鋼實(shi)質是一種合金,主要(yao)成(cheng)分(fen)是鐵和少(shao)量碳,還含有硅(gui)、錳、磷、硫(liu)、鉻、鎳、鉬、鎢和釩等微量元素。


鋼的分類(lei)如(ru)圖3-1所示(shi)。


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常(chang)見鋼的簡介見表3-2。



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合金鋼(Alloy Steel)介紹如下:


1. 不銹鋼(Stainless Steel)


  不銹(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(shi)體型(xing)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。


  不銹鋼(gang)(包(bao)括奧氏(shi)體型(xing)(xing)、奧氏(shi)體-鐵(tie)(tie)素體型(xing)(xing)、鐵(tie)(tie)素體型(xing)(xing)、馬氏(shi)體型(xing)(xing)和沉淀硬(ying)化型(xing)(xing))的表(biao)(biao)示方法(fa)按(an)GB221標準規定(ding)如下:除含(han)碳(tan)量(liang)的表(biao)(biao)示方法(fa)不同外,其他均(jun)與低合(he)金鋼(gang)相(xiang)同。此時(shi)的含(han)碳(tan)量(liang)以一位數(shu)字來表(biao)(biao)示,該(gai)數(shu)字為平(ping)均(jun)含(han)碳(tan)量(liang)的千分之幾。當平(ping)均(jun)含(han)碳(tan)量(liang)小(xiao)于(yu)千分之一時(shi),用(yong)“0”表(biao)(biao)示;當平(ping)均(jun)含(han)碳(tan)量(liang)小(xiao)于(yu)0.03%時(shi),用(yong)“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(ao)氏體-鐵素體型不(bu)銹鋼。


   它與奧氏體(ti)(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼一樣,具有(you)良(liang)好的(de)綜(zong)合力學性能,也(ye)具有(you)良(liang)好的(de)可焊性,故常代替奧氏體(ti)(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼用于(yu)容(rong)易發生(sheng)晶間腐蝕的(de)工作環境。但該種(zhong)材料制造工藝復雜,成本較(jiao)高,價格約是奧氏體(ti)(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)3~4倍,故這(zhe)種(zhong)材料在工程上(shang)應用的(de)并(bing)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-鐵素體型雙相不銹鋼(gang)的材料牌號。


 ③. 鐵素體型(xing)不銹鋼(Ferrite Stainless Steel)。


  其防(fang)腐(fu)性(xing)(xing)能不如奧氏(shi)體型不銹(xiu)鋼,焊接性(xing)(xing)能也比較(jiao)差(cha),還容易出(chu)現475℃回火脆(cui)性(xing)(xing)和σ相(xiang)析出(chu)引(yin)起的脆(cui)性(xing)(xing),因(yin)此(ci),這種不銹(xiu)鋼在壓力管道中應用(yong)得不多,而(er)在壓力容器中常用(yong)作復合材料的復層。


  GB/T 1220標準共給出了7種鐵(tie)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(gang)(Martensitic Stainless Steel)。


   其具有較高的(de)(de)(de)硬度和耐磨性,耐蝕(shi)性較弱,常用于(yu)醫療(liao)中的(de)(de)(de)手術刀,而壓(ya)力管道中則(ze)常用作碳素鋼和鉻鉬(mu)鋼閥(fa)門的(de)(de)(de)閥(fa)桿和閥(fa)芯。


   GB/T 1220標準共給出了19種馬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. 沉淀硬化型不銹(xiu)鋼。


   沉淀(dian)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)


  工程上常用的低合金(jin)鋼有碳錳系、碳錳釩系、鉻鉬系和鉻鉬釩系等系列。


  ①. GB/T 1591標準給出了碳錳系和(he)碳錳釩系低(di)合金(jin)鋼的化學(xue)(xue)成分(fen)和(he)力學(xue)(xue)性能(neng)要求。當用(yong)(yong)于常溫(wen)及以上(shang)溫(wen)度(du)時(shi),可(ke)用(yong)(yong)SHA、SHB或(huo)SHC級;當用(yong)(yong)于-20~-40℃時(shi),可(ke)用(yong)(yong)SHD或(huo)SHE級。


  ②. GB/T 3077(《合金結構鋼》)標準(zhun)給(gei)出了鉻(ge)鉬系和鉻(ge)鉬釩系低(di)合金鋼的(de)化學成分和機械性能要求。該標準(zhun)共列出了77種(zhong)材料(liao)牌號,其表示(shi)(shi)方(fang)(fang)法按GB/T221(《鋼鐵產品牌號表示(shi)(shi)方(fang)(fang)法》)標準(zhun)。常(chang)用的(de)鉻(ge)鉬系和鉻(ge)鉬釩系低(di)合金鋼材料(liao)牌號有12CrMo、15CrMo、12CrlMoV等,它們常(chang)用作抗氫(qing)腐(fu)蝕、抗高溫硫或硫化氫(qing)腐(fu)蝕和耐(nai)熱(次高溫)等材料(liao)。例如,12CrMo和15CrMo常(chang)用于(yu)550℃以(yi)下(xia)的(de)高溫工(gong)況(kuang),或用于(yu)320℃以(yi)下(xia)的(de)臨氫(qing)工(gong)況(kuang);12CrlMoV常(chang)用于(yu)575℃以(yi)下(xia)的(de)高溫高壓蒸汽(qi)介質(zhi)。



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


   其含碳(tan)量較高,故(gu)強度高,可焊性差,常用于螺(luo)栓(shuan)、螺(luo)母材(cai)料。


   GB/T 3077標準給出了調(diao)質合金(jin)鋼的化(hua)學(xue)成分和機(ji)械性能要求。常用材料牌號有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(ao)氏體型:0Cr18Ni9(304)(06Cr19Ni10)、0Cr17Ni12Mo2(316)(06Cr17Ni12Mo2)等。


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


   ③ .馬氏(shi)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) 


  我國的低溫鋼(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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