鋼實(shi)質是一種合金(jin),主要成分是鐵和(he)少量碳,還含有(you)硅、錳(meng)、磷、硫、鉻、鎳、鉬、鎢和(he)釩等微量元素。


鋼(gang)的(de)分類如圖3-1所示。


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常見(jian)鋼的(de)簡介見(jian)表3-2。



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合(he)金鋼(gang)(Alloy Steel)介(jie)紹(shao)如下:


1. 不銹(xiu)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(ao)氏體型不銹鋼(Austenitic Snless Steel)。


   奧氏體不銹(xiu)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(包括奧氏體(ti)型(xing)、奧氏體(ti)-鐵素體(ti)型(xing)、鐵素體(ti)型(xing)、馬(ma)氏體(ti)型(xing)和沉淀硬化(hua)型(xing))的(de)表(biao)示方法按(an)GB221標準規(gui)定如(ru)下:除含碳(tan)量的(de)表(biao)示方法不同外,其他均(jun)與低合金鋼相(xiang)同。此時(shi)的(de)含碳(tan)量以一位數(shu)字(zi)來表(biao)示,該數(shu)字(zi)為平(ping)均(jun)含碳(tan)量的(de)千分(fen)之(zhi)幾。當平(ping)均(jun)含碳(tan)量小于(yu)千分(fen)之(zhi)一時(shi),用“0”表(biao)示;當平(ping)均(jun)含碳(tan)量小于(yu)0.03%時(shi),用“00”表(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(tie)素體型不銹鋼。


   它與奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)型不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)一樣,具(ju)有良好的綜合力學性能,也具(ju)有良好的可焊性,故常(chang)代(dai)替奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)型不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)用于容易(yi)發生晶間腐蝕的工(gong)作(zuo)環(huan)境。但該種(zhong)材(cai)(cai)料制造工(gong)藝復雜,成(cheng)本較高,價(jia)格約是奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)型不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的3~4倍,故這(zhe)種(zhong)材(cai)(cai)料在工(gong)程上應用的并不(bu)(bu)普遍。


  GB/T 1220 標準給出了 1Cr18Ni11Si4AlTi (14Cr18Ni11Si4AlTi)、00Cr18Ni5Mo3Si2(022Cr19Ni5Mo3Si2N)、022Cr22Ni5Mo3N等共6種奧氏體-鐵素體型雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼的材料牌號。


 ③. 鐵素(su)體(ti)型不(bu)銹鋼(gang)(Ferrite Stainless Steel)。


  其防腐(fu)性能不(bu)如奧氏體型不(bu)銹(xiu)鋼(gang),焊(han)接性能也比較差,還容易出現475℃回火脆性和σ相析出引起的脆性,因此(ci),這種不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在壓力管(guan)道中應用得不(bu)多,而在壓力容器中常用作復合材料的復層。


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


 ④. 馬氏(shi)體(ti)型不銹鋼(Martensitic Stainless Steel)。


   其(qi)具有較(jiao)高的硬度和耐磨性,耐蝕性較(jiao)弱(ruo),常用(yong)于(yu)醫療(liao)中(zhong)的手(shou)術刀,而壓力管(guan)道中(zhong)則(ze)常用(yong)作碳素(su)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(ma)氏(shi)體不銹(xiu)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)淀硬化型不銹鋼。


   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)


  工程上常用(yong)的低合金鋼有碳(tan)錳系(xi)(xi)(xi)、碳(tan)錳釩系(xi)(xi)(xi)、鉻鉬系(xi)(xi)(xi)和(he)鉻鉬釩系(xi)(xi)(xi)等系(xi)(xi)(xi)列。


  ①. GB/T 1591標準給出了碳錳系(xi)和碳錳釩系(xi)低合金鋼(gang)的化學(xue)成(cheng)分和力(li)學(xue)性(xing)能要(yao)求。當(dang)用于(yu)常溫(wen)及以(yi)上(shang)溫(wen)度時,可用SHA、SHB或SHC級;當(dang)用于(yu)-20~-40℃時,可用SHD或SHE級。


  ②. GB/T 3077(《合金結構鋼》)標準給出了(le)(le)鉻(ge)鉬(mu)(mu)系和鉻(ge)鉬(mu)(mu)釩系低合金鋼的化學成分和機械性(xing)能要求。該標準共列出了(le)(le)77種材料牌號(hao)(hao),其表示方(fang)法按GB/T221(《鋼鐵產品牌號(hao)(hao)表示方(fang)法》)標準。常(chang)(chang)(chang)用(yong)(yong)的鉻(ge)鉬(mu)(mu)系和鉻(ge)鉬(mu)(mu)釩系低合金鋼材料牌號(hao)(hao)有12CrMo、15CrMo、12CrlMoV等,它們(men)常(chang)(chang)(chang)用(yong)(yong)作抗(kang)氫腐蝕(shi)、抗(kang)高溫(wen)硫或(huo)硫化氫腐蝕(shi)和耐熱(次(ci)高溫(wen))等材料。例如(ru),12CrMo和15CrMo常(chang)(chang)(chang)用(yong)(yong)于(yu)550℃以下(xia)(xia)的高溫(wen)工況(kuang),或(huo)用(yong)(yong)于(yu)320℃以下(xia)(xia)的臨氫工況(kuang);12CrlMoV常(chang)(chang)(chang)用(yong)(yong)于(yu)575℃以下(xia)(xia)的高溫(wen)高壓蒸汽介質。



3. 調質合金(jin)鋼(Quenching and Tempering Steel)


   其含碳量較(jiao)高,故強度高,可焊性(xing)差,常用于螺(luo)栓、螺(luo)母(mu)材料。


   GB/T 3077標準給出了調質(zhi)合金鋼的化學成分和機械性能(neng)要求。常用材料牌(pai)號有(you)40Cr、45Cr、30CrMo、30CrMoA、35CrMo、35CrMoA、25Cr2MoVA等(deng)。




4. 耐(nai)熱鋼(gang)(High Resisting Steel) 


 GB1221 標準共給出了40種耐熱(re)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(ti)型:0Cr18Ni9(304)(06Cr19Ni10)、0Cr17Ni12Mo2(316)(06Cr17Ni12Mo2)等。


   ②. 鐵(tie)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(xing):0Cr17Ni4Cu4Nb(05Cr17Ni4Cu4Nb)、0Cr17Ni7Al(07Cr17Ni7Al)等。



5. 低溫鋼(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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