鋼實(shí)質(zhì)是一種合金,主要成分是鐵和少量碳,還含有硅、錳、磷、硫、鉻、鎳、鉬、鎢和釩等微量元素。


鋼的分類如圖3-1所示。


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常見鋼的簡(jiǎn)介見表3-2。



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合金鋼(Alloy Steel)介紹如下:


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(yōu)于碳素鋼和低合金鋼,但隨之而來(lái)的是其價(jià)格也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于碳素鋼和低合金鋼。按不銹鋼使用狀態(tài)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(xué)性能,也具有良好的可焊性,故工程上應(yīng)用很廣泛,但其價(jià)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(shí)就不要輕易選用。


  不銹鋼(包括奧氏體型、奧氏體-鐵素體型、鐵素體型、馬氏體型和沉淀硬化型)的表示方法按GB221標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定如下:除含碳量的表示方法不同外,其他均與低合金鋼相同。此時(shí)的含碳量以一位數(shù)字來(lái)表示,該數(shù)字為平均含碳量的千分之幾。當(dāng)平均含碳量小于千分之一時(shí),用“0”表示;當(dāng)平均含碳量小于0.03%時(shí),用“00”表示。


   GB/T 1220 標(biāo)準(zhǔn)共給出了28種奧氏體不銹鋼的材料牌號(hào),而常用的材料牌號(hào)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。


   它與奧氏體型不銹鋼一樣,具有良好的綜合力學(xué)性能,也具有良好的可焊性,故常代替奧氏體型不銹鋼用于容易發(fā)生晶間腐蝕的工作環(huán)境。但該種材料制造工藝復(fù)雜,成本較高,價(jià)格約是奧氏體型不銹鋼的3~4倍,故這種材料在工程上應(yīng)用的并不普遍。


  GB/T 1220 標(biāo)準(zhǔn)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(hào)。


 ③. 鐵素體型不銹鋼(Ferrite Stainless Steel)。


  其防腐性能不如奧氏體型不銹鋼,焊接性能也比較差,還容易出現(xiàn)475℃回火脆性和σ相析出引起的脆性,因此,這種不銹鋼在壓力管道中應(yīng)用得不多,而在壓力容器中常用作復(fù)合材料的復(fù)層。


  GB/T 1220標(biāo)準(zhǔn)共給出了7種鐵素體不銹鋼的材料牌號(hào),而常用的材料牌號(hào)有00Cr12(022Cr12)和0Cr13Al(06Cr13Al)。


 ④. 馬氏體型不銹鋼(Martensitic Stainless Steel)。


   其具有較高的硬度和耐磨性,耐蝕性較弱,常用于醫(yī)療中的手術(shù)刀,而壓力管道中則常用作碳素鋼和鉻鉬鋼閥門的閥桿和閥芯。


   GB/T 1220標(biāo)準(zhǔn)共給出了19種馬氏體不銹鋼的材料牌號(hào),而常用的材料牌號(hào)有1Cr13(12Cr13)、2Cr13(20Cr13)、3Cr13(30Cr13)等。


 ⑤. 沉淀硬化型不銹鋼。


   沉淀硬化不銹鋼是指可以進(jìn)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(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)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(hào)。



2. 低合金鋼(Low Alloy Steel)


  工程上常用的低合金鋼有碳錳系、碳錳釩系、鉻鉬系和鉻鉬釩系等系列。


  ①. GB/T 1591標(biāo)準(zhǔn)給出了碳錳系和碳錳釩系低合金鋼的化學(xué)成分和力學(xué)性能要求。當(dāng)用于常溫及以上溫度時(shí),可用SHA、SHB或SHC級(jí);當(dāng)用于-20~-40℃時(shí),可用SHD或SHE級(jí)。


  ②. GB/T 3077(《合金結(jié)構(gòu)鋼》)標(biāo)準(zhǔn)給出了鉻鉬系和鉻鉬釩系低合金鋼的化學(xué)成分和機(jī)械性能要求。該標(biāo)準(zhǔn)共列出了77種材料牌號(hào),其表示方法按GB/T221(《鋼鐵產(chǎn)品牌號(hào)表示方法》)標(biāo)準(zhǔn)。常用的鉻鉬系和鉻鉬釩系低合金鋼材料牌號(hào)有12CrMo、15CrMo、12CrlMoV等,它們常用作抗氫腐蝕、抗高溫硫或硫化氫腐蝕和耐熱(次高溫)等材料。例如,12CrMo和15CrMo常用于550℃以下的高溫工況,或用于320℃以下的臨氫工況;12CrlMoV常用于575℃以下的高溫高壓蒸汽介質(zhì)。



3. 調(diào)質(zhì)合金鋼(Quenching and Tempering Steel)


   其含碳量較高,故強(qiáng)度高,可焊性差,常用于螺栓、螺母材料。


   GB/T 3077標(biāo)準(zhǔn)給出了調(diào)質(zhì)合金鋼的化學(xué)成分和機(jī)械性能要求。常用材料牌號(hào)有40Cr、45Cr、30CrMo、30CrMoA、35CrMo、35CrMoA、25Cr2MoVA等。




4. 耐熱鋼(High Resisting Steel) 


 GB1221 標(biāo)準(zhǔn)共給出了40種耐熱鋼的材料牌號(hào)。大多數(shù)不銹鋼都可用作耐熱鋼。工程上常用的耐熱鋼材料牌號(hào)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。


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



5. 低溫鋼(Cryogenic Service Steel) 


  我國(guó)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(yīng)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(xué)成分和力學(xué)性能見表3-3。


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