低合金熱強鋼如何提高熱強性

❶ 鋼材 加熱 變形

用以製造高溫承壓元件的鋼管

1 具有足夠的蠕變強度、持久強度和持久塑性

通常以持久強度為設計依據，保證在蠕變的條件下安全運行

2 具有良好的高溫組織穩定性

長期高溫下不發生組織變化

3 具有良好的的高溫抗氧化性

要求材料在高溫條件下的氧化腐蝕速度小於0.1mm/a

4 具有良好的加工工藝性

要求冷加工性(冷態彎曲)和焊接性

2. 鍋爐與壓力容器用鋼的分類

一、工作溫度低於500℃的鋼材

碳素鋼和低合金結構鋼

1 鐵素體-珠光體結構鋼

屈服強度σs為300-450MPa

16Mn，15MnV，15MnVN加入合金元素，固溶強化，結晶強化作用

2 低碳貝氏體類型鋼

屈服強度σs為500-700Mpa

14CrMnMoVB延緩奧氏體分解，得到貝氏體，增加強度

3 馬氏體型調質高碳鋼

屈服強度σs為600Mpa以上

18MnMoNb和14MnMoNbB正火加回火，有良好的低溫韌性

二、工作溫度高於500℃的鋼材

低合金熱強鋼和奧氏體不銹鋼

1 低合金珠光體熱強鋼

15CrMo和12Cr1MoV，結晶強化，沉澱強化

2 低合金貝氏體熱強鋼

12Cr2MoWVTiB和12Cr3MoVSiTiB，特點：合金數量多而量少，高溫強度高，抗氧化性強

3 奧氏體不銹鋼

18-8型鉻鎳奧氏體不銹鋼：1Cr18Ni9Ti和0Cr18Ni9Ti，高溫強度高，抗氧化性強，且具有很高的韌性和較好的加工工藝性

3. 碳素鋼

一、碳素鋼中主要成分對性能的影響

1 碳的影響

碳增加，強度增大，塑性減少，可焊性變差，時效敏感性降低

2 錳的影響

脫氧(FeO)脫硫，改善熱加工性能

3 硅的影響

脫氧

4 硫的影響

熱脆性

5 磷的影響

冷脆性

6氧的影響

降低強度、塑性

7 氮的影響

提高強度、硬度，降低塑性

8 氫的影響

氫脆

二、碳鋼的分類

化學成分：高(含碳量在於0.65%)、中(含碳量0.25-0.65%)、低碳鋼(含碳量小於0.25%)

用途：普通碳素結構鋼、優質碳素結構鋼和碳素工具鋼

1 普通碳素結構鋼

甲類鋼：按機械性能供應(A)，鋼板，角鋼等

2 優質碳素結構鋼

按機械性能和化學成分供應

含碳量低：鋼板、容器、螺釘、螺母

含碳量中：齒輪、軸

含碳量高：彈簧、鋼絲繩

3 碳素工具鋼(T)

高硬度和耐磨性，製造刀具、量具、模具

三、鍋爐與壓力容器常用碳素鋼

承壓元件主要使用低碳鋼，因為塑性、韌性、加工工藝性和可焊性好

(1) 優質碳素結構鋼

10號和20號無縫鋼管

20號鋼含碳量比10號鋼多一倍，強度高，屈服極限σs和強度極限σb高20%，時效敏感性低，多採用20號鋼

(2) 專用碳素鋼

A3g A3R 15g 20g，沖擊韌性好，金屬表面和內部缺陷少

4. 普通低合金結構鋼

低合金鋼是在碳素鋼的基礎上加入少量Si,Mn,Cu,Ti,V,Nb,P等合金元素構成的，它的含碳量較低，多數小於0.2%。其組織多數仍為F+P。由於少量合金元素的加入可以大大提高鋼材的強度，並改善了鋼材的耐腐蝕性能和低溫性能。

