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            金屬材料的牌號



              鍛造
              鑄造
               
              鍛造
              鑄造

              ASTM A105

              A182 F316

              A182 F316L

              2.4816/ N06600

              A216 WCB

              A351CF8M

              A361CF3M

              Inconel600 

               

              A182 F11

              A182 F304

              A182 F304L

              ASTM A104

              A217 WC6

              A351CF8

              A351CF3

              WCC

               


            金屬材料的物性

              耐溫性

               

               

              溫度范圍

               

              工作工況

              材料選擇

              說明
              超低溫
              -254(液氫)~-101℃(乙烯
              LNG,空分 奧氏體不銹鋼ASTM A351 CF8M、CF3M、CF8和CF3,ASTM A182 F316、F316L、F304和F304L,ASTM A433 316、316L、304、304L和CF8D 主體材料必須選用面心立方晶格的奧氏體不銹鋼、銅合金或鋁合金,其熱處理后的低溫力學性能,特別是低溫沖擊韌性必須達到標準的要求。必須在液氮(-196℃)中進行深冷處理?
              低溫
              -100~-30℃
              低溫甲醇清洗

              低溫用奧氏體不銹鋼有ASTM A351 CF8M、CF3M、CF8和CF3,ASTM A182 F316、F316L、F304和F304L,ASTM A433 316、316L、304、304L和CF8D。低溫承壓件用鐵素體和馬氏體鋼有ASTM A352 LCA(-32℃)、LCB、LCC(-46℃)、LC1(-59℃)、LC2、LC211(-73℃)和LC3(-100℃)

              ASTM A352標準中的材料初級價格較低,但是其冶煉時化學成分必須有可靠且要求十分嚴格的工廠內控標準。其熱處理工藝復雜,需要多次作調質處理,方能達到標準要求的低溫沖擊韌性的要求,生產周期長。低溫沖擊韌性達不到標準要求時,不允許投料作低溫鋼使用。因此,只有在生產批量大,并且可成爐冶煉時才采用,而在一般情況下選用奧氏體不銹鋼。
              亞高溫
              325~425℃
              電廠蒸汽,過熱水,煉油廠的常減壓裝置和延遲焦化裝置

              水和蒸汽時,主要用WCB、WCC、A105、WC6和WC9。介質是含硫油品時,主要用具有抗硫化物腐蝕的C5、CF8、CF3、CF8M和CF3M等。它們多用在上,此時CF8、CF8M、CF3及CF3M材質的閥門不是用于抗酸溶液腐蝕,而是用于含硫油品及油氣管路上。在此工況中,CF8、CF8M、CF3和CF3M的最高工作溫度上限450℃

              閥門用碳素鋼系指ASTM A216標準中的WCB、WCC鑄鋼和ASTM A105鍛鋼。閥門用碳素鋼適宜工作溫度為-29~425℃。但是為了安全,考慮到介質的工作溫度有可能波動,因此,一般碳素鋼的使用溫度不應超過400℃。
              高溫Ⅰ級
              425~550℃
              電廠過熱蒸汽 如果工作介質為水或蒸汽時,雖然也可用高溫鋼WC6(t≤540℃)或WC9(t≤570℃),在含硫油品時雖然也可用高溫鋼C5(ZG1Cr5Mo) PI級閥門的主體材料為ASTM?? A351標準中的CF8為基形的“高溫Ⅰ級中碳鉻鎳稀土鈦優質耐熱鋼”
              高溫Ⅱ級
              550~650℃
              重油催化裂化裝置 PⅡ級閥門的主體材料為ASTM A351標準中的CF8為基形的“高溫Ⅱ級中碳鉻鎳稀土鈦鉭強化型耐熱鋼”  
              高溫Ⅲ級
              650~730℃
              重油催化裂化裝置 A351標準中的CF8M為基形的“高溫Ⅲ級中碳鉻鎳鉬稀土鈦鉭強化型耐熱鋼”  
              高溫Ⅳ級
              730~816℃
                PⅣ級閥門的主體材料為ASTM A351標準中的CF8M為基形“高溫Ⅳ級中碳鉻鎳鉬稀土鈦鉭強化型耐熱鋼”。CK-20及ASTM A182標準中F310(其中C含量≥0.050%)及F310H等耐熱不銹鋼  
              高溫Ⅴ級
              >816℃
              煙道 ASTM A297標準中的HK-30,HK-40高溫合金  


