相关知识:
不锈钢命名方式:
钢号中碳含量以千分之几表示。
例如“2Cr13”钢的平均碳含量为2‰;若钢中含碳量≤0.3‰或≤0.8‰者,钢号前分别冠以“00”及“0”表示之,例如00Cr17Ni14Mo2(C≤0.3‰Cr17%Ni14%Mo2%)、0Cr18Ni9(C≤0.8‰Cr18%Ni9%) 等。
2)钢中主要合金元素,除个别微合金元素外,一般以百分之几表示。当平均合金含量<1.5%时,钢号中一般只标出元素符号,而不标明含量,但在特殊情况下易致混淆者,在元素符号后亦可标以数字“1”,例如钢号“12CrMoV”和“12Cr1MoV”,前者铬含量为0.4~0.6%,后者为0.9~1.2%,其余成分全部相同。当合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%…… 时,在元素符号后面应标明含量,可相应表示为2、3、4…… 等。例如18Cr2Ni4WA。
3)钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素,均属微合金元素,虽然含 量很低,仍应在钢号中标出。例如20MnVB 钢中。钒为0.07~0.12%,硼为0.001~0.005%。
奥氏体不锈钢:
奥氏体不锈钢是指在常温下具有“奥氏体组织”(碳在铁中的固溶体 特性:呈体型立方晶体)的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni 8%~10%、C约0.1%时,具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性,但强度较低,不可能通过相变使之强化,仅能通过冷加工进行强化,如加入S,Ca,Se,Te等元素,则具有良好的易切削性。
304不锈钢:
304型:广泛使用的材料。
能经受一般的锈蚀,可抵抗加工介质浸蚀(但含有浓酸和氯化物成分的高温状态可能出现腐蚀),
能抵抗有 机化合物、染料和广泛的 各种各样的无机化合物。
304L型(低碳),耐硝酸性好并耐中等温度和浓度的硫酸, 广泛地用作液态气体贮罐,用作低温设备(304N)、器具其它消费产品,厨房设备、医 院设备、运输工具、废水处理装置。
316不锈钢:
316型:比304型含有稍多的镍,并含有2%─3%的钼,耐蚀性比304型好,特别是在倾向于引起点腐蚀的氯化物介质中。316型已发展用作亚硫酸盐纸浆机,因为它耐用硫酸化合物。而且,它的用途已扩大到在加工工业中处理很多化学制品。
317型:含有3%—4%的钼。
低温钢:
一般低温指小于-29~-196℃范围内,小于-196~-269℃为超低温范围。石化企业规定低于-20℃就算低温。一般碳素钢、低合金钢、铁素体钢在低温下韧性急剧下降,脆性上升,这种现象称材料的冷脆现象。为了保证材料的使用性能,不仅要求材料在常温时有足够的强度、韧性、加工性能以及良好的焊接性能,而且要求材料在低温下也具有抗脆化的能力。另外材料在低温时会发生收缩,各个零件收缩率不同是致使某些密封部位发生泄漏的原因。此外,奥氏体不锈钢在马氏体转变温度时,部分奥氏体转变成马氏体而引起体积变化导致阀门泄漏也是一个重要原因。因此,要研究阀门各部位零件的材料、结构特点以防止低温时产生间隙而泄漏。
各种元素对不锈钢的性能和组织的影响和作用:
铬在不锈钢中的决定作用:决定不锈钢性属的元素只有一种,这就是铬,每种不锈钢都含有一定数量的铬。迄今为止,还没有不含铬的不锈钢。铬之所以成为决定不锈钢性能的主要元素,根本的原因是向钢中添加铬作为合金元素以后,促使其内部的矛盾运动向有利于抵抗腐蚀破坏的方面发展。
镍是优良的耐腐蚀材料,也是合金钢的重要合金化元素。镍在钢中是形成奥氏体的元素,但低碳镍钢要获得纯奥氏体组织,含镍量要达到24%;而只有含镍27%时才使钢在某些介质中的耐腐蚀性能显著改变。所以镍不能单独构成不锈钢。但是镍与铬同时存在于不锈钢中时,含镍的不锈钢却具有许多可贵的性能。 基于上面的情况可知,镍作为合金元素在不锈钢中的作用,在于它使高铬钢的组织发生变化,从而使不锈钢的耐腐蚀性能及工艺性能获得某些改善。
锰和氮可以代替铬镍不锈钢中镍
铬镍奥氏体钢的优点虽然很多,但近几十年来由于镍基耐热合金与含镍20%以下的热强钢的大量发展与应用,以及化学工业日益发展对不锈钢的需要量越来越大,而镍的矿藏量较少且又集中分布在少数地区,因此在世界范围内出现了镍在供和需方面的矛盾。所以在不锈钢与许多其他合金领域(如大型铸锻件用钢、工具钢、热强钢等)中,特别是镍 的资源比较缺乏的国家,广泛地开展了节镍和以其他元素代镍的科学研究与生产实践,在这方面研究和应用比较多的是以锰和氮来代替不锈钢与耐热钢中的镍。
锰对于奥氏体的作用与镍相似。但说得确切一些,锰的作用不在于形成奥氏体,而是在于它降低钢的临界淬火速度,在冷却时增加奥氏体的稳定性,抑制奥氏体的分解,使高温下形成的奥氏体得以保持到常温。
