鋼實質是一種合金,主要成分是鐵和少(shao)量(liang)碳(tan),還含(han)有硅、錳、磷、硫、鉻、鎳(nie)、鉬、鎢和釩等微(wei)量(liang)元素。


鋼的分類(lei)如圖3-1所示(shi)。


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常見(jian)鋼的簡介見(jian)表3-2。



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合金鋼(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(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。


  不銹鋼(包括(kuo)奧氏體型(xing)、奧氏體-鐵素(su)(su)體型(xing)、鐵素(su)(su)體型(xing)、馬氏體型(xing)和沉淀硬化型(xing))的表(biao)示(shi)(shi)方(fang)法按GB221標準規定如下(xia):除含碳(tan)量(liang)的表(biao)示(shi)(shi)方(fang)法不同外,其他均與低(di)合(he)金鋼相同。此時的含碳(tan)量(liang)以一位數(shu)字來表(biao)示(shi)(shi),該數(shu)字為平(ping)均含碳(tan)量(liang)的千分之(zhi)幾。當(dang)平(ping)均含碳(tan)量(liang)小于(yu)千分之(zhi)一時,用(yong)“0”表(biao)示(shi)(shi);當(dang)平(ping)均含碳(tan)量(liang)小于(yu)0.03%時,用(yong)“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-鐵素體型不銹鋼(gang)。


   它與奧(ao)氏(shi)體型不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼一樣,具有(you)良(liang)(liang)好的(de)綜合(he)力學性能,也具有(you)良(liang)(liang)好的(de)可焊性,故常(chang)代(dai)替奧(ao)氏(shi)體型不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼用于容易發生晶間腐蝕的(de)工(gong)(gong)作環(huan)境(jing)。但該種材料制(zhi)造工(gong)(gong)藝復雜(za),成本較高,價格(ge)約(yue)是奧(ao)氏(shi)體型不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)3~4倍(bei),故這種材料在工(gong)(gong)程上應用的(de)并不(bu)普(pu)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(su)體型不(bu)銹鋼(Ferrite Stainless Steel)。


  其(qi)防腐性能不(bu)如奧氏體型不(bu)銹鋼(gang),焊接性能也比較差,還容易(yi)出現475℃回火脆(cui)性和σ相(xiang)析(xi)出引(yin)起(qi)的(de)脆(cui)性,因此,這種不(bu)銹鋼(gang)在壓力管(guan)道中(zhong)應用得不(bu)多,而在壓力容器中(zhong)常用作復(fu)合材料的(de)復(fu)層。


  GB/T 1220標準共給出了7種鐵素體不銹(xiu)鋼的材料牌號,而常用的材料牌號有00Cr12(022Cr12)和0Cr13Al(06Cr13Al)。


 ④. 馬氏體(ti)型不(bu)銹鋼(gang)(Martensitic Stainless Steel)。


   其具有較高的硬度和耐磨性,耐蝕性較弱,常(chang)用于(yu)醫療中的手術刀,而壓力管道中則常(chang)用作碳素鋼和鉻鉬鋼閥(fa)門的閥(fa)桿和閥(fa)芯。


   GB/T 1220標準共給出了19種馬氏(shi)體不(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(chen)淀硬(ying)化型不銹(xiu)鋼。


   沉(chen)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(jin)鋼(gang)(Low Alloy Steel)


  工程上(shang)常用的(de)低合金鋼(gang)有碳(tan)錳系、碳(tan)錳釩系、鉻鉬系和鉻鉬釩系等系列。


  ①. GB/T 1591標準給出(chu)了碳錳系和碳錳釩系低合金鋼的化學成分和力學性能要求。當用于常溫(wen)及以上(shang)溫(wen)度時,可(ke)用SHA、SHB或SHC級;當用于-20~-40℃時,可(ke)用SHD或SHE級。


  ②. GB/T 3077(《合金結(jie)構鋼(gang)》)標(biao)準(zhun)給(gei)出(chu)了鉻(ge)鉬(mu)(mu)系(xi)和(he)(he)(he)鉻(ge)鉬(mu)(mu)釩系(xi)低合金鋼(gang)的(de)(de)化學(xue)成分和(he)(he)(he)機(ji)械(xie)性能(neng)要求。該(gai)標(biao)準(zhun)共列出(chu)了77種材(cai)料(liao)牌(pai)號(hao),其表(biao)示(shi)方法(fa)按(an)GB/T221(《鋼(gang)鐵產品牌(pai)號(hao)表(biao)示(shi)方法(fa)》)標(biao)準(zhun)。常(chang)用的(de)(de)鉻(ge)鉬(mu)(mu)系(xi)和(he)(he)(he)鉻(ge)鉬(mu)(mu)釩系(xi)低合金鋼(gang)材(cai)料(liao)牌(pai)號(hao)有(you)12CrMo、15CrMo、12CrlMoV等,它們常(chang)用作(zuo)抗氫腐蝕、抗高(gao)溫(wen)硫或硫化氫腐蝕和(he)(he)(he)耐(nai)熱(re)(次高(gao)溫(wen))等材(cai)料(liao)。例(li)如(ru),12CrMo和(he)(he)(he)15CrMo常(chang)用于550℃以下(xia)的(de)(de)高(gao)溫(wen)工況,或用于320℃以下(xia)的(de)(de)臨氫工況;12CrlMoV常(chang)用于575℃以下(xia)的(de)(de)高(gao)溫(wen)高(gao)壓(ya)蒸汽介質(zhi)。



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


   其含(han)碳量(liang)較高,故強度高,可焊性差,常用于螺(luo)栓、螺(luo)母材料。


   GB/T 3077標準給出(chu)了調質合金(jin)鋼的(de)化(hua)學成(cheng)分和機(ji)械性能要求。常用材料牌號(hao)有40Cr、45Cr、30CrMo、30CrMoA、35CrMo、35CrMoA、25Cr2MoVA等。




4. 耐(nai)熱鋼(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:1Cr5Mo(12Cr5Mo)、1Cr13(12Cr13)、2Cr13(20Cr13)、等(deng)。


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



5. 低溫鋼(Cryogenic Service Steel) 


  我國的低(di)溫鋼(gang)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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