鋼實質是(shi)一種(zhong)合(he)金(jin),主(zhu)要成分是(shi)鐵和少(shao)量(liang)碳,還含有硅(gui)、錳、磷、硫、鉻、鎳、鉬、鎢和釩(fan)等微量(liang)元素(su)。


鋼的分類如圖3-1所(suo)示。


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常見鋼的簡介見表3-2。



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合(he)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(ti)型(xing)不銹鋼(gang)(Austenitic Snless Steel)。


   奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)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、奧(ao)氏(shi)體-鐵素體型、鐵素體型、馬(ma)氏(shi)體型和沉淀硬化型)的表(biao)示(shi)方法按GB221標準規定(ding)如下(xia):除含碳(tan)(tan)(tan)量(liang)的表(biao)示(shi)方法不(bu)同外,其(qi)他均(jun)與低(di)合金鋼相同。此(ci)時(shi)(shi)的含碳(tan)(tan)(tan)量(liang)以一位數字(zi)來表(biao)示(shi),該數字(zi)為平(ping)均(jun)含碳(tan)(tan)(tan)量(liang)的千分之幾。當平(ping)均(jun)含碳(tan)(tan)(tan)量(liang)小(xiao)于千分之一時(shi)(shi),用“0”表(biao)示(shi);當平(ping)均(jun)含碳(tan)(tan)(tan)量(liang)小(xiao)于0.03%時(shi)(shi),用“00”表(biao)示(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(shi)體(ti)-鐵素(su)體(ti)型不銹鋼(gang)。


   它(ta)與(yu)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)型不(bu)銹鋼一(yi)樣,具有(you)良(liang)好的綜合力學性能,也具有(you)良(liang)好的可焊性,故常代(dai)替奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)型不(bu)銹鋼用于容易(yi)發(fa)生晶(jing)間(jian)腐蝕的工作環境(jing)。但該種材料制造工藝復(fu)雜,成本較高,價格約(yue)是奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)型不(bu)銹鋼的3~4倍,故這種材料在(zai)工程上應(ying)用的并(bing)不(bu)普遍(bian)。


  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(xiang)不銹鋼的材料牌號。


 ③. 鐵素體型不銹鋼(Ferrite Stainless Steel)。


  其防腐性(xing)能(neng)(neng)不如奧氏體(ti)型不銹(xiu)鋼,焊接性(xing)能(neng)(neng)也比較差,還容(rong)易出現475℃回火脆(cui)性(xing)和σ相析出引(yin)起的脆(cui)性(xing),因此,這種(zhong)不銹(xiu)鋼在(zai)壓(ya)力(li)管道中應用(yong)得不多,而(er)在(zai)壓(ya)力(li)容(rong)器中常用(yong)作(zuo)復合材料(liao)的復層。


  GB/T 1220標準共給出了7種鐵素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(xing)不銹鋼(Martensitic Stainless Steel)。


   其具(ju)有較高的硬度和(he)(he)耐(nai)磨性(xing),耐(nai)蝕性(xing)較弱(ruo),常用于醫療(liao)中的手術刀,而壓力(li)管道中則常用作碳素鋼(gang)和(he)(he)鉻鉬鋼(gang)閥門的閥桿和(he)(he)閥芯。


   GB/T 1220標準共給出了19種馬氏體(ti)不(bu)銹鋼的材料牌號,而常用的材料牌號有1Cr13(12Cr13)、2Cr13(20Cr13)、3Cr13(30Cr13)等。


 ⑤. 沉淀硬化型(xing)不銹(xiu)鋼。


   沉淀硬化(hua)不(bu)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. 低合金鋼(Low Alloy Steel)


  工程上(shang)常用(yong)的低合金(jin)鋼有碳錳系(xi)、碳錳釩系(xi)、鉻鉬系(xi)和鉻鉬釩系(xi)等系(xi)列(lie)。


  ①. GB/T 1591標準給出了碳錳系(xi)和(he)碳錳釩系(xi)低(di)合金鋼的化學成分和(he)力學性能要求。當(dang)用(yong)(yong)于常溫及(ji)以上溫度時,可(ke)用(yong)(yong)SHA、SHB或(huo)SHC級(ji);當(dang)用(yong)(yong)于-20~-40℃時,可(ke)用(yong)(yong)SHD或(huo)SHE級(ji)。


  ②. GB/T 3077(《合(he)金(jin)結(jie)構鋼》)標(biao)(biao)準給出(chu)了鉻(ge)鉬系和鉻(ge)鉬釩系低合(he)金(jin)鋼的(de)(de)(de)(de)化(hua)學(xue)成(cheng)分(fen)和機械(xie)性能要求。該標(biao)(biao)準共列出(chu)了77種材(cai)料(liao)牌(pai)(pai)號,其表(biao)示方(fang)法按GB/T221(《鋼鐵(tie)產品牌(pai)(pai)號表(biao)示方(fang)法》)標(biao)(biao)準。常(chang)用(yong)的(de)(de)(de)(de)鉻(ge)鉬系和鉻(ge)鉬釩系低合(he)金(jin)鋼材(cai)料(liao)牌(pai)(pai)號有12CrMo、15CrMo、12CrlMoV等(deng),它(ta)們常(chang)用(yong)作抗(kang)氫腐蝕、抗(kang)高(gao)溫硫或(huo)硫化(hua)氫腐蝕和耐熱(次高(gao)溫)等(deng)材(cai)料(liao)。例如(ru),12CrMo和15CrMo常(chang)用(yong)于(yu)550℃以(yi)下(xia)的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫工(gong)況,或(huo)用(yong)于(yu)320℃以(yi)下(xia)的(de)(de)(de)(de)臨氫工(gong)況;12CrlMoV常(chang)用(yong)于(yu)575℃以(yi)下(xia)的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫高(gao)壓蒸(zheng)汽介質(zhi)。



3. 調質合金鋼(gang)(Quenching and Tempering Steel)


   其含碳量較(jiao)高,故強度高,可焊性差(cha),常用于螺(luo)栓、螺(luo)母材料。


   GB/T 3077標準給(gei)出了調(diao)質(zhi)合金鋼(gang)的化學成分和機械性能(neng)要求。常用材料牌號(hao)有(you)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(tie)素體型:00Cr12(022Cr12)、0Cr13A1(06Cr13Al)等。


   ③ .馬(ma)氏體型:1Cr5Mo(12Cr5Mo)、1Cr13(12Cr13)、2Cr13(20Cr13)、等。


   ④. 沉(chen)淀硬化(hua)型(xing):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。


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