鋼實質(zhi)是一種合金,主(zhu)要成分是鐵(tie)和(he)少量碳,還含有(you)硅、錳(meng)、磷(lin)、硫、鉻、鎳(nie)、鉬、鎢和(he)釩(fan)等微量元(yuan)素。
鋼(gang)的分(fen)類如圖3-1所示。
常見(jian)鋼的簡(jian)介見(jian)表3-2。
合金鋼(Alloy Steel)介紹如下(xia):
1. 不(bu)銹鋼(gang)(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(ti)型不銹鋼(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(bu)銹(xiu)鋼(包括奧氏體型(xing)、奧氏體-鐵素體型(xing)、鐵素體型(xing)、馬氏體型(xing)和沉淀硬化型(xing))的表(biao)示(shi)方(fang)(fang)法按(an)GB221標準規定(ding)如(ru)下:除含(han)碳(tan)(tan)量(liang)(liang)的表(biao)示(shi)方(fang)(fang)法不(bu)同(tong)外,其他(ta)均與(yu)低合(he)金鋼相(xiang)同(tong)。此時(shi)的含(han)碳(tan)(tan)量(liang)(liang)以一(yi)位數字(zi)來表(biao)示(shi),該數字(zi)為平(ping)均含(han)碳(tan)(tan)量(liang)(liang)的千分之幾(ji)。當平(ping)均含(han)碳(tan)(tan)量(liang)(liang)小于(yu)千分之一(yi)時(shi),用(yong)“0”表(biao)示(shi);當平(ping)均含(han)碳(tan)(tan)量(liang)(liang)小于(yu)0.03%時(shi),用(yong)“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. 奧氏體-鐵素體型不銹(xiu)鋼。
它與(yu)奧氏體(ti)(ti)型不(bu)銹鋼一(yi)樣,具(ju)有(you)良(liang)好的(de)綜合力學性能,也(ye)具(ju)有(you)良(liang)好的(de)可焊(han)性,故常代替奧氏體(ti)(ti)型不(bu)銹鋼用(yong)于容易發生(sheng)晶間腐(fu)蝕的(de)工作環境。但該種材(cai)料(liao)制造工藝(yi)復雜,成本較(jiao)高,價格約(yue)是奧氏體(ti)(ti)型不(bu)銹鋼的(de)3~4倍(bei),故這種材(cai)料(liao)在工程上應用(yong)的(de)并(bing)不(bu)普遍。
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(xiu)鋼(Ferrite Stainless Steel)。
其防(fang)腐性(xing)能(neng)不如(ru)奧氏體型不銹鋼,焊接性(xing)能(neng)也比較差,還容易出現475℃回(hui)火(huo)脆性(xing)和σ相析出引起的(de)脆性(xing),因此(ci),這種不銹鋼在(zai)壓力(li)(li)管(guan)道中(zhong)應用(yong)得不多,而在(zai)壓力(li)(li)容器(qi)中(zhong)常用(yong)作復合(he)材料的(de)復層(ceng)。
GB/T 1220標準共給出了7種鐵素(su)體不(bu)銹鋼(gang)的材料牌號,而常用的材料牌號有00Cr12(022Cr12)和0Cr13Al(06Cr13Al)。
④. 馬(ma)氏體型不(bu)銹鋼(Martensitic Stainless Steel)。
其(qi)具有較(jiao)高的硬度和(he)耐磨(mo)性,耐蝕(shi)性較(jiao)弱(ruo),常用(yong)(yong)于醫療中的手(shou)術刀,而壓力管道(dao)中則(ze)常用(yong)(yong)作碳素鋼和(he)鉻鉬鋼閥(fa)門的閥(fa)桿和(he)閥(fa)芯(xin)。
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. 沉淀硬化型不銹鋼。
沉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)
工程上常(chang)用的(de)低合(he)金鋼(gang)有(you)碳錳(meng)(meng)系(xi)(xi)(xi)、碳錳(meng)(meng)釩系(xi)(xi)(xi)、鉻鉬(mu)系(xi)(xi)(xi)和鉻鉬(mu)釩系(xi)(xi)(xi)等系(xi)(xi)(xi)列。
①. GB/T 1591標準給(gei)出了碳錳系(xi)和碳錳釩系(xi)低(di)合金鋼(gang)的化學成分和力(li)學性能要(yao)求。當用于常溫及以上溫度時,可用SHA、SHB或(huo)SHC級;當用于-20~-40℃時,可用SHD或(huo)SHE級。
②. GB/T 3077(《合金(jin)結(jie)構鋼(gang)》)標(biao)(biao)準給出了(le)鉻鉬(mu)系(xi)和(he)(he)鉻鉬(mu)釩系(xi)低(di)合金(jin)鋼(gang)的(de)(de)化學成分和(he)(he)機械性能要(yao)求。該標(biao)(biao)準共(gong)列出了(le)77種材(cai)(cai)料牌(pai)號(hao),其(qi)表示方法(fa)按GB/T221(《鋼(gang)鐵產品牌(pai)號(hao)表示方法(fa)》)標(biao)(biao)準。常用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)鉻鉬(mu)系(xi)和(he)(he)鉻鉬(mu)釩系(xi)低(di)合金(jin)鋼(gang)材(cai)(cai)料牌(pai)號(hao)有12CrMo、15CrMo、12CrlMoV等,它們(men)常用(yong)(yong)(yong)作抗(kang)氫腐蝕、抗(kang)高(gao)溫硫或(huo)硫化氫腐蝕和(he)(he)耐熱(次高(gao)溫)等材(cai)(cai)料。例如,12CrMo和(he)(he)15CrMo常用(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)550℃以下(xia)的(de)(de)高(gao)溫工況(kuang),或(huo)用(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)320℃以下(xia)的(de)(de)臨氫工況(kuang);12CrlMoV常用(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)575℃以下(xia)的(de)(de)高(gao)溫高(gao)壓蒸(zheng)汽(qi)介質(zhi)。
3. 調質合金(jin)鋼(Quenching and Tempering Steel)
其(qi)含碳量較高,故強(qiang)度高,可焊性(xing)差(cha),常用于螺栓、螺母(mu)材料。
GB/T 3077標(biao)準給出(chu)了(le)調(diao)質合金鋼(gang)的化學成(cheng)分和機械性能要求(qiu)。常(chang)用(yong)材(cai)料(liao)牌號(hao)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(xing):0Cr18Ni9(304)(06Cr19Ni10)、0Cr17Ni12Mo2(316)(06Cr17Ni12Mo2)等(deng)。
②. 鐵素體型:00Cr12(022Cr12)、0Cr13A1(06Cr13Al)等。
③ .馬氏體型:1Cr5Mo(12Cr5Mo)、1Cr13(12Cr13)、2Cr13(20Cr13)、等。
④. 沉(chen)淀硬(ying)化型(xing):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。