              硬度
              硬度表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要性能指標之一。一般硬度越高,耐磨性越好。常用的硬度指標有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。

              1.布氏硬度(HB)
              以一定的載荷(一般3000kg)把一定大小(直徑一般為10mm)的淬硬鋼球壓入材料表面,保持一段時間,去載后,負荷與其壓痕面積之比值,即為布氏硬度值(HB),單位為公斤力/mm2 (N/mm2)。

              2.洛氏硬度(HR)
              當HB>450或者試樣過小時,不能采用布氏硬度改用洛氏硬度計量。用一個頂角120°的金剛石圓錐體或直徑為1.59、3.18mm的鋼球,在一定載荷下壓入被測材料表面,由壓痕的深度求出材料的硬度。
              根據試驗材料硬度的不同,分三種不同的標度來表示:
              HRA:是采用60kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度,用于硬度極高的材料(如硬質合金等)。
              HRB:是采用100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球,求得的硬度,用于硬度較低的材料(如退火鋼、鑄鐵等)。
              HRC:是采用150kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度,用于硬度很高的材料(如淬火鋼等)。
              斯泰萊(Steliete)硬度 45 HRC,碳化鉻(Chromium Carbride)硬度 70HRC ,碳化鎢(Tungsten Carbride)硬度 85HRC

                3.維氏硬度(HV)
              以120kg以內的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面,用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值,即為維氏硬度HV值(kgf/mm2)。

              加硬方式

              1、熱處理,比如表面析出硬化熱處理,材料主要有440/630;
              2、堆焊司太萊合金
              3、通過化學手段鍍超硬合金,比如鍍硬鉻、碳化鎢、鎳基合金等;還有一些手段比如滲氮低溫處理,噴涂陶瓷等 304L.316L等低碳不銹鋼不適合堆焊斯泰萊加硬。
              根據德國標準DIN50150,以下是常用范圍的鋼材抗拉強度與維氏硬度、布氏硬度、洛氏硬度的對照表。
              1.肖氏硬度(HS)=勃式硬度(BHN)/10+12  2.肖式硬度(HS)=洛式硬度(HRC)+15  3.勃式硬度(BHN)= 洛克式硬度(HV)  4.洛式硬度(HRC)= 勃式硬度(BHN)/10-3

              高硬度處理方式:

              等離子噴涂(APS) 等離子噴涂(APS)的過程是利用高壓電弧加熱氣流,從而產生高速的等離子射流。等離子生成氣通常是含有少量氫或氦的氬氣,從而使送入的粉末被有效地加熱和熔融。等離子弧心的溫度通常都高于10000K,粒子撞擊速度可高達250m/s
              超音速火焰噴涂(HVOF) 超音速火焰噴涂,在其噴涂過程中,燃料和氧氣在燃燒室內被加壓、點燃并通過擴張式音速噴嘴加速到超音速,形成馬赫錐。最后,顆粒在高速(>400m/s)和相對低的溫度(<2000℃)下噴射,同時軸向進粉,以提供更均勻的受熱粒子。HVOF噴涂通常不需要后續的熱處理,這是因為低氧化性和高速度的顆粒撞擊從而形成了致密、結實的噴涂層。
              等離子堆焊(PTA)  PTA堆焊的過程和氬弧焊(tungsteminsertgasTIG)的過程相似。電弧受到噴嘴制約和保護氣的限制,產生收縮柱狀弧。噴涂類粉末主要是合金和碳化物,通過載體離子氣加入溫度穩定的柱狀弧內。同時,均勻分布的環狀保護氣可以保護焊接區域不暴露于空氣中,減少和防止氧化。在堆焊技術中,PTA對基體堆積層的稀釋率比較低,維持了堆積層的化學特性,最大限度地降低了噴涂零件的熱影響區的融深