低合金鋼可軋製成各種鋼材，如板材，管材，棒材和型材等。它廣泛用於製造遠洋輪船、大跨度橋梁，高壓鍋爐，大型容器，汽車，礦山機械及農業機械等。

大型化工容器材料採用16MnR，生量比碳鋼可減輕1/3。用15MnV製造球形貯罐，與碳鋼相比節省45%。

焊接

5. 低合金熱強鋼

在原油加熱，裂解，催化設備中，常用到許多能耐高溫的鋼材。如裂解爐管，要求承受650～800℃高溫。

20號鋼在540℃下於氧化性氣體中，因氧化強度只有50MPa。因為石墨化。

常用的抗氧化鋼

——Cr13SiAl,Cr25Ti,Cr17Ti,Cr25Ni2

熱強鋼

——12CrMo,Cr5Mo,1Cr18Ni9Ti,Cr25Ni20

6. 不銹耐酸鋼

是不銹鋼(耐大氣)和耐酸鋼(不銹)的總稱，

鉻不銹鋼——1Cr13多用作化工機器中受力大的耐蝕零件，如軸，活塞桿，閥件，螺栓，浮閥等

0Cr13,Cr17Ti F組織，有良好塑性

鉻鎳不銹鋼——1Cr18Ni9 18-8不銹鋼

有較高的抗拉強度，較低屈服點，極好的塑性和韌性，焊接性能和冷彎成型性能好，用來製造貯罐，塔器，反應釜，應用最廣。

7. 低溫用鋼

深冷分離，空分，液化氣貯罐低溫使用。

低溫鋼平均含碳量0.08～0.18%，單相F組織，加入適量的Mn,Al,Ti,Nb,Cu,V,N等元素改善鋼的綜合機械性能。

常用低溫用鋼

1) 低合金低溫用鋼

16MnDR -40℃ 機械性能優於一般低碳鋼

2) 鎳鋼

2.25% -60℃
3.5% -100℃
9% -200℃

3) 高錳奧氏體鋼

15Mn25Al4 其中Mn是形成A的基本元素，Al作為穩定A的元素。

4) 鉻鎳奧氏體不銹鋼

18-8奧氏體不銹鋼

國外低溫設備用鋼，以高鉻鎳為主，其次用鎳鋼，銅，鋁。

❷ 金屬強化的強化的途徑

金屬材料的強化途徑不外兩個，一是提高合金的原子間結合力，提高其理論強度，並製得無缺陷的完整晶體，如晶須。已知鐵的晶須的強度接近理論值，可以認為這是因為晶須中沒有位錯，或者只包含少量在形變過程中不能增殖的位錯。可惜當晶須的直徑較大時(如大於5μm)，強度會急劇下降。有人解釋為大直徑晶須在生長過程中引入了可動位錯，一旦有可動位錯存在，強度就急劇下降了。從自前來看，只有少數幾種晶須作為結構材料得到了應用。另一強化途徑是向晶體內引入大量晶體缺陷，如位錯、點缺陷、異類原子、晶界、高度彌散的質點或不均勻性（如偏聚）等，這些缺陷阻礙位錯運動，也會明顯地提高金屬強度。事實證明，這是提高金屬強度最有效的途徑。對工程材料來說，一般是通過綜合的強化效應以達到較好的綜合性能。具體方法有固溶強化、形變強化、沉澱強化和彌散強化、細化晶粒強化、擇優取向強化、復相強化、纖維強化和相變強化等,這些方法往往是共存的。材料經過輻照後,也會產生強化效應，但一般不把它作為強化手段。 結晶強化就是通過控制結晶條件，在凝固結晶以後獲得良好的宏觀組織和顯微組織，從而提高金屬材料的性能。它包括：
1） 細化晶粒。細化晶粒可以使金屬組織中包含較多的晶界，由於晶界具有阻礙滑移變形作用，因而可使金屬材料得到強化。同時也改善了韌性，這是其它強化機制不可能做到的。
2） 提純強化。在澆注過程中，把液態金屬充分地提純，盡量減少夾雜物，能顯著提高固態 金屬的性能。夾雜物對金屬材料的性能有很大的影響。在損壞的構件中，常可發現有大量的夾雜物。採用真空冶煉等方法，可以獲得高純度的金屬材料。 金屬材料經冷加工塑性變形可以提高其強度。這是由於材料在塑性變形後
位錯運動的阻力增加所致。 合金化的金屬材料，通過熱處理等手段發生固態相變，獲得需要的組織結構，使金屬材料得到強化，稱為相變強化．
相變強化可以分為兩類：
1) 沉澱強化(或稱彌散強化)。在金屬材料中能形成穩定化合物的合金元素，在一定條件下，使之生成的第二相化合物從固溶體中沉澱析出，彌散地分布在組織中，從而有效地提高材料的強度，通常析出的合金化合物是碳化物相。
在低合金鋼(低合金結構鋼和低合金熱強鋼)中，沉澱相主要是各種碳化物，大致可分為三類。一是立方晶系，如TiC、V4C3，NbC等，二是六方晶系，如M02、W2C、WC等，三是正菱形，如Fe3C。對低合金熱強鋼高溫強化最有效的是體心立方晶系的碳化物。
2) 馬氏體強化。金屬材料經過淬火和隨後回火的熱處理工藝後，可獲得馬氏體組織，使材料強化。但是，馬氏體強化只能適用於在不太高的溫度下工作的元件，工作於高溫條件下的元件不能採用這種強化方法。 晶界部位的自由能較高，而且存在著大量的缺陷和空穴，在低溫時，晶界阻
礙了位錯的運動，因而晶界強度高於晶粒本身；但在高溫時，沿晶界的擴散速度比晶內擴散速度大得多，晶界強度顯著降低。因此強化晶界對提高鋼的熱強性是很有效的。
硼對晶界的強化作用，是由於硼偏集於晶界上，使晶界區域的晶格缺位和空穴減少，晶界自由能降低；硼還減緩了合金元素沿晶界的擴散過程；硼能使沿晶界的析出物降低，改善了晶界狀態，加入微量硼、鋯或硼+鋯能延遲晶界上的裂紋形成過程；此外，它們還有利於碳化物相的穩定。 在實際生產上，強化金屬材料大都是同時採用幾種強化方法的綜合強化，
以充分發揮強化能力。例如：
1）固溶強化十形變強化，常用於固溶體系合金的強化。
2）結晶強化+沉澱強化，用於鑄件強化。
3）馬氏體強化+表面形變強化。對一些承受疲勞載荷的構件，常在調質處理後再進行噴
丸或滾壓處理。
4）固溶強化+沉澱強化。對於高溫承壓元件常採用這種方法，以提高材料的高溫性能。
有時還採用硼的強化晶界作用，進一步提高材料的高溫強度。

