鋼實質是一種合金,主(zhu)要成分是鐵(tie)和少量碳,還(huan)含有硅、錳、磷、硫、鉻、鎳、鉬(mu)、鎢和釩等微(wei)量元素。


鋼的分類(lei)如圖3-1所示(shi)。


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常見(jian)鋼的簡(jian)介見(jian)表3-2。



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合(he)金鋼(Alloy Steel)介(jie)紹如下:


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. 奧氏體型不銹鋼(Austenitic Snless Steel)。


   奧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)(bu)銹(xiu)鋼(包括(kuo)奧氏(shi)體型(xing)(xing)(xing)、奧氏(shi)體-鐵(tie)素體型(xing)(xing)(xing)、鐵(tie)素體型(xing)(xing)(xing)、馬(ma)氏(shi)體型(xing)(xing)(xing)和沉淀硬化型(xing)(xing)(xing))的表(biao)(biao)示方(fang)法按GB221標準規定如下(xia):除含(han)碳量的表(biao)(biao)示方(fang)法不(bu)(bu)同外,其他均(jun)與低合金(jin)鋼相同。此時的含(han)碳量以一(yi)位數字來(lai)表(biao)(biao)示,該(gai)數字為(wei)平(ping)均(jun)含(han)碳量的千分(fen)(fen)之幾。當平(ping)均(jun)含(han)碳量小(xiao)于(yu)(yu)千分(fen)(fen)之一(yi)時,用“0”表(biao)(biao)示;當平(ping)均(jun)含(han)碳量小(xiao)于(yu)(yu)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-鐵素體型不銹鋼(gang)。


   它與(yu)奧氏(shi)體(ti)型不(bu)銹(xiu)鋼一樣,具(ju)(ju)有良好(hao)的綜(zong)合力(li)學(xue)性能,也(ye)具(ju)(ju)有良好(hao)的可焊(han)性,故(gu)常代(dai)替奧氏(shi)體(ti)型不(bu)銹(xiu)鋼用于容易(yi)發生晶間腐蝕(shi)的工(gong)作環境。但該種(zhong)材料(liao)制(zhi)造工(gong)藝復雜,成本較高,價格約是奧氏(shi)體(ti)型不(bu)銹(xiu)鋼的3~4倍,故(gu)這種(zhong)材料(liao)在工(gong)程(cheng)上應用的并(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-鐵素體型雙相不銹鋼的材料牌號。


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


  其防腐性能不如(ru)奧氏體型不銹鋼(gang),焊(han)接性能也比較差,還容易出現475℃回火(huo)脆性和σ相析出引起的(de)(de)脆性,因(yin)此,這種不銹鋼(gang)在(zai)壓力管道中應用得不多(duo),而在(zai)壓力容器(qi)中常用作復合材料的(de)(de)復層。


  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,常(chang)用于醫療(liao)中的(de)手術刀,而壓力管道中則常(chang)用作碳(tan)素鋼和鉻(ge)鉬鋼閥門的(de)閥桿和閥芯。


   GB/T 1220標準共給出了19種馬氏體(ti)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(dian)硬化型不銹鋼。


   沉淀硬化不銹鋼(gang)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(gang)(Low Alloy Steel)


  工程(cheng)上常用的低(di)合金鋼有碳錳系(xi)、碳錳釩(fan)系(xi)、鉻鉬(mu)系(xi)和鉻鉬(mu)釩(fan)系(xi)等系(xi)列。


  ①. GB/T 1591標(biao)準(zhun)給(gei)出了(le)碳(tan)錳系和碳(tan)錳釩系低合金鋼的化學成分和力學性(xing)能要求。當(dang)用于常溫及以上溫度時(shi),可用SHA、SHB或SHC級(ji);當(dang)用于-20~-40℃時(shi),可用SHD或SHE級(ji)。


  ②. GB/T 3077(《合金結構鋼(gang)》)標準給出了(le)鉻鉬系(xi)和鉻鉬釩(fan)系(xi)低合金鋼(gang)的(de)化學(xue)成分和機械性能要求。該標準共列出了(le)77種材料(liao)牌(pai)(pai)號,其(qi)表(biao)示(shi)方(fang)法按GB/T221(《鋼(gang)鐵產品牌(pai)(pai)號表(biao)示(shi)方(fang)法》)標準。常用的(de)鉻鉬系(xi)和鉻鉬釩(fan)系(xi)低合金鋼(gang)材料(liao)牌(pai)(pai)號有12CrMo、15CrMo、12CrlMoV等(deng)(deng),它們常用作抗氫腐蝕、抗高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)硫或(huo)硫化氫腐蝕和耐(nai)熱(re)(次高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen))等(deng)(deng)材料(liao)。例如,12CrMo和15CrMo常用于(yu)550℃以(yi)(yi)下(xia)的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)工況,或(huo)用于(yu)320℃以(yi)(yi)下(xia)的(de)臨(lin)氫工況;12CrlMoV常用于(yu)575℃以(yi)(yi)下(xia)的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)高(gao)(gao)壓蒸(zheng)汽介質。



3. 調(diao)質合金(jin)鋼(Quenching and Tempering Steel)


   其含碳量(liang)較高(gao),故強度(du)高(gao),可焊性差,常用于螺(luo)栓、螺(luo)母材料。


   GB/T 3077標準給出了調(diao)質合金鋼(gang)的化學成(cheng)分和機械(xie)性能要求。常用材料牌號有40Cr、45Cr、30CrMo、30CrMoA、35CrMo、35CrMoA、25Cr2MoVA等。




4. 耐熱(re)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. 奧氏體型:0Cr18Ni9(304)(06Cr19Ni10)、0Cr17Ni12Mo2(316)(06Cr17Ni12Mo2)等。


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


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


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



5. 低(di)溫鋼(gang)(Cryogenic Service Steel) 


  我國的低溫(wen)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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