              強度
              強度是指金屬材料在靜荷作用下抵抗破壞(過量塑性變形或斷裂)的性能。由于載荷的作用方式有拉伸、壓縮、彎曲、剪切等形式,所以強度也分為抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度、抗剪強度等。各種強度間常有一定的聯系,使用中一般較多以抗拉強度作為最基本的強度指標。
              塑性
              塑性是指金屬材料在載荷作用下,產生塑性變形(永久變形)而不破壞的能力。常用指標為斷后伸長率和斷面收縮率。

              疲勞
              前面所討論的強度、塑性、硬度都是金屬在靜載荷作用下的機械性能指標。實際上,許多機器零件都是在循環載荷下工作的,在這種條件下零件會產生疲勞。
              沖擊韌性
              以很大速度作用于機件上的載荷稱為沖擊載荷,金屬在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力叫做沖擊韌性。
              耐腐蝕性

            金屬材料耐腐蝕表    常用金屬材料成分表      管道和閥門材料對照表
            滲氮處理
            各類不銹鋼合金鋼性質
              鉻-鉬系高溫鋼
              閥門選用的Cr-Mo高溫鑄鋼主要是采用ASTM A217標準中的WC6、WC9和C5(ZG1Cr5Mo),其對應的軋材分別為ASTM A182中的F11、F22和F5。
              ⑴ 低鉻級鉻-鉬鋼
              低鉻級鉻-鉬鋼有WC6、WC9、F11和F22,其適用的工作介質為水、蒸汽和氫氣,不宜用于含硫油品。WC6和F11適宜工作溫度為-29~540℃,WC9和F22適宜工作溫度為-29~570℃。
              ⑵ 鉻五鉬高溫鋼
              鉻五鉬高溫鋼有C5(ZG1Cr5Mo)和F5,其適用的工作介質為水、蒸汽、氫氣和含硫油品等。
              C5(ZG1Cr5Mo)如果用于水蒸汽時,其最高工作溫度為600℃。用于含硫油品等工作介質時,其最高工作溫度為550℃。因此,規定C5(ZG1Cr5Mo)的工作溫度為≤550℃。

              不銹耐酸鋼
              不銹耐酸鋼是指用于石化及化工、化肥行業中抗硝酸、硫酸、醋酸及有機酸等耐腐蝕性的鉻鎳或鉻鎳鉬不銹耐酸鋼。不銹耐酸鋼鑄鋼主要是采用ASTM A743或ASTM A744標準中CF8、CF8M、CF3、CF3M、CF8C、CD-4MCu和CN7M等,其對應的軋材分別為ASTM A182標準中的F304、F316、F304L、F316L、F347、F53及美國UNS N08020。
              ⑴ Cr-Ni不銹鋼
              Cr-Ni類不銹耐酸鋼有CF8、CF3、F304、F304L、CF8C和F347,其適用于工作介質為硝酸等氧化性酸。其最高工作溫度≤200℃。
              ⑵ Cr-Ni-Mo不銹鋼
              Cr-Ni-Mo類不銹耐酸鋼有CF8M、CF3M、F316和F316L,其適用于工作介質為醋酸等還原性酸。
              CF8M,CF3M等可以代替CF8和CF3,但CF8、CF3不能代替CF8M和CF3M。所以,美國等國家不銹耐酸鋼閥門主要用CF8M、CF3M,其最高工作溫度≤200℃。
              ⑶ CN7M合金
              CN7M合金具有較好的全面耐蝕性,它廣泛地應用于苛刻的腐蝕條件下,包括硫酸、硝酸、氫氟酸和稀鹽酸、苛性堿、海水及熱的氯化物鹽溶液等,特別是可用于各種濃度和溫度≤70℃范圍的硫酸中。CN7M和UNS N08020合金使用溫度為-29~450℃。
              ⑷ 雙相不銹鋼
              雙相不銹耐蝕鋼(表1)為沉淀硬化不銹鋼,它們是在鐵素體的基體中含35%~40%的奧氏體,其屈服強度約為19Cr-9Ni奧氏體不銹鋼的2倍,并具有高硬度及良好的塑性和沖擊韌性。特別適合在既有磨蝕又有沖刷的腐蝕工作條件下使用,因而廣泛地應用于在氧化和還原的強酸工況中,在有氯的環境中有特殊的抗應力腐蝕開裂的性能。CD-4MCu、CD3MN、CE3MN和F53雙相不銹鋼使用溫度為-29~316℃。