钛或铌是为了防止晶间腐蚀。
钼和铜可以提高某些不锈钢的耐腐蚀性能。
灰铸铁:
灰铸铁 灰铸铁碳量较高(为2.7%~4.0%)
可锻铸铁 由一定化学成分的铁液浇注成白口坯件,再经退火而成的铸铁,有较高的强度、塑性和冲击韧度,可以部分代替碳钢。可锻铸铁的牌号是由“KTH”(“可铁黑”三字汉语拼音字首)或“KTZ”(“可铁珠”三字汉语拼音字首)后附最低抗拉强度值(MPa)和最低断后伸长率的百分数表示。例如牌号KTH 350—10表示最低抗拉强度为350 MPa、最低断后伸长率为10%的黑心可锻铸铁,即铁素体可锻铸铁;KTZ 650—02表示最低抗拉强度为650 MPa、最低断后伸长率为2%的珠光体可锻铸铁。
碳素钢:
含碳量小于1.35%,除铁、碳和限量以内的硅、锰、磷、硫等杂质外,不含其他合金元素的钢。碳素钢的性能主要取决于含碳量。含碳量增加,钢的强度、硬度升高,塑性、韧性和可焊性降低。与其他钢类相比,碳素钢使用最早,成本低,性能范围宽 ,用量最大。适用于公称压力PN≤32.0MPa,温度为-30-425℃的水、蒸汽、空气、氢、氨、氮及石油制品等介质。常用牌号有WC1、WCB、ZG25及优质钢20、25、30及低合金结构钢16Mn碳素钢按化学成分(即以含碳量)可分为低碳钢(含碳量从0.10%至0.30% )、中碳钢(碳量0.25%~0.60%)和高碳钢(含碳量从0.60%至1.70%,可以淬硬和回火)。
蒙乃尔合金又称镍合金,是一种以金属镍为基体添加铜、铁、锰等其它元素而成的合金。蒙乃尔合金耐腐蚀性好,呈银白色。
哈氏合金是镍基合金的一种,目前主要分为B、C、G三个系列,它主要用于铁基Cr-Ni或Cr-Ni-Mo不锈钢、非金属材料等无法使用的强腐蚀性介质场合。
球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨,有效地提高了铸铁的机械性能,特别是提高了塑性和韧性,从而得到比碳钢还高的强度。
生铁是含碳量大于2%的铁碳合金,工业生铁含碳量一般在2.5%--4%,并含C、SI、Mn、S、P等元素,是 用铁矿石经高炉冶炼的产品。
奥氏体不锈钢,是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni 8%~10%、C约0.1%时,具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性,但强度较低,不可能通过相变使之强化,仅能通过冷加工进行强化,如加入S,Ca,Se,Te等元素,则具有良好的易切削性。
马氏体不锈钢主要为铬含量在12%-18%范围内的低碳或高碳钢。各国广泛应用的马氏体不锈钢钢种有如下3类:
1.低碳及中碳13%Cr钢
2.高碳的18%Cr钢
3.低碳含镍(约2%)的17%Cr钢
马氏体不锈钢具备高强度和耐蚀性,可以用来制造机器零件如蒸汽涡轮的叶片(1Cr13)、蒸汽装备的轴和拉杆(2Cr13),以及在腐蚀介质中工作的零件如活门、螺栓等(4Cr13)。碳含量较高的钢号(4Cr13、9Cr18)则适用于制造医疗器械、餐刀、测量用具、弹簧等。
珠光体耐热钢
基体为珠光体或贝氏体组织的低合金耐热钢。主要有铬钼和铬钼钒系列,后来又发展了多元(如铬、钨、钼、钒、钛、硼等)复合合金化的钢种,钢的持久强度和使用温度逐渐提高。
一般合金元素总量最多为5%左右,其组织除珠光体外,也包括贝氏体钢。这类钢在450~620℃有良好的高温蠕变强度及工艺性能,且导热性好,膨胀系数小,价格较低,广泛用于制作450~620℃范围内各种耐热结构材料。如电站用锅炉钢管,汽轮机叶轮、转子、紧固件、炼油及化工用的高压容器、废热锅炉、加热炉管及热交换器管等。
镍基合金是指在650~1000℃高温下有较高的强度与一定的抗氧化腐蚀能力等综合性能的一类合金。
镍基合金的代表材料有:
1,Incoloy合金,如Incoloy800,主要成分为;32Ni-21Cr-Ti,Al;属于耐热合金;
2,Inconel合金,如Inconel600,主要成分是;73Ni-15Cr-Ti,Al;属于耐热合金;
3,Hastelloy合金,即哈氏合金,如哈氏C-276,主要成分为;56Ni-16Cr-16Mo-4W;属于耐蚀合金;
4,Monel合金,即蒙乃尔合金,比如说蒙乃尔400,主要成分是;65Ni-34Cu;属于耐蚀合金;
司太立合金(Stellite)是一种能耐各种类型磨损和腐蚀以及高温氧化的硬质合金。即通常所说的钴铬钨(钼)合金或钴基合金,司太立合金由美国人Elwood Hayness于1907年发明。司太立合金是以钴作为主要成分,含有相当数量的镍、铬、钨和少量的钼、铌、钽、钛、镧等合金元素,偶而也还含有铁的一类合金。根据合金中成分不同,它们可以制成焊丝,粉末用于硬面堆焊,热喷涂、喷焊等工艺,也可以制成铸锻件和粉末冶金件。