cr13Al)等。
③ .馬氏體型(xing):1Cr5Mo(12Cr5Mo)、1Cr13(12Cr13)、2Cr13(20Cr13)、等。
④. 沉淀硬化型(xing):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。