❸ 合金元素是怎樣提高鋼的熱強性和組織穩定性的

合金元素融入奧氏體後形成合金碳化物，冷卻時碳化物又彌散狀態強化，就提高鋼的熱強性和組織穩定性。

❹ 從合金化的角度考慮如何提高鋼的熱強性

提高鋼的熱強性可以加入合金元素，在鋼中形成大量的碳化物或金屬間化合物相，使其在時效處理時呈彌散析出，形成穩定相，在高溫下保持對位錯運動的機械阻礙作用。

在純金屬或固溶體集體中加入難熔的彌散化合物、氧化物、硼化物、碳化物、氮化物等，由於這類彌散相具有高穩定性，可將金屬材料的使用溫度提高到熔點往年度的80%~85%。

影響耐熱鋼熱強性的因素

①影響耐熱鋼的軟化因素

隨著溫度的升高，鋼的原子間結合力降低，原子擴散系數增大，從而導致鋼的組織由穩定態向亞穩態過渡、如第二相的聚集長大、多慨熱拒相合金中成分的變化、亞結構相化及發生再結晶等這些因素都導致鋼的軟化。

②形變斷裂方式的變化

金屬材料在低溫下形變時一般都以滑移方式進行，但隨著溫度的升高，載荷作用時間加長，這時不僅有滑移，而且還有擴散形變及晶界的滑動與遷移等方式。

擴散形變是在金屬發生變形但看不到滑移線的情況下提出的。這種變形機制是高溫時金屬內原子熱運動加劇，致使原子發生移動，但在無外力作用下原子的移動無方向性，故宏觀上不發生變形；當有外力作用時，原子移動極易發生且有方向性，因而促進變形。

❺ 提高鋼熱強性的途徑有哪些

提高鋼的熱強性主要途徑省三個方面基體強化煤二相強化、晶界強化。

❻ 普通低合金鋼中主要合金成份及對鋼的熱處理影響和提高力學性能作用

低合金鋼中主要添加鉻錳等元素。鉻元素可以提高鋼的淬透性，並且能夠提高硬度。錳可以提高其硬度和疲勞強度。

❼ 熱強鋼焊條跟低合金鋼焊條一樣嗎

熱強鋼焊條與低合金鋼，金屬材質，應用場合不同，焊條是不一樣的。

❽ 碳鋼、低合金鋼、高合金鋼、不銹鋼、耐熱鋼、低溫鋼等保溫時間太長和降溫速度太慢對組織、性能有什麼影響

熱處理時保溫時間過長、降溫過慢，相當於「退火」過分。對任何鋼材，都會產生硬度降低、韌性提高的效果。但硬度降太低，強度也降低了。
關於強度於熱處理的關系，例如45鋼，淬火後組織變的細密，硬度增大的同時強度也提高了。因此材料的強度區分為淬火狀態或是退火狀態等的不同強度值。

其實去應力退火也是退火，只要你把工件加熱燒到一定溫度，其內部組織就已經開始發生變化了，對硬度就會產生降低的影響。也就是說，只要工件經歷了你的有效升溫、降溫過程，其金相組織一定會發生變化。

❾ 對熱強鋼的要求

1)具有足夠的熱強性，包括高溫持久強度或蠕變強度。
2)具有足夠的抗腐蝕性和抗氧化性。
3)具有良好的可加工性能，包括冷、熱成形性能，熱切割性和焊接性等。