【文章內(nèi)容簡介】 錳 提高強度和提高低溫沖擊韌性。 鎳 提高淬透性，有很高的強度，而又保持良好的塑性和韌性。 提高耐腐蝕性和低溫沖擊韌性。 鎳基合金具有更高的熱強性能。 鎳被廣泛應(yīng)用于不銹耐酸鋼和耐熱鋼中。 硅 提高強度、高溫疲勞強度、耐熱性及耐H2S等介質(zhì)的腐蝕性。 硅含量增高會降低鋼的塑性和沖擊韌性。 鋁 強脫氧劑，顯著細化晶粒，提高沖擊韌性，降低冷脆性。 提高抗氧化性和耐熱性，對抵抗 H2S介質(zhì)腐蝕有良好作用。 價格便宜，在耐熱鋼中常以它來代替鉻。 鉬 提高高溫強度、硬度、細化晶粒、防止回火脆性。鉬能抗氫腐蝕。 釩 于固溶體中提高高溫強度，細化晶粒，提高淬透性。 鉻鋼中加少量釩，在保持鋼的強度情況下，能改善鋼的塑性。 鈦 強脫氧劑，可提高強度、細化晶粒，提高韌性，減小鑄錠縮孔和焊縫裂紋等傾向。 在不銹鋼中穩(wěn)定碳，防止晶間腐蝕 提高耐熱性。 稀土元素 提高強度，改善塑性、低溫脆性、耐腐蝕性及焊接性能。 三、專業(yè)用鋼 鍋爐用鋼，壓力容器用鋼、焊接氣瓶用鋼等。 在鋼號后面分別加注 g、 R或 HP等，如20g、 16MnR和 15MnVHP等。 質(zhì)地均勻、雜質(zhì)含量低，能滿足某些力學(xué)性能的特殊檢驗項目要求。 四、特殊性能鋼 不銹鋼、耐熱鋼和高溫合金及低溫用鋼 不銹鋼 不銹鋼和耐酸鋼的統(tǒng)稱，也稱不銹耐酸鋼。 一般稱耐空氣、蒸汽和水等弱腐蝕介質(zhì)的鋼為不銹鋼。 稱耐酸、堿、鹽等強烈腐蝕性介質(zhì)的鋼為耐酸鋼。 通常按鋼的金相組織分為鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、奧氏體 鐵素體雙相不銹鋼和馬氏體不銹鋼等 （ 1）鐵素體不銹鋼 含碳 ≤％，鉻量在 12～ 30％。有些鋼種還含有鉬、鈦等元素。 不銹綱中的含碳量都較低， Cr23C6而消耗了鉻。都在 13％以上。 對晶間腐蝕比較敏感；鉻含量高時，脆性轉(zhuǎn)變溫度高，可焊性較差。 lCr1 2Cr1受沖擊載荷較大的零件。 0Cr1 0Cr17Ti耐氧化性酸和硫化氫氣體的腐蝕，部分代替高鉻鎳型不銹鋼 （ 2）奧氏體不銹鋼 優(yōu)異的綜合性能，包括優(yōu)良的力學(xué)性能，冷、熱加工和成型性，可焊性和在許多介質(zhì)中的良好耐蝕性。 含氯離子，發(fā)生晶間腐蝕的傾向。 錳和氮代替不銹鋼中的鎳，發(fā)展出了鉻錳鎳氮系和鉻錳氮系不銹鋼。例如 Cr18Mn8Ni Cr18Mn10Ni5Mo3N。 在 400℃ ～ 800℃ 的溫度范圍內(nèi)，碳從奧氏體中以碳化鉻（ Cr23C6）形式沿晶界析出，使晶界附近的合金元素（鉻與鎳）含鉻量降低到耐腐蝕所需的最低含量（ 12%）以下，腐蝕就在此貧鉻區(qū)產(chǎn)生。這種沿晶界的腐蝕稱為晶間腐蝕。 防止晶間腐蝕的方法： 1） 降低含碳量 %時不易產(chǎn)生 ，%時可靠地克服 ， 超低碳不銹鋼 ， 如 00Cr19Nil0 2） 穩(wěn)定碳原子 ， 加入 Ti， Nb， V， Mo穩(wěn)定劑 ， 廣泛用 ， 0Cr18Nil0Ti 、 0Cr18NillNb 3） 形成雙相組織 ， 加入鐵素體促成元素 Ti， Al， Si， Mo， 鐵素體含鉻高 、補充快 ， 5%以內(nèi) ， 阻斷腐蝕通路 。 防止晶間腐蝕的方法： 4） 控制熱規(guī)范 ， 快速加熱和冷卻 ， 或非常緩慢 。 5）補充熱處理 穩(wěn)定化退火（免疫處理）： 850度保溫 2小時，充分擴散 高溫淬火水冷（固熔） ： 1100度左右加熱后淬火，單相奧氏體 加入 Mo提高對氯離子 Cl的耐蝕能力， lCr18Nil2Mo3Ti。 0Cr18Nil8Mo2Cu2Ti。同時加入 Mo、 Cu，則在室溫、濃度為50%以下的硫酸中也具有較高的耐蝕性，也可提高在低濃度鹽酸中的抗腐蝕性 耐熱鋼和高溫合金 例如石油化工的乙烯裂解、氨的合成等，溫度往往達到 1000℃ 以上。 300℃ ～ 350℃ 即需選用耐熱鋼，一般耐熱鋼工作溫度都在 700℃ 以下， 700℃ ～ 1000℃ 用高溫合金。 耐熱鋼 Cr、 Al、 Si鐵素體形成元素，被高溫氣體氧化后生成一種致密的氧化膜。 