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20Cr2Ni4A
§7-1 钢的合金化

在钢中加入合金元素后，钢的基本组元铁和碳与加入的合金元素会发生交互作用。钢的合金化目的是希望利用合金元素与铁、碳的相互作用和对铁碳相图及对钢的热处理的影响来改善钢的组织和性能
相互作用
合金元素与铁、碳的相互作用
合金元素加入钢中后，主要以三种形式存在钢中。即:与铁形成固溶体;与碳形成碳化物;在高合金钢中还可

 几乎所有的合金元素(除)都可溶入铁中, 形成合金铁素体或合金按其对α-Fe或γ-Fe的作用, 可将合金元素分为扩大奥氏体相区和缩小奥氏体相区两大类。
扩大γ相区的元素-亦称奥氏体稳定化元素, 主要Ni、Co、C、N、Cu等, 它们使A3点(γ-Fe α-Fe的转变点)下降, A4点( γ-Fe的转变点)上升, 从而扩大γ-相的存在范围。其中Ni、M等加入到一定量后, 可使γ相区扩大到室温以下, 使α相区消失, 称为完全扩大γ相区元素。另外一些元素(如C、N、Cu等), 虽然扩大γ相区, 但不能扩大到室温, 故称之为部分扩大γ相区的元素。

缩小γ相区元素--亦称铁素体稳定化元素, 主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、、等。它们使A3点上升, A4点下降(铬除外, 铬含量小于7%时, A3点下降; 大于7%后,A3点迅速上升), 从而缩小γ相区存在的范围, 使铁素体稳定区域扩大。按其作用不同可分为完全封闭γ相区的元素(如Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等)和部分缩小γ相区的元素(如B、、等)。
2. 形成碳化物合金元素按其与钢中碳的亲和力的大小, 可分为碳化物形成元素和非碳化物形成元素两大类。
常见非碳化物形成元素有:Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。它们基本上都溶于铁素体和奥氏体中。常见碳化物形成元素有:M、Cr、W、V、N、Z、Ti等(按形成的碳化物的稳定性程度由弱到强的次序排列)，它们在钢中一部分固溶于基体相中，一含量高时可形成新的合金碳化合物。对奥氏体和铁素体存在范围的影响
扩大或缩小γ相区的元素均同样扩大或缩小Fe-Fe3C相图中的γ相区, 且同样Ni或M的含量较多时, 可使钢在室温下得到单相 (如1Cr18Ni9和ZGMn13高锰钢等)， 而Cr、Ti、Si等超过一定含量时, 可使钢在室温获得单相铁素体组织 (如1Cr17Ti高铬等)。
对Fe-Fe3C相图临界点(S和E点)的影响
扩大γ相区的元素使Fe-Fe3C相图中的共析转变温度下降, 缩小γ相区的元素则使其上升, 并都使共析反应在一个温度范围内进行。几乎所有的合金元素都使共析点(S)和共晶点(E)的碳含量降低，即S点和E点左移, 强碳化物形成元素的作用尤为强烈。
合金元素对钢热处理的影响

合金元素的加入会影响钢在热处理过程中的组织转变。
1. 合金元素对加热时相转变的影响

合金元素影响加热时奥氏体形成的速度和奥氏体晶粒的大小。
(1)对奥氏体形成速度的影响: Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素与碳的亲合力大, 形成难溶于奥氏体的合金碳化物, 显著减慢奥氏体形成速度;Co、Ni等部分非碳化物形成元素, 因增大碳的扩散速度, 使奥氏体的形成速度加快;Al、Si、M等合金元素对奥氏体形成速度影响不大。
(2)对奥氏体晶粒大小的影响:大多数合金元素都有阻止奥氏体晶粒长大的作用, 但影响程度不同。强烈阻碍晶粒长大的元素有:V、

 

 按用途则又可分为碳素结构钢、碳素工具钢。

碳素工具钢 含碳量在0.65~1.35%之间，经热处理后可得到高硬度和高耐磨性，主要用于制造各种工具、刃具、模具和量具(见工具钢)。

碳素结构钢按照钢材屈服强度分为5个牌号:

Q195、Q215、Q235、Q255、Q275

每个牌号由于质量不同分为A、B、C、D等级，多的有四种，有的只有一;另外还有钢材冶炼的脱氧方法区别。

脱氧方法符号:

