2.1 鑄鐵
2.1.1灰口鑄鐵
2.1.2可鍛鑄鐵
2.1.3球墨鑄鐵
2.2 碳素鋼
2.2.1.碳素鋼的分類
2.2.2普通碳素鋼
2.2.3優質碳素鋼
2.2.4高階優質碳素鋼
2.3 合金鋼
2.3.1合金鋼分類
2.3.2常用合金鋼
2.4 常用金屬材料技術條件標準
介紹壓力管道中常用的金屬材料的分類、特點、用途和表示方法
金屬材料:黑色金屬： 通常指鐵和鐵的合金
有色金屬： 指鐵及鐵合金以外的金屬及其合金。
黑色金屬根據它的元素組成和效能特點分為三大類,即鑄鐵、碳素鋼及合金鋼。
2.1鑄鐵
鑄鐵：含碳量大於2.06％的鐵碳合金 。
◆真正有工業應用價值的鑄鐵其含碳量一般為2.5%~6.67%。
◆ 鑄鐵的主要成分除鐵之外,碳和矽的含量也比較高。由於鑄鐵中的含碳量較高,使得其中的大部分碳元素已不再以fe3c化合物存在,而是以游離的石墨存在。
效能特點：是可焊性、塑性、韌性和強度均比較差,一般不能鍛,但它卻具有優良的鑄造性、減摩性、切削加工效能,**便宜。
用途：常用作幫浦機座、低壓閥體等材料；地下低壓管網的管子和管件。
根據鑄鐵中石墨的形狀不同將鑄鐵分為灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵和球墨鑄鐵。
2.1.1灰口鑄鐵：石墨以片狀形式存在於組織中的鑄鐵稱之為灰口鑄鐵。
◆灰口鑄鐵澆鑄後緩冷得到的組織為鐵素體和游離石墨共存,斷口呈灰色，灰口鑄鐵也因此而得名。灰口鑄鐵的各項機械效能均較差,工程上很少使用。
2.1.2可鍛鑄鐵：經過長時間石墨化退火,使石墨以團絮狀存在於鑄鐵組織中,此類鑄鐵稱為可鍛鑄鐵。
效能特點：強度、塑性、韌性均優於灰口鑄鐵，其延伸率可達12%；但可鍛鑄鐵製造工藝複雜,**比較高。
◆由於可鍛鑄鐵具有一定的塑性,故"可鍛"的名稱也由此而出,其實它仍為不可鍛。
用途：可鍛鑄鐵在工程上常用作閥門手輪以及低壓閥門閥體等。
根據斷面顏色或組織的不同,可鍛鑄鐵又分為黑心可鍛鑄鐵、白心可鍛鑄鐵和珠光體可鍛鑄鐵三種。常用的是黑心可鍛鑄鐵。
2.1.3球墨鑄鐵：是通過在澆注前向鐵水中加入一定量的球化劑進行球化處理,並加入少量的孕育劑以促進石墨化,在澆注後直接獲得具有球狀石墨結晶的鑄鐵。
效能特點：球墨鑄鐵的各項效能指標均優於可鍛鑄鐵，比可鍛鑄鐵**便宜。
用途：可代替可鍛鑄鐵用在較苛刻條件下。用途更廣泛。
鑄鐵命名：根據gb9439的規定鑄鐵的牌號表示方法：
2.2碳素鋼
碳素鋼：含碳量小於等於2.06%的鐵碳合金稱為碳素鋼。
2.2.1.碳素鋼的分類
2.2.2普通碳素鋼
◆普通碳素鋼與優質碳素鋼相比,由於它的有害雜質元素s、p含量相對較高,綜合機械效能和耐蝕性較差,故不宜用在較重要的場合,但普通碳素鋼**便宜,故工程上常用於各種鋼構架、支吊架等,而流體輸送管道上使用時常給與一定的限制。
◆普通碳素鋼根據冶煉過程的脫氧程度分為沸騰鋼、鎮靜鋼和半鎮靜鋼三種。
