鋼實質是(shi)一種(zhong)合(he)金,主要成分是(shi)鐵和(he)(he)少量碳,還含(han)有硅、錳(meng)、磷(lin)、硫、鉻、鎳、鉬、鎢和(he)(he)釩等(deng)微量元素。


鋼的分(fen)類如圖3-1所示(shi)。


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常見鋼(gang)的簡介見表3-2。



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合金鋼(gang)(Alloy Steel)介紹如下:


1. 不銹鋼(Stainless Steel)


  不(bu)銹鋼(gang)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)型不銹鋼(Austenitic Snless Steel)。


   奧氏體不銹鋼(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(gang)(包括奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)型(xing)(xing)(xing)、奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)-鐵素體(ti)型(xing)(xing)(xing)、鐵素體(ti)型(xing)(xing)(xing)、馬氏(shi)體(ti)型(xing)(xing)(xing)和沉淀硬(ying)化型(xing)(xing)(xing))的表(biao)示(shi)(shi)方法(fa)按(an)GB221標準(zhun)規定如(ru)下:除(chu)含碳量(liang)(liang)的表(biao)示(shi)(shi)方法(fa)不(bu)同(tong)外,其他均(jun)與低(di)合金鋼(gang)相(xiang)同(tong)。此時的含碳量(liang)(liang)以(yi)一位(wei)數字(zi)來表(biao)示(shi)(shi),該數字(zi)為平均(jun)含碳量(liang)(liang)的千(qian)分之幾。當平均(jun)含碳量(liang)(liang)小(xiao)于千(qian)分之一時,用“0”表(biao)示(shi)(shi);當平均(jun)含碳量(liang)(liang)小(xiao)于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(ao)氏體(ti)-鐵素體(ti)型不銹鋼(gang)。


   它與奧(ao)氏體型(xing)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)一樣(yang),具有良好(hao)的(de)(de)綜合力學性(xing)能,也具有良好(hao)的(de)(de)可焊(han)性(xing),故(gu)常代替(ti)奧(ao)氏體型(xing)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)用于容易發生晶間腐蝕的(de)(de)工(gong)作環境。但該種材料制造(zao)工(gong)藝復雜,成本較高,價格約是(shi)奧(ao)氏體型(xing)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)3~4倍,故(gu)這種材料在工(gong)程(cheng)上應(ying)用的(de)(de)并不(bu)(bu)(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)相不銹鋼的材料牌號。


 ③. 鐵素體(ti)型不銹鋼(gang)(Ferrite Stainless Steel)。


  其防腐性能不如奧(ao)氏體型不銹(xiu)鋼,焊接性能也比較差,還容易(yi)出現475℃回火脆性和(he)σ相析出引(yin)起(qi)的脆性,因此,這(zhe)種不銹(xiu)鋼在壓力管道(dao)中應用得不多,而在壓力容器中常用作復(fu)合材料(liao)的復(fu)層。


  GB/T 1220標準共給出了7種鐵素體不銹(xiu)鋼(gang)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(xing)不銹(xiu)鋼(Martensitic Stainless Steel)。


   其具(ju)有(you)較高的硬度(du)和(he)耐磨(mo)性,耐蝕性較弱,常用(yong)于醫療中的手(shou)術刀,而壓力管(guan)道中則常用(yong)作碳素鋼和(he)鉻鉬鋼閥(fa)(fa)門的閥(fa)(fa)桿(gan)和(he)閥(fa)(fa)芯。


   GB/T 1220標準共給出了19種馬(ma)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(dian)硬化(hua)型不銹鋼。


   沉(chen)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. 低合金鋼(Low Alloy Steel)


  工程上(shang)常(chang)用的低合(he)金鋼有碳錳(meng)系、碳錳(meng)釩(fan)系、鉻鉬系和鉻鉬釩(fan)系等系列。


  ①. GB/T 1591標準給出了碳(tan)錳系和碳(tan)錳釩系低合金(jin)鋼的化學(xue)(xue)成分(fen)和力學(xue)(xue)性能要(yao)求(qiu)。當用于(yu)常溫及(ji)以(yi)上溫度(du)時(shi),可(ke)用SHA、SHB或(huo)SHC級(ji);當用于(yu)-20~-40℃時(shi),可(ke)用SHD或(huo)SHE級(ji)。


  ②. GB/T 3077(《合金結構鋼》)標(biao)(biao)準(zhun)給出(chu)了鉻(ge)(ge)鉬系(xi)和鉻(ge)(ge)鉬釩系(xi)低合金鋼的化(hua)學成(cheng)分和機械性能要求。該(gai)標(biao)(biao)準(zhun)共列出(chu)了77種材(cai)料(liao)牌(pai)號,其表示(shi)方法(fa)(fa)按GB/T221(《鋼鐵(tie)產品牌(pai)號表示(shi)方法(fa)(fa)》)標(biao)(biao)準(zhun)。常用(yong)的鉻(ge)(ge)鉬系(xi)和鉻(ge)(ge)鉬釩系(xi)低合金鋼材(cai)料(liao)牌(pai)號有12CrMo、15CrMo、12CrlMoV等,它們常用(yong)作(zuo)抗氫(qing)腐(fu)蝕、抗高(gao)(gao)溫(wen)硫或硫化(hua)氫(qing)腐(fu)蝕和耐熱(次(ci)高(gao)(gao)溫(wen))等材(cai)料(liao)。例(li)如,12CrMo和15CrMo常用(yong)于550℃以(yi)下的高(gao)(gao)溫(wen)工況,或用(yong)于320℃以(yi)下的臨氫(qing)工況;12CrlMoV常用(yong)于575℃以(yi)下的高(gao)(gao)溫(wen)高(gao)(gao)壓蒸汽介質。



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


   其含碳(tan)量較高,故(gu)強度高,可焊性差,常用于(yu)螺栓、螺母(mu)材料。


   GB/T 3077標準給出(chu)了調質(zhi)合(he)金鋼的化(hua)學成分和(he)機(ji)械性能要求。常用材料(liao)牌(pai)號有40Cr、45Cr、30CrMo、30CrMoA、35CrMo、35CrMoA、25Cr2MoVA等(deng)。




4. 耐熱(re)鋼(High Resisting Steel) 


 GB1221 標準共給出了40種耐熱鋼的材料牌號。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 .馬氏體型(xing):1Cr5Mo(12Cr5Mo)、1Cr13(12Cr13)、2Cr13(20Cr13)、等。


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



5. 低溫鋼(gang)(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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