              耐蝕鎳基合金
              耐蝕鎳基合金閥門主要是選用ASTM A494標準中的鑄造蒙乃爾合金(M35-1)、鑄鎳合金(CZ-100)、英康乃爾合金(CY-40)、哈氏合金B(N-12MV、N-7M)及哈氏合金C(CW-12MW、CW-7M、CW-6MC、CW-2M)。
              用于耐蝕蒙乃爾合金閥門的蒙乃爾合金軋材主要為UNS N04400(Monel 400)和UNS N05500(Monel K500)。鑄鎳合金無對應的軋材,英康乃爾合金的軋材為Inconel 600和Inconel 625等。
              ⑴ 蒙乃爾合金
              蒙乃爾合金(Monel)具有較高的強度和韌性,特別是具有優異的抗還原酸及強堿介質和海水等腐蝕的性能。因此,通常用于制造輸送氫氟酸、鹽水、中性介質、堿鹽及還原性酸等介質的設備和閥門,也適用于干燥氯氣、氯化氫氣、425℃高溫氯氣及450℃高溫氯化氫氣等介質,但不抗含硫介質和氧化性介質(如硝酸及含氧高的介質)的腐蝕。整體是蒙乃爾合金的閥門材料代號為MM,內件是蒙乃爾合金的閥門,殼體為碳素鋼時閥門材料代號為C/M、殼體為CF8時閥門材料代號為P/M、殼體為CF8M時閥門材料代號為R/M。蒙乃爾合金M35-1、Monel 400和Monel K500合金的適宜工作溫度為-29~480℃。
              ⑵ 鑄鎳合金
              鑄鎳合金(CZ-100)的化學成分為95%Ni和1.00%C,其無對應的軋材。當CZ-100用于高溫高濃度或無水堿溶液中時,具有優異的耐蝕性能。CZ-100常用于在高腐蝕濃度(包括熔融無水苛性鈉)的氯堿生產中以及用于不能有銅和鐵等金屬污染產品的場合。鑄鎳合金CZ-100閥門的材料代號為Ni。CZ-100合金適宜工作溫度為-29~316℃。
              ⑶ 英康乃爾合金
              英康乃爾合金(Inconel)CY-40和Inconel 600(ASTMB564 N06600)等主要用于抗應力腐蝕,尤其適用于高濃度的氯化物介質,當Ni含量≥45%時,對氯化物的應力腐蝕具有“免疫”效果。此外,它還能抗沸濃硝酸、發煙硝酸、含硫和釩的高溫氣體及燃燒物的腐蝕。
              Inconel合金已廣泛用于制造核動力工廠的鍋爐給水系統的部件,因為它比不銹鋼的安全性更高。同時,它還適用于需要高強度、高壓密封的高抗蝕性能,以及在高溫下具有抗機械磨損和抗氧化能力的工業生產中。如大化肥廠用Inconel 600或Inconel 625合金(為哈氏合金CW-6MC的軋材牌號)制造高壓(600~1500??LB)高濃度氧氣閥門等。CY-40和Inconel 600合金閥門的材料代號為In。適宜工作溫度為-29~650℃。
              ⑷ 哈氏合金