F--沸腾钢

b--半镇静钢

Z--镇静钢

TZ--特殊镇静钢材质

圆钢的材质:Q195、Q235、10#、20#、35#、45#、Q215、Q235、Q345、12Cr1Mov、15CrMo、304、316、20Cr、40Cr、20CrMo、35CrMo、42CrMo、40CrNiMo、GCr15、65Mn、50Mn、50Cr、3Cr2W8V、20CrMnTi、5CrMnMo等。标准

标准:(GB699-1988、GB700-1988、GB3077-1988、GB702-1986、QJ/HG02.17-1991)，下表为圆钢详细的标准:

材质	规格	材质	规格
8#-10#	∮16-290	65Mn	∮40-300
15#	∮14-150	45Mn2	∮18-75
20#	∮8-480	60Si2Mn	∮16-150
35#	∮8-480	20CrMnTi	∮10-480
45#	∮6.5-480	20crmnTiB	∮16-75
Q235B	∮6.5-180	GCr15	∮16-400
40Cr	∮8-480	ML35	∮8-150
20Cr	∮10-480	T8-T13	∮8-480
42CrMo	∮12-480	Cr12	∮16-300
35CrMo	∮12-480	Cr12MoV	∮16-300
20CrMo	∮12-300	3Cr2W8V	∮16-300
38CrMoAL	∮20-300	45Cr50Cr	∮20-300
5CrMnMo	∮20-450	20CrMnMo	∮20-300

 

 按化学成分和机械性能供应的国产无缝管，如10、15、20、25、30、35、40、45和的化学成分应符合GB/T699-88的规定。进口无缝管按合同规定的有关标准检验。09MnV、16Mn、15MnV钢的化学成分应符合GB1591-79的规定。

2.2、具体分析方法参照GB223-84《钢铁及合金化学分析方法》的有关部分。

2.3、分析偏差参照GB222-84《钢的化学分析用试样及成品化学成分允许偏差》。流体输送管， 锅炉厂，工程，机械加工厂。

3.1、按机构性能供应的国产无缝管，普通碳素钢按GB/T700-88的甲类钢制造(但必须保证含硫量不超过0.050%和含磷量不超过0.045%)，其机械性能应符合GB8162-87表内所规定的数值。

3.2、按水压试验供应的国产无缝管必须保证标准所规定的水压试验。

3.3、进口无缝管的物理性能检验按合同规定的有关标准进行。

2、用途 2.1、无缝管用途很广泛。一般用途的无缝管由、低合金结构钢或合金结构钢轧制，产量多，主要用作输送流体的管道或结构零件。

2.2、根据用途不同分三类供应:a、按化学成分和机械性能供应;b、按机械性能供应;c、按水压试验供应。按a、b类供应的钢管，如用于承受液体压力，也要进行水压试验。

2.3、专门用途的无缝管有用无缝管及石油用无缝管等多种。

3、种类

3.1、无缝钢管按生产方法不同可分为热轧管、冷轧管、冷拔管、挤压管等。

3.2、按外形分类有圆形管、异形管之分。异形管除和矩形管外，还有椭圆管、半圆管、三角形管、六角形管、凸字形管、梅花形管等。

3.3、按材质的不同，分为普通碳素结构管、低合金结构管、合金结构管、不锈管等。

3.4、按专门用途分，有锅炉管、地质管、石油管等。

工艺流程

管坯--检验--剥皮--检验--加热--穿孔--酸洗--修磨--润滑风干--焊头--冷拔-- --酸洗--酸洗--检验--冷轧--去油--切头--风干--内抛光--外抛光--检验-- -成品包装

制造工艺

按生产方法不同可分为热轧管、冷轧管、挤压管等。

1.1、热轧无缝管一般在自动轧管机组上生产。实心管坯经检查并表面缺陷，截成所需长度，在管坯穿孔端端面上定心，然后送往加热炉加热，在穿孔机上穿孔。在穿孔同时不断旋转和前进，在轧辊和顶头的作用下，管坯内部逐渐形成空腔，称再送至自动轧管机上继续轧制。 经均整机均整壁厚，经定径机定径，达到规格要求。利用连续式轧管机组生产是较先进的方法。