鋼實質是(shi)一種合金,主要成分(fen)是(shi)鐵和少量碳,還含有硅(gui)、錳、磷、硫、鉻、鎳、鉬、鎢和釩(fan)等微量元素。
鋼(gang)的分類如(ru)圖3-1所示。
常見鋼的簡(jian)介見表3-2。
合(he)金鋼(Alloy Steel)介紹如下:
1. 不(bu)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(shi)體型、奧氏(shi)體-鐵素體型、鐵素體型、馬氏(shi)體型和(he)沉淀硬化型)的(de)(de)表(biao)(biao)示方(fang)法按GB221標準(zhun)規(gui)定如下:除含碳量(liang)的(de)(de)表(biao)(biao)示方(fang)法不同外(wai),其他均(jun)(jun)與低合金鋼相同。此時的(de)(de)含碳量(liang)以一位數字來表(biao)(biao)示,該數字為平均(jun)(jun)含碳量(liang)的(de)(de)千分之(zhi)(zhi)幾。當平均(jun)(jun)含碳量(liang)小于(yu)千分之(zhi)(zhi)一時,用“0”表(biao)(biao)示;當平均(jun)(jun)含碳量(liang)小于(yu)0.03%時,用“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. 奧氏(shi)體(ti)-鐵素(su)體(ti)型不銹(xiu)鋼。
它(ta)與奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)一樣,具有良好的綜合力學性能,也具有良好的可焊性,故(gu)常代替(ti)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)用于(yu)容易(yi)發生晶間腐蝕的工作(zuo)環境。但該種材料制造工藝復雜,成本(ben)較高,價格約是(shi)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的3~4倍,故(gu)這種材料在工程(cheng)上應用的并不(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(xiu)鋼的材料牌號。
③. 鐵素體型不銹鋼(Ferrite Stainless Steel)。
其防腐性能(neng)不(bu)如(ru)奧氏體(ti)型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),焊接性能(neng)也比較(jiao)差,還容易出現475℃回(hui)火脆性和σ相(xiang)析(xi)出引起的(de)脆性,因(yin)此,這種不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)在壓力管道中應用得不(bu)多,而在壓力容器中常用作復合(he)材(cai)料的(de)復層。
GB/T 1220標準共給出了7種鐵素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(ma)氏體型不銹鋼(Martensitic Stainless Steel)。
其具有較高的(de)(de)硬度(du)和耐磨性,耐蝕性較弱,常用(yong)于醫療中(zhong)的(de)(de)手術刀(dao),而壓力管(guan)道(dao)中(zhong)則常用(yong)作碳(tan)素鋼和鉻鉬鋼閥(fa)門的(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(ying)化型不(bu)銹鋼(gang)。
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)
工程上常用的低(di)合金鋼有(you)碳錳系(xi)(xi)、碳錳釩系(xi)(xi)、鉻鉬系(xi)(xi)和鉻鉬釩系(xi)(xi)等系(xi)(xi)列(lie)。
①. GB/T 1591標(biao)準給出(chu)了(le)碳錳(meng)系和碳錳(meng)釩系低合金鋼的(de)化學成分和力(li)學性能要求。當(dang)用(yong)于常(chang)溫及(ji)以上溫度時(shi),可用(yong)SHA、SHB或SHC級(ji);當(dang)用(yong)于-20~-40℃時(shi),可用(yong)SHD或SHE級(ji)。
②. GB/T 3077(《合金結構鋼(gang)》)標準(zhun)給(gei)出(chu)了鉻鉬系和(he)鉻鉬釩(fan)(fan)系低(di)合金鋼(gang)的化(hua)學成分(fen)和(he)機械(xie)性(xing)能(neng)要求。該標準(zhun)共列出(chu)了77種材料牌(pai)號,其表(biao)示(shi)方法按GB/T221(《鋼(gang)鐵產品牌(pai)號表(biao)示(shi)方法》)標準(zhun)。常(chang)(chang)用(yong)(yong)的鉻鉬系和(he)鉻鉬釩(fan)(fan)系低(di)合金鋼(gang)材料牌(pai)號有12CrMo、15CrMo、12CrlMoV等,它們常(chang)(chang)用(yong)(yong)作抗氫腐蝕(shi)、抗高溫(wen)硫(liu)或硫(liu)化(hua)氫腐蝕(shi)和(he)耐(nai)熱(次(ci)高溫(wen))等材料。例如(ru),12CrMo和(he)15CrMo常(chang)(chang)用(yong)(yong)于550℃以下(xia)的高溫(wen)工況,或用(yong)(yong)于320℃以下(xia)的臨(lin)氫工況;12CrlMoV常(chang)(chang)用(yong)(yong)于575℃以下(xia)的高溫(wen)高壓蒸汽介質。
3. 調質合金鋼(gang)(Quenching and Tempering Steel)
其含碳量較高(gao)(gao),故強度(du)高(gao)(gao),可焊性(xing)差,常用于螺栓、螺母材料。
GB/T 3077標準給(gei)出了調質合金鋼的化學(xue)成分和機械性能要(yao)求。常用材料(liao)牌號有40Cr、45Cr、30CrMo、30CrMoA、35CrMo、35CrMoA、25Cr2MoVA等。
4. 耐熱鋼(gang)(High Resisting Steel)
GB1221 標準共給出了40種耐(nai)熱(re)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(ao)氏(shi)體(ti)型:0Cr18Ni9(304)(06Cr19Ni10)、0Cr17Ni12Mo2(316)(06Cr17Ni12Mo2)等。
②. 鐵素體(ti)型(xing):00Cr12(022Cr12)、0Cr13A1(06Cr13Al)等。
③ .馬氏(shi)體型:1Cr5Mo(12Cr5Mo)、1Cr13(12Cr13)、2Cr13(20Cr13)、等。
④. 沉淀硬(ying)化(hua)型(xing):0Cr17Ni4Cu4Nb(05Cr17Ni4Cu4Nb)、0Cr17Ni7Al(07Cr17Ni7Al)等。
5. 低溫鋼(gang)(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。