▇ 低合金钢 (合金元素含量<5%) ▇ 中合金钢 (合金元素含量5~10%) ▇ 高合金钢 (合金元素含量>10%) ――按照用途和性能分类,可分为: ▇ 强度用钢 (高强度用钢)
▇ 特殊用途用钢 (耐高温、低温、硫腐蚀) 2、合金结构钢牌号表示方法
合金结构钢的表示方法按照GB/T221-2000规程执行,表示方法是:前面两位数表示平均含碳量的万分数(不锈钢和耐热钢是千分数),后面的元素代号表示该钢所含的合金元素,元素代号的后面数字该元素平均含量的百分数,若不注出数字则表示该元素的质量分数为<1.5%,≥1.5%按照四舍五入相应注上2、3?23?。属专门用途的在尾部注专用符号,属高级优质钢,则最好加注“A”。 例如 16Mn
○ 表示平均含碳量为0.16%,Mn含量<1.5%低合金结构钢 例如 16MnR
○ 表示专门用于压力容器的16Mn钢 例如 0Cr18Ni9A
○ 表示平均含碳量为<0.07%、Cr含量为18%、Ni含量为9%的高级优质不锈钢 ▇ 合金结构钢中低合金高强度钢牌号按照GB/T1591-1994的规定 例如 Q345
表示屈服点为345MPa低合金高强度钢,16Mn钢属于这一类钢。
五、耐热钢
1、概述
耐热钢是抗氧化钢和热强钢的总称,它在高温下能抵抗氧化和其它介质侵蚀,并有一定的强度,工作温度达900~1100℃,热强钢在高温下具有较高的强韧性和一定的抗氧化性,其工作温度可达到600~800℃。 2、分类
▇ 按用途和特性分为 ――抗氧化钢 ●用于高温抗氧化
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●介质侵蚀 ――热强钢
●具有一定的高温强度 ●蠕变极限 ●持久强度 ▇ 按合金体系分 ●Cr系 ●Cr-Mo系 ●Cr-Mo-V系 ●Cr-Ni系
▇ 按合金元素总量分 ●<5%的低合金耐热钢 ●5~12中合金耐热钢 ●>12%为高合金耐热钢 ▇ 按金相组织分 ●珠光体耐热钢 ●马氏体耐热钢 ●铁素体耐热钢 ●奥氏体耐热钢 3、性能
▇ 高温抗氧化和耐腐蚀 ● 使钢表面生成致密的氧化层 ● 提高钢电极电位 (加Cr)
● 使钢形成单相固溶体(减少微电池量) ▇ 高温力学性能 ● 持久强度 ● 蠕变极限 ▇ 高温脆化
● 475℃脆性 >12%Cr钢在此温度下变脆,原因高Cr∝`相沉淀析出,● σ相脆化 >16%Cr钢在500~800℃长期使用或加热,析出σ相 4、珠光体钢焊接
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▇ 珠光体钢焊接性 合金含量<5~7%,属于低、中合金钢 ●冷裂纹
●再热裂纹 (500~700℃) ●回火脆性
P、Sb、Sn、As杂质和合金元素有关,在晶界偏聚,降低断裂强度 ▇ 焊接要点
● 适用多种焊接方法
● 焊接材料 与母材同成分、同强度
● 小热输入、小电流、多层多道、不摆动或小摆动 ● 预热
● 热处理(不但消除应力,更改善焊缝组织、降低热影响区硬度) 5、马氏体钢焊接 ▇ 马氏体钢的焊接性
马氏体钢分为两大类,一类是Cr13型,另一类是Cr12为基多元合金型 ●冷裂纹 遵循三原则
○ 淬硬 ○ 氢扩散 ○ 拘束度
○ 含有Cr、Mo、V的Cr12型有晶粒粗化现象
●热影响区软化带 调质状态下焊接在热影响区的Ac1上温度附近出现软化带,高温强度下降,原始组织的硬度越高,软化的程度越严重。使持久强度降低,提前失效。 ●回火脆性
Cr13型马氏体钢在550℃附近有回火脆性,钢Mo、W可以回火脆性。 ▇ 焊接要点
●可以用各种焊接方法焊接马氏体钢 ●裂纹倾向大 ●对氢敏感
●用低氢或超低氢焊材和环境 ●拘束度大的工件TIG或MIG焊接 ▇ 焊接材料
●化学成分力求和母材相近
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●最好焊缝中没有铁素体存在
●Cr13型马氏体钢,焊材成分与母材相同,严格控制C、S、P、和Si含量,可增加Ti、N、Al,
●条件允许可选用奥氏体焊条 ▇焊接
●预热 焊条(250~400℃),TIG(150~250℃) ●保持层间温度
●热处理 (680~780℃) 6、奥氏体耐热钢焊接
主要有两个系列
▇ 18-8系列 主要用作耐腐蚀 ▇ 25-20系列 主要用作抗氧化 ▇ 焊接性
●热裂纹 (焊缝结晶裂纹 液化裂纹) ――焊缝金相组织的影响
1) 单相奥氏体组织含镍量较高,随着含镍量的提高,奥氏体稳定化程度提高,对S、P、Pb、等杂质更为敏感,且与极限溶解度小的元素Al、Si、Ti、Pb、Ni等易形成低熔点共晶,降低了金属的实际结晶温度,增大了结晶温度区间。
2) 奥氏体钢热导率小,线膨胀率大,易形成较大的焊接拉应力。
3)单相的奥氏体焊缝易形成方向性强的粗大柱状晶组织,有利于杂质和上述元素偏析,从而形成连续的晶间液态夹层。
4)焊缝中增加少量的δ组织(2~5%),大大的提高了焊缝的抗结晶裂纹的能力,这是因为少量的δ组织能阻止奥氏体晶粒的长大,细化凝固亚晶组织,打乱了枝晶的方向,增加了晶界和亚晶界的面积使液态薄膜更为分散地分布晶界和亚晶界上,且被δ相分隔成不连续状,减弱了低熔点共晶的作用。
5)δ相能改变晶界夹层的成分和性能,起到冶金净化作用。
6)Ni>15%奥氏体耐热钢,焊缝不宜采用γ+δ双相组织。δ相增加必需增加铁素体元素,减小奥氏体元素,这样焊缝和母材的成分有一定的差异,导致性能的差异,焊缝塑性和韧性降低。
7)如果钢中有了足以防止结晶裂纹的δ相,则不能防止在高温长期工作的δ相析出脆化,所以对高Cr、Ni奥氏体钢需用其它双相组织来改善抗裂性能。研究表明可用γ+C1或γ+B1
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