              哈氏合金(Hastelloy)是商業名稱,它包括有一系列的合金牌號,用于耐蝕閥門上的主要是哈氏合金B?(Hastelloy ?B)和哈氏合金C(Hastelloy C)這兩類。
              哈氏合金B(Hastelloy ?B)的鑄造合金牌號在ASTMA494標準中為N-12MV(N-12M-1)及N-7M(有的資料稱之為N-12M-2,也稱它為Chlorimet2合金),其軋材牌號為ASTM B335標準中的UNS N10665。哈氏合金B對各種濃度的鹽酸均耐蝕,對非氧化性鹽及酸亦耐蝕。哈氏合金B的耐蝕閥門,從耐蝕性及抗晶間腐蝕性考慮宜選用低碳級的哈氏合金B(N-7M)。哈氏合金的材質代號閥門行業尚無規定,哈氏合金B閥門的材質代號,可直接用其鑄造合金牌號來表示。哈氏合金B適宜工作溫度為-29℃~425℃。
              哈氏合金C(Hastelloy C)的鑄造合金牌號為CW-12MW(有的資料稱之為CW-12M-1)和CW-7M(CW-12M-2,也稱它為Chlorimet3合金)及Hastelloy C-276合金,其鑄造合金牌號為CW-6MC和Hastelloy C-4合金,其鑄造合金牌號為CW-2M。鑄造哈氏合金CW-7M、CW-12MW、CW-6MC和CW-2M其對應的軋材牌號分別是UNS N10001、UNS N10003、UNS N10276和UNS N06455。哈氏合金C對氧化性溶劑、低濃度常溫的鹽酸和硝酸耐腐蝕。
              第一代Hastelloy C(0Cr16Ni60Mo16W4)的特點是在強腐蝕的氧化性和還原性酸介質中,具有優良的耐蝕性能,但由于高鎳耐蝕合金為奧氏體組織,因為Ni降低了C在奧氏體中的固溶度等原因。所以,Ni-Mo系Hastelloy B和Ni-Mo-Cr系的Hastelloy C合金均存在較嚴重的晶間腐蝕傾向或敏感性,在高溫時還會導致應力腐蝕和縫隙腐蝕。為了克服晶間腐蝕,于是推出了第二代哈氏合金——Hastelloy C-276(C由0.03%降低到0.02%)及第三代哈氏合金C——Hastelloy C-4,其特點是低Si(Si≤0.08%)和超微C(C≤0.015%),并降低了Fe和W的含量,加入了穩定化的合金元素Ti等。
              哈氏合金C的耐蝕閥門,從耐蝕性及抗晶間腐蝕性考慮,宜選用哈氏合金C-276(CW-6MC)及哈氏合金C-4(CW-2M)。哈氏合金C閥門的材料代號多,且性能和工作溫度差別大,所以CW-12MW、CW-7M、CW-6MC和CW-2M分別用HC-12、HC-7、HC-276和HC-4表示,或直接用其鑄造合金牌號來表示。
              哈氏合金CW-7M和UNS N10001合金的適宜工作溫度為-29~425℃,哈氏合金CW-12MW和UNS?? N10003合金的適宜工作溫度為-29~700℃,哈氏合金CW-6MC和UNS N10276合金的適宜工作溫度為-29~676℃,哈氏合金CW-2M和UNS N06455合金的適宜工作溫度為-29~425℃。


