鋼實質(zhi)是一種合金(jin),主要成分是鐵和少量碳(tan),還含有硅(gui)、錳、磷、硫、鉻、鎳(nie)、鉬、鎢和釩等微量元素。
鋼的(de)分類如圖3-1所示。

常見鋼的簡介見表3-2。

合金鋼(Alloy Steel)介紹如下:
1. 不銹鋼(Stainless Steel)
不銹(xiu)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)。
奧氏體(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(bu)銹鋼(gang)(包括(kuo)奧氏(shi)(shi)體型、奧氏(shi)(shi)體-鐵素體型、鐵素體型、馬氏(shi)(shi)體型和沉淀(dian)硬(ying)化型)的(de)表(biao)示(shi)(shi)方法按(an)GB221標準(zhun)規定如下:除含碳(tan)(tan)(tan)量(liang)的(de)表(biao)示(shi)(shi)方法不(bu)同外,其他(ta)均(jun)與低合(he)金鋼(gang)相(xiang)同。此(ci)時的(de)含碳(tan)(tan)(tan)量(liang)以一位數字來(lai)表(biao)示(shi)(shi),該數字為平均(jun)含碳(tan)(tan)(tan)量(liang)的(de)千分之幾。當(dang)平均(jun)含碳(tan)(tan)(tan)量(liang)小于(yu)千分之一時,用“0”表(biao)示(shi)(shi);當(dang)平均(jun)含碳(tan)(tan)(tan)量(liang)小于(yu)0.03%時,用“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(tie)素體型不銹鋼。
它與奧(ao)氏體型(xing)(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)一樣,具有良好(hao)的綜合力(li)學性(xing)能,也具有良好(hao)的可焊性(xing),故(gu)常代替奧(ao)氏體型(xing)(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)用于容(rong)易發生晶間腐蝕的工(gong)作(zuo)環境。但該種材料(liao)制造(zao)工(gong)藝復(fu)雜(za),成本較高,價格約是奧(ao)氏體型(xing)(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的3~4倍,故(gu)這種材料(liao)在工(gong)程上應用的并不(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(xiang)不銹(xiu)鋼的材料牌號。
③. 鐵素體型不銹鋼(Ferrite Stainless Steel)。
其防腐性能不如(ru)奧氏體型不銹鋼,焊接性能也比較(jiao)差,還(huan)容易出(chu)現(xian)475℃回火脆性和σ相(xiang)析(xi)出(chu)引起的脆性,因(yin)此,這種不銹鋼在(zai)壓力管(guan)道中(zhong)應用得不多,而(er)在(zai)壓力容器中(zhong)常用作復(fu)合材料的復(fu)層(ceng)。
GB/T 1220標準共給出了7種鐵素(su)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(ma)氏體型不銹鋼(Martensitic Stainless Steel)。
其具有較高的(de)硬(ying)度和耐磨性,耐蝕性較弱(ruo),常用(yong)于醫療中(zhong)的(de)手術刀,而壓力管道(dao)中(zhong)則常用(yong)作碳素鋼和鉻鉬鋼閥(fa)門的(de)閥(fa)桿(gan)和閥(fa)芯。
GB/T 1220標準共給出了19種馬氏體不銹(xiu)鋼(gang)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(gong)程上常用的低合金鋼有碳錳系(xi)、碳錳釩(fan)系(xi)、鉻鉬系(xi)和鉻鉬釩(fan)系(xi)等系(xi)列(lie)。
①. GB/T 1591標準給出了碳錳系和碳錳釩系低合金鋼的化學(xue)成分(fen)和力學(xue)性(xing)能要求。當用于常溫及(ji)以上溫度時,可(ke)用SHA、SHB或(huo)(huo)SHC級;當用于-20~-40℃時,可(ke)用SHD或(huo)(huo)SHE級。
②. GB/T 3077(《合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)結構鋼》)標準給出了(le)鉻(ge)(ge)(ge)鉬系(xi)和(he)(he)鉻(ge)(ge)(ge)鉬釩(fan)系(xi)低(di)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)鋼的化(hua)學(xue)成分和(he)(he)機械(xie)性能要求。該標準共列出了(le)77種材(cai)料牌(pai)號,其表示方(fang)法按GB/T221(《鋼鐵(tie)產品牌(pai)號表示方(fang)法》)標準。常(chang)用(yong)的鉻(ge)(ge)(ge)鉬系(xi)和(he)(he)鉻(ge)(ge)(ge)鉬釩(fan)系(xi)低(di)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)鋼材(cai)料牌(pai)號有12CrMo、15CrMo、12CrlMoV等,它(ta)們(men)常(chang)用(yong)作(zuo)抗(kang)(kang)氫(qing)腐(fu)蝕、抗(kang)(kang)高溫(wen)硫或(huo)硫化(hua)氫(qing)腐(fu)蝕和(he)(he)耐熱(次高溫(wen))等材(cai)料。例如,12CrMo和(he)(he)15CrMo常(chang)用(yong)于(yu)550℃以(yi)下(xia)的高溫(wen)工況(kuang),或(huo)用(yong)于(yu)320℃以(yi)下(xia)的臨氫(qing)工況(kuang);12CrlMoV常(chang)用(yong)于(yu)575℃以(yi)下(xia)的高溫(wen)高壓(ya)蒸汽(qi)介(jie)質。
3. 調質合金鋼(gang)(Quenching and Tempering Steel)
其(qi)含碳量較高,故強度(du)高,可焊性差(cha),常用于螺(luo)栓、螺(luo)母材料。
GB/T 3077標(biao)準給出(chu)了調質合金(jin)鋼的(de)化學成分(fen)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(ao)氏體(ti)型:0Cr18Ni9(304)(06Cr19Ni10)、0Cr17Ni12Mo2(316)(06Cr17Ni12Mo2)等(deng)。
②. 鐵(tie)素體型:00Cr12(022Cr12)、0Cr13A1(06Cr13Al)等。
③ .馬氏體(ti)型:1Cr5Mo(12Cr5Mo)、1Cr13(12Cr13)、2Cr13(20Cr13)、等(deng)。
④. 沉淀硬(ying)化型:0Cr17Ni4Cu4Nb(05Cr17Ni4Cu4Nb)、0Cr17Ni7Al(07Cr17Ni7Al)等。
5. 低溫(wen)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。