Ni、 Mn奧氏體形成元素， 提高高溫強度和改善抗?jié)B碳性。 V、 Nb、 Ti形成強碳化物提高高溫強度。 C和 N擴大和穩(wěn)定奧氏體提高高溫強度 B和 Re均為耐熱鋼中添加的微量元素，可以顯著提高鋼材的抗氧化性，并改善其熱塑性。 耐熱鋼 按特性和用途可分為抗氧化鋼（又稱高溫不起皮鋼）和熱強鋼。 抗氧化鋼是指高溫下具有較好的抗氧化性，并有適當強度的鋼種。 熱強鋼高溫下有較好的抗氧化性和耐腐蝕能力，且有較高的強度。常用來高溫工作下的汽缸、螺栓及鍋爐的過熱器等。 高溫合金 鐵基合金、鎳基合金、鈷基合金。 鐵基耐熱合金工作溫度在 700℃ 以下，含有相當高的鉻、鎳成分和其他強化元素。 鎳基耐熱合金是目前在 700℃ ～ 900℃ 范圍內(nèi)使用得最廣泛的一種高溫合金。這類合金的鎳含量通常在 50%以上。 鈷基耐熱合金的高溫強度主要靠固溶強化獲得。鈷價格昂貴，應(yīng)用受到很大的限制，一般在 1000℃ 以上才用。 低溫用鋼 深冷分離、空氣分離等。 （溫度 ≤20℃ ） 目前國外低溫設(shè)備用的鋼材主要是以高鉻鎳鋼為主，也有使用鎳鋼、銅和鋁等。 我國無鉻鎳的低溫鋼材系列。 16MnDR、 07MnNiCrMoVDR、15MnNiDR、 09Mn2VDR、 09MnNiDR 壓力容器材料多種多樣 鋼 —— 用的最多 有色金屬 非金屬 復(fù)合材料 壓力容器材料選擇 其他 壓力容器用鋼的基本要求 壓力容器用鋼的基本要求 較高的強度 良好的塑性、韌性、制造性能和與介質(zhì)相容性 改善鋼材性能的途徑 化學(xué)成分的設(shè)計 組織結(jié)構(gòu)的改變 零件表面改性 一、化學(xué)成分 鋼材化學(xué)成分對其 性能 和 熱處理 有較大的影響。 碳 壓力容器用鋼的含碳量一般不應(yīng)大于 % 碳含量 強度增加 可焊性變差 焊接時易在熱影響區(qū)出現(xiàn)裂紋 在鋼中加入釩、鈦、鈮等元素，可提高鋼的強度和韌性。 釩、鈦、鈮等 S、 P是鋼中最主要的有害元素 硫 —— 能促進非金屬夾雜物的形成，使塑性和韌性降低。 磷 —— 能提高鋼的強度，但會增加鋼的脆性，特別是低溫脆性。 將硫和磷等有害元素含量控制在很低水平，即大大提高鋼材的純凈度 可提高鋼材的韌性、抗應(yīng)變時效性能、抗回火脆化性能、抗中子輻照脆化能力和耐腐蝕性能。 因此，與一般結(jié)構(gòu)鋼相比，壓力容器用鋼對硫、磷、氫等有害雜質(zhì)元素含量的控制更加嚴格。 例如，中國壓力容器用鋼的硫和磷含量分別應(yīng)低于 %和%。 隨著冶煉水平的提高，目前已可將硫的含量控制在%以內(nèi)。 化學(xué)成分對熱處理也有決定性的影響，如果對成分控制不嚴，就達不到預(yù)期的熱處理效果。 過程設(shè)備設(shè)計 二、力學(xué)性能 材料的力學(xué)行為 — 由于載荷（如載荷種類、作用方式等）和應(yīng)力狀態(tài)的不同，以及鋼材在受力狀態(tài)下 它所處的工作環(huán)境的不同，鋼材受力后所表現(xiàn)出的不同行為，稱為材料的力學(xué)行為 。 鋼材的力學(xué)行為，不僅與鋼材的 化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu) 有關(guān)，而且與材料所處的 應(yīng)力狀態(tài) 和 環(huán)境 有密切的關(guān)系。 力學(xué)性能決定力學(xué)行為 鋼材的 力學(xué)性能 主要是表征強度、韌性和塑性變形能力的判據(jù)，是機械設(shè)計時選材和強度計算的主要依據(jù)。 a、壓力容器設(shè)計中，常用的強度判據(jù) 包括抗拉強度 бb 屈服點 бs 持久極限 蠕變極限 疲勞極限 б1 b、壓力容器設(shè)計中，常用的塑性判據(jù) 延伸率 δ5 斷面收縮率 c、壓力容器設(shè)計中，常用的韌性判據(jù) 沖擊吸收功 Akv 韌脆轉(zhuǎn)變溫度 斷裂韌性 Dsns?韌性 臨界裂紋尺寸的大小主要 取決于鋼的韌性 。 如果鋼的韌性高，壓力容器所允許的臨界裂紋尺寸就越大，安全性也越高。 為防止發(fā)生脆性斷裂和裂紋快速擴展，壓力容器常選用韌性好的