              鈦合金
              鈦(Ti)具有強度高,質量輕,足夠高的抗熱性和低溫韌性及良好的加工性能和焊接性能。用于閥門生產中主要是鑄造純鈦和鍛造純鈦ZTA2。
              鈦對腐蝕性介質因溫度等工況的不同而表現出耐蝕、不耐蝕甚至起火、爆炸等。因此,訂貨和設計選用時應對使用介質的性質(濃度、溫度等)給予明確的規定。
              鈦材質的閥門在多種氧化性強腐蝕性介質和中性介質中具有優異的耐蝕性能。
              鈦在沸點以下且濃度≤80%的硝酸中均具有優異的耐蝕性。而在發煙硝酸中當NO2含量超過2%而含水量不足時,鈦與發煙硝酸反應會發生爆炸,因此,鈦一般不用于含量80%以上的高溫硝酸
              鈦在硫酸中不耐蝕,鈦在鹽酸中具有中等的耐蝕性。一般認為,工業純鈦可用于室溫時濃度7.5%、60℃時濃度3%及100℃時濃度0.5%的鹽酸中,鈦還可用于35℃時濃度30%、60℃時濃度10%及100℃時濃度3%的磷酸中。
              鈦在HF(氫氟酸)中不耐蝕,鈦在酸性氟化物溶液中也不耐蝕,鈦在硼酸和鉻酸中耐蝕,在氫碘酸和氫溴酸中可以使用。
              鈦可用于60℃10%硫酸和90%硝酸的混酸,沸騰的1%鹽酸和5%硝酸的混酸以及室溫王水(注:王水是3體積的濃鹽酸和1體積的濃硝酸的混合物)中。
              鈦在室溫下各種濃度的氫氧化鋇、氫氧化鈣、氫氧化鎂、氫氧化鈉和氫氧化鉀溶液中完全耐蝕,但不能用于沸騰的氫氧化鈉和氫氧化鉀中。堿中含氨會加劇鈦的腐蝕。
              鈦在自來水、河水和空氣中最高工作溫度為300℃。鈦可用于海水中最高流速達20m/s,鈦在溫度≤120℃海水中有很高的耐蝕性,若溫度高于120℃,可能會產生點腐蝕和縫隙腐蝕。
              鈦除了蟻酸、草酸和較濃的檸檬酸(濃度≥50%)外,鈦對所有的有機酸均具有優異的耐蝕性,但有機酸中含水量過低(<0.1%)時鈦易發生點腐蝕。
              鈦在碳氫化合物和氯化碳氫化合物中有優異的耐蝕性。鈦在干氯氣中能發生劇烈反應生成TiCl4,并有著火的危險,但鈦在濕氯(含水量在0.3~1.5%)中具有很好的耐蝕性。
              鈦在20~160℃干燥的HCl中是穩定的,但在濕氯化氫中鹽酸對鈦造成腐蝕。
              鈦在氯化物溶液中的點蝕電位較不銹鋼高,鈦抗氯離子的點蝕性能比不銹鋼好,因而鈦在氯化物溶液中獲得了廣泛的應用。
              在溫度≤80℃時鈦一般不會產生點蝕,但在高溫中等濃度的氯化物溶液(如100℃的25%氯化鋁溶液、175℃的70%氯化鈣溶液、200℃的25%氯化鎂溶液和200℃的75%氯化鋅溶液)中較易發生點蝕。
            各類化學元素對金屬材料性能的影響
              C: 碳含量越高,鋼的硬度越高,耐磨性越好,但塑性及韌性越差。 鋼中含碳量增加,屈服點和抗拉強度升高,但塑性和沖擊性降低,當碳量0.23%超過時,鋼的焊接性能變壞,因此用于焊接的低合金結構鋼,含碳量一般不超過0.20%。碳量高還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力,在露天料場的高碳鋼就易銹蝕;此外,碳能增加鋼的冷脆性和時效敏感性。