沸騰鋼：在澆鑄前不用矽和鋁脫氧, 鋼液中含氧量多,澆注及凝固時會產生大量co氣泡，在鋼錠模內產生沸騰現象,這類鋼叫沸騰鋼。
沸騰鋼冷凝後沒有集中縮孔,因而成材率高,成本低,表面質量及深衝效能好。但因含氧量高,成分偏析大,內部雜質多,抗腐蝕性和機械效能差,.且容易發生時效硬化和鋼板的分層,故不宜作重要用途。
鎮靜鋼：而脫氧較完全,澆鑄時鋼水在鋼錠模內不產生co氣體,這類鋼叫鎮靜鋼。
成材率低,成本高。但鎮靜鋼中氣體含量低,時效傾向小,鋼鏡中氣泡、疏鬆較少,質量較好。
半鎮靜鋼：進行中等程度脫氧,介於沸騰鋼和鎮靜鋼之間的鋼叫。
普通碳素鋼的表示方法和代號按gb700標準
◆壓力管道中常用的普通碳素結構鋼牌號為q235a(f、b)、q235b(f、b)、q235c、q235d四種,這些牌號的質量要求是順次提高的。材料標準為gb700。
2.2.3優質碳素鋼
◆優質碳素鋼中的有害雜質元素s、p比普通碳素鋼低,不僅如此,二者的冶煉方法也多有不同,普通碳素鋼多用成本最低轉爐冶煉,而優質碳鋼則採用平爐或純氧頂吹轉爐冶煉,脫氧較好,雜質含量較低,故其綜合機械效能、耐蝕性等均優於普通碳素鋼。優質碳素鋼與高階優質碳素鋼相比,**不高,且是工程上應用最廣泛的碳素鋼。
◆優質碳素鋼的表示方法和代號按gb221標準：
◆ gb/t699給出了優質碳素鋼的化學成分和機械效能要求。
該標準共列出了08f、10f、15f、08、10、20、25、……70mn等31種材料牌號；
壓力管道中常用的牌號為08、10、20三種。
2.2.4高階優質碳素鋼
高階優質碳素鋼各方面效能略優於優質碳素鋼,但**較高，工程上用的並不多。一般情況下,如果採用優質碳素鋼不能滿足使用條件要求時，將考慮選用相應的合金鋼而不用高階優質碳素鋼。高階優質碳素鋼在優質碳素鋼的牌號後加a
2.3合金鋼
合金鋼：為了提高鋼的機械效能、工藝效能或物理化學效能,通常有意識地向鋼中加入一些合金元素,由此得到的鋼就叫合金鋼。
2.3.1合金鋼分類
表2－1合金鋼分類(用途)
合金元素因溶於鐵素體中起固溶強化作用,從而提高了材料的硬度和強度,但同時卻使其韌性和塑性相對降低。
材料在低溫下強度一般略有提高,但塑性和韌性則下降很多,通過新增一些合金元素可提高材料在低溫下的塑性和韌性。
奧氏體不鏽鋼由於含有較多的合金元素又具有單一的奧氏體組織,故它具有較好的抗氧化腐蝕性能和高溫使用效能。工程上,奧氏體不鏽鋼常用於多種腐蝕工況和高溫工況。
合金鋼的優點
合金鋼與碳素鋼相比,它具有較高的強度,較好的耐熱性,較好的耐低溫效能,較好的耐腐蝕性能等優點,甚至有些生產環境採用碳素鋼是滿足不了要求的。故合金鋼是壓力管道中常用的也是很重要的材料。
2.3.2常用合金鋼
壓力管道中常用的合金鋼有低合金鋼、調質鋼、不鏽鋼、耐熱鋼和低溫鋼。其它鋼種有時也會偶爾碰到在此不再作進一步的介紹。
a.低合金鋼
低碳型合金鋼，合金元素總量一般≯3％；強度明顯高於碳素鋼，有較好的塑性和韌性，可焊性尚可；低合金鋼有碳錳系、碳錳釩系、鉻鉬系、鉻鉬釩系
