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第三节 低合金钢及化工设备用特种钢

第三节 低合金钢及化工设备用特种钢. 1. 合金元素对钢的影响 —— 为改善钢材性能特意加入合金元素，以改变钢材性质。例如： 铬： 耐腐蚀抗氧化； 提高了强度硬度和耐磨性； 使钢材的韧性和塑性降低。 锰： 提高强度和低温冲击韧性。 镍： 提高淬透性，保持良好塑性和韧性； 提高耐腐蚀性和低温冲击韧性； 提高热强性能 。 硅： 提高强度、高温疲劳强度、耐热性、耐 H 2 S 腐蚀； 降低了塑性和冲击韧性。. 2. 普通低合金钢. 1. 成分特点：

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第三节 低合金钢及化工设备用特种钢

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  1. 第三节低合金钢及化工设备用特种钢 1. 合金元素对钢的影响 ——为改善钢材性能特意加入合金元素，以改变钢材性质。例如： 铬：耐腐蚀抗氧化； 提高了强度硬度和耐磨性； 使钢材的韧性和塑性降低。 锰：提高强度和低温冲击韧性。 镍：提高淬透性，保持良好塑性和韧性； 提高耐腐蚀性和低温冲击韧性； 提高热强性能。 硅：提高强度、高温疲劳强度、耐热性、耐H2S腐蚀； 降低了塑性和冲击韧性。

  2. 2. 普通低合金钢 1. 成分特点： ※由碳素钢+Si、Mn、Cu、 Ti、V、Nb等元素组成； ※含碳量均较低，≤0.2%； ※合金元素总含量＜5% 。 2. 相对于碳素钢，其性能特点： ※强度提高； ※耐腐蚀性能提高； ※低温性能提高。

  3. 碳素钢与低合金钢比较

  4. 3.常用材料：板，管，圆钢等型材。 4.用途： 广泛用于造船，压力容器，桥梁，高压锅炉，汽车，矿山机械，农业机械等。 5.常用材料： 16MnR，15MnVR,18MnMoNbR, 16MnDR,15CrMoR,14Cr1MoR….

  5. 3. 容器钢和锅炉钢 （1）.工作环境： 锅炉：中温或高温；中压或高压。 容器：压力；温度；介质腐蚀；操作特点。 （2）.对材质要求： 1）较高的强度； 2）良好的塑性、韧性和冷弯性能； 3）较低的缺口敏感性； 4）良好的焊接性能和其他工艺性能； 5）良好的冶金质量。

  6. （3）.常用的材料： 容器钢——（GB150-1998 《钢制压力容器》推荐） Q235-B，Q235-C; 20R; 16MnR，15MnVR，15MnVNbR，18MnMoNbR。 锅炉钢—— 20g；12Mng,16Mng,15MnVg,18MnMoNbg。 （4）.标准： 《压力容器用钢板》GB6654-1996 《压力容器用碳素钢和低合金厚钢板》YB/T40-87

  7. 5. 不锈耐酸钢 不锈---耐大气腐蚀； 耐酸---耐酸及强腐蚀性介质的腐蚀。 常用品种： 1）铬不锈钢---如1Cr13, 2Cr13, 0Cr13等。 第一个数字---含碳量的千分数[见表1-5(1-4）]； Cr13---含铬13%。 ◎组织成分：铬固溶于铁素体的晶格中形成固溶体。

  8. ◎“不锈”的原因： 在氧化性介质中，铬能生成一层稳定而致密的氧化膜，对钢材起保护作用。 ◎性能特点： • 碳的作用---与铬生成碳化铬(Cr23C6)，消耗大量的铬。为保证耐腐蚀性能，不锈钢中碳含量越低越好。

  9. 铬的作用： ——能提高耐腐蚀性能。实际铬不锈钢的平均含铬量≥13%。 ——能提高钢的淬透性，显著提高钢的强度、硬度和耐磨性，而塑性、韧性降低。 • 用作受载荷大的耐蚀零件，如轴类，活塞杆、螺栓、浮阀等。

  10. 2）铬镍不锈钢 • 常用铬镍不锈钢型号:0Cr18Ni9 0Cr18Ni10Ti 式中 0---含碳量的千分数；（见表1-5） Cr18---含铬量18%左右； Ni9---含镍量9%左右。 通常以铬镍平均含量“18-8”标志这种钢。 • 组织特征：C、Cr、Ni固溶于奥氏体晶格中，是单一的奥氏体组织。

  11. 性能特点: ①耐腐蚀性好 ※Cr含量≥13%，表面形成氧化膜； ※组织为单一的奥氏体，在电解液中不能形成微电池，避免了电化学腐蚀。 ②力学性能优异。[见P298附录五] ③在400～850℃期间，碳生成碳化铬在晶界析出，使晶界附近贫铬（铬含量低于12%）导致晶间腐蚀。 ！不能反复施焊，否则必须进行热处理。 ④不耐氯离子腐蚀。

  12. 6. 高温用钢（耐热钢） • 高温环境---原油加热、裂解、催化等。如转化炉炉管，工作温度为650～800℃。 碳钢使用温度一般在400℃以下。 如20钢 500℃时屈服点只有50MPa,变得很软，钢中的Fe3C分解出石墨碳（石墨化过程）；同时钢表面生成氧化皮，层层剥落。 ——碳钢在高温下强度和抗氧化性均下降。

  13. 高温设备对材料的要求： ①化学稳定性。——抵抗高温气体（O2、H2S、SO2等)腐蚀的能力。钢的表面能生成致密的氧化膜。 抗氧化钢——抗高温氧化，强度不高。 Cr13SiAl, Cr25Ti, Cr25Ni12等。 ②热强性。——抗高温蠕变能力。 热强钢——抗蠕变，有一定抗氧化能力。 12CrMo,Cr5Mo,1Cr18Ni9Ti,Cr25Ni20等。

  14. 各元素的作用： 元素 Cr—提高抗氧化性，强化并稳定金相组织。 Mo—提高高温强度，强化并稳定金相组织，提高再结晶温度。 Ni—形成奥氏体组织，提高高温强度和耐腐蚀性。 Ti—稳定金相组织，不锈钢中能减少铬与碳的化合。 Al,Si—提高高温抗氧化性，本身生成致密的氧化膜。

  15. 7. 低温用钢 • 低温环境——天然气液化、空气分离、润滑油脱脂、轻烃回收等。 • 普通碳钢在低温下（-20℃以下）变脆，冲击韧性显著下降。 • 低温用钢的组织成分特点： ※一般低温（-40~-20℃)钢——含碳量很低的铁素体组织，再加入适量的Mn、Al、Ti、Nb、Cu、V、N等元素。 如 16MnDR,09MnNiDR等。 ※深冷（-40℃以下)用钢——含碳量低的奥氏体组织。如 15Mn26Al4。

  16. 8. 钢材的品种和规格 1）钢板[P320附录十] 2）钢管[P306附录七] • ※无缝钢管表示法： • 如 f219×10 其中 219-钢管的外径,mm； • 10-钢管名义壁厚,mm。 ※有缝钢管 由板卷焊接而成。用于水管，蒸汽管等。 如 1吋,1/4吋,3/4吋等.

  17. 3）型钢 • 圆钢 • 方钢 • 扁钢 • 等边角钢 • 不等边角钢 • 工字钢 • 槽钢

  18. 4）铸钢和锻钢 钢水铸造成型---铸钢。 如：ZG200-400 式中200-屈服点 400-抗拉强度。 精密铸造！ 钢坯锻压成型 ---锻钢

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