              S: 硫是鋼中的有害雜質,含硫較多的鋼在高溫下進行壓力加工時,容易脆裂,這種現象通常稱為熱脆性。 硫在通常情況下也是有害元素。使鋼產生熱脆性,降低鋼的延展性和韌性,在鍛造和軋制時造成裂紋。硫對焊接性能也不利,降低耐腐蝕性。所以通常要求硫含量小于0.055%,優質鋼要求小于0.040%。在鋼中加入0.08-0.20%的硫,可以改善切削加工性,通常稱易切削鋼。

              P: 磷能使鋼的塑性及韌性明顯下降,特別是低溫時影響更為嚴重,這一現象稱為冷脆性。 在優質鋼中,硫和磷的含量應嚴格控制。但從另一方面來看,在低碳鋼中含有較高的硫和磷時,能使切削時切削易斷,對改善鋼的可切削性是有利的。 在一般情況下,磷是鋼中有害元素,增加鋼的冷脆性,使焊接性能變壞,降低塑性,使冷彎性能變壞。因此通常要求鋼中含磷量小于0.045%,優質鋼要求更低些。

              Mn: 錳能提高鋼的強度,消除或削弱硫的不良影響,并能提高鋼的淬透性。含錳量很高的高合金鋼(高錳鋼)具有良好的抗磨性及其他物理性能。 在煉鋼過程中,錳是良好的脫氧劑和脫硫劑,一般鋼中含錳0.30-0.50%。在碳素鋼中加入0.70%以上時就算“錳鋼”,較一般鋼量的鋼不但有足夠的韌性,且有較高的強度和硬度,提高鋼的淬性,改善鋼的熱加工性能,如16Mn鋼比A3屈服點高40%。含錳11-14%的鋼有極高的耐磨性,用于挖土機鏟斗,球磨機襯板等。錳量增高,減弱鋼的抗腐蝕能力,降低焊接性能。
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              Si: 硅含量增加可使鋼的硬度增加,但塑性及韌性下降。電工用鋼中含一定量的硅能改善軟磁性能。 在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑,所以鎮靜鋼含有0.15-0.30%的硅。如果鋼中含硅量超過0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能顯著提高鋼的彈性極限,屈服點和抗拉強度,故廣泛用于作彈簧鋼。在調質結構鋼中加入1.0-1.2%的硅,強度可提高15-20%。硅和鉬、鎢、鉻等結合,有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用,可制造耐熱鋼。含硅1-4%的低碳鋼,具有極高的導磁率,用于電器工業做矽鋼片。硅量增加,會降低鋼的焊接性能。

              W: 鎢可提高鋼的紅硬性和熱強性,并可提高鋼的耐磨性。 鎢熔點高,比重大,是貴生的合金元素。鎢與碳形成碳化鎢有很高的硬度和耐磨性。在工具鋼加鎢,可顯著提高紅硬性和熱強性,作切削工具及鍛模具用。

              Cr: 鉻能提高鋼的淬透性及耐磨性,改善鋼的抗氧化作用,提高鋼的抗腐蝕能力。 在結構鋼和工具鋼中,鉻能顯著提高強度、硬度和耐磨性,但同時降低塑性和韌性。鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性,因而是不銹鋼,耐熱鋼的重要合金元素。

              V: 釩能細化鋼的晶力組織,提高鋼的強度、韌性及耐磨性。當它在高溫溶入奧氏體時,可增加鋼的淬透性;反之,當它以碳化物形態存在時,會降低鋼的淬透性。 釩是鋼的優良脫氧劑。鋼中加0.5%的釩可細化組織晶粒,提高強度和韌性。釩與碳形成的碳化物,在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。

              Mo: 鉬可顯著提高鋼的淬透性,提高熱強性,防止回火脆性,提高剩磁和矯頑力。 鉬能使鋼的晶粒細化,在高溫時保持足夠的強度和抗蠕變能力(長期在高溫下受到應力,發生變形,稱蠕變)。結構鋼中加入鉬,能提高機械性能。?還可以抑制合金鋼由于火而引起的脆性。在工具鋼中可提高紅性。

              Ti: 鈦能細化鋼的晶粒組織從而提高鋼的強度及韌性。在不銹鋼中,鈦能消除或減輕鋼的晶間腐蝕現象。 鈦是鋼中強脫氧劑。它能使鋼的內部組織致密,細化晶粒力;降低時效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在鉻18鎳9奧氏體不銹鋼中加入適當的鈦,可避免晶間腐蝕。

              Ni: 鎳能提高鋼的強度和韌性,提高淬透性,含量高時,可顯著改變鋼和合金的一些物理性能,提高鋼的抗腐蝕能力。 鎳能提高鋼的強度,而又保持良好的塑性和韌性。鎳對酸堿有較高的耐腐蝕能力,在高溫下有防銹和耐熱能力。但由于鎳是較稀缺的資源,故應盡量采用其他合金元素代用鎳鉻鋼。

              B: 硼的作用是當鋼中含有微量(0.001-0.005%)硼時,鋼的淬透性可以成倍的提高。

              AI: 鋁能細化鋼的晶粒組織,阻抑低碳鋼的時效,提高鋼在低溫下的韌性。鋁還能提高鋼的抗氧化性,提高滲氮鋼的耐磨性和疲勞強度等。 鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁,可細化晶粒,提高沖擊韌性,如作深沖薄板的08Al鋼。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能,鋁與鉻、硅合用,可顯著提高鋼的高溫不起皮性能和耐高溫腐蝕的能力。鋁的缺點是影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。

              Cu: 銅在鋼中突出的作用是改善普通低合金鋼的抗大氣腐蝕性能,特別是和P配合使用時,能提高鋼的強度和屈服比。2-3%的銅在奧氏體不銹鋼中可以改善對硫酸,鹽酸及磷酸等抗腐蝕性能及對應力腐蝕性能的穩定性。

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