鋼實質是一(yi)種(zhong)合金,主要成分是鐵和少量(liang)碳,還(huan)含有硅(gui)、錳、磷(lin)、硫、鉻、鎳、鉬、鎢和釩(fan)等微(wei)量(liang)元素。
鋼的分類如圖3-1所示。

常見(jian)鋼(gang)的簡(jian)介見(jian)表3-2。

合金鋼(gang)(Alloy Steel)介紹(shao)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(gang)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(tie)素體(ti)型(xing)、鐵(tie)素體(ti)型(xing)、馬氏體(ti)型(xing)和(he)沉淀硬化型(xing))的表(biao)(biao)示(shi)(shi)方(fang)(fang)法按GB221標(biao)準規定如(ru)下:除含碳(tan)(tan)(tan)量(liang)的表(biao)(biao)示(shi)(shi)方(fang)(fang)法不同(tong)外,其(qi)他(ta)均與低合金鋼相(xiang)同(tong)。此時(shi)的含碳(tan)(tan)(tan)量(liang)以一(yi)位數字來表(biao)(biao)示(shi)(shi),該(gai)數字為平均含碳(tan)(tan)(tan)量(liang)的千分之幾。當(dang)平均含碳(tan)(tan)(tan)量(liang)小于(yu)千分之一(yi)時(shi),用“0”表(biao)(biao)示(shi)(shi);當(dang)平均含碳(tan)(tan)(tan)量(liang)小于(yu)0.03%時(shi),用“00”表(biao)(biao)示(shi)(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(xing)不銹鋼。
它與奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)型(xing)不銹鋼(gang)一樣,具有良(liang)好的(de)綜合(he)力學性能,也具有良(liang)好的(de)可焊性,故常代替奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)型(xing)不銹鋼(gang)用于容易發生晶間腐蝕的(de)工作環(huan)境。但(dan)該種(zhong)材(cai)料制造工藝復雜(za),成本較高,價(jia)格約是奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)型(xing)不銹鋼(gang)的(de)3~4倍(bei),故這(zhe)種(zhong)材(cai)料在工程上應用的(de)并不普(pu)遍。
GB/T 1220 標準給出了 1Cr18Ni11Si4AlTi (14Cr18Ni11Si4AlTi)、00Cr18Ni5Mo3Si2(022Cr19Ni5Mo3Si2N)、022Cr22Ni5Mo3N等共6種奧氏體-鐵素體型雙相不(bu)銹鋼的材料牌號。
③. 鐵素體型(xing)不銹鋼(gang)(Ferrite Stainless Steel)。
其防(fang)腐性(xing)(xing)能(neng)不(bu)如(ru)奧(ao)氏體(ti)型不(bu)銹鋼(gang),焊接性(xing)(xing)能(neng)也(ye)比(bi)較(jiao)差(cha),還(huan)容易(yi)出現475℃回火脆性(xing)(xing)和σ相析(xi)出引起的脆性(xing)(xing),因此,這種(zhong)不(bu)銹鋼(gang)在壓力管道中(zhong)應(ying)用(yong)(yong)得不(bu)多,而(er)在壓力容器(qi)中(zhong)常用(yong)(yong)作復合材料的復層。
GB/T 1220標準共給出了7種鐵(tie)素體不(bu)銹(xiu)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(qi)具(ju)有較高(gao)的(de)硬度(du)和耐磨(mo)性(xing),耐蝕性(xing)較弱,常用于醫療中(zhong)的(de)手術刀,而(er)壓力管道中(zhong)則常用作碳素(su)鋼和鉻鉬鋼閥(fa)門的(de)閥(fa)桿和閥(fa)芯(xin)。
GB/T 1220標準共給出了19種馬(ma)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(hua)型不銹鋼。
沉淀硬化不銹(xiu)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(di)合金鋼(gang)(Low Alloy Steel)
工程上常用的低合金鋼有碳錳(meng)系、碳錳(meng)釩系、鉻(ge)鉬(mu)系和鉻(ge)鉬(mu)釩系等系列。
①. GB/T 1591標準給(gei)出了(le)碳(tan)錳(meng)系(xi)(xi)和碳(tan)錳(meng)釩系(xi)(xi)低合(he)金鋼的化學成分和力學性能(neng)要求。當用(yong)于常溫(wen)及(ji)以上溫(wen)度時,可用(yong)SHA、SHB或(huo)SHC級(ji);當用(yong)于-20~-40℃時,可用(yong)SHD或(huo)SHE級(ji)。
②. GB/T 3077(《合金(jin)結構鋼(gang)(gang)》)標準(zhun)給出了鉻(ge)鉬系和(he)鉻(ge)鉬釩系低合金(jin)鋼(gang)(gang)的化學成分和(he)機械性能要求(qiu)。該標準(zhun)共列出了77種材料(liao)牌(pai)號(hao),其表(biao)示(shi)方法按(an)GB/T221(《鋼(gang)(gang)鐵產品牌(pai)號(hao)表(biao)示(shi)方法》)標準(zhun)。常用(yong)的鉻(ge)鉬系和(he)鉻(ge)鉬釩系低合金(jin)鋼(gang)(gang)材料(liao)牌(pai)號(hao)有12CrMo、15CrMo、12CrlMoV等(deng),它們常用(yong)作抗氫(qing)腐蝕、抗高(gao)溫硫或硫化氫(qing)腐蝕和(he)耐熱(次高(gao)溫)等(deng)材料(liao)。例(li)如,12CrMo和(he)15CrMo常用(yong)于550℃以(yi)(yi)下的高(gao)溫工況(kuang),或用(yong)于320℃以(yi)(yi)下的臨(lin)氫(qing)工況(kuang);12CrlMoV常用(yong)于575℃以(yi)(yi)下的高(gao)溫高(gao)壓蒸汽介(jie)質(zhi)。
3. 調質合金鋼(Quenching and Tempering Steel)
其含碳量較高,故強度高,可焊性差,常用于螺栓、螺母材料。
GB/T 3077標準給出了調質合金鋼的化學(xue)成分和(he)機械性能要(yao)求。常用材料(liao)牌號有(you)40Cr、45Cr、30CrMo、30CrMoA、35CrMo、35CrMoA、25Cr2MoVA等。
4. 耐(nai)熱鋼(High Resisting Steel)
GB1221 標準共給出了40種耐熱(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. 奧氏(shi)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(ti)型:1Cr5Mo(12Cr5Mo)、1Cr13(12Cr13)、2Cr13(20Cr13)、等(deng)。
④. 沉淀(dian)硬化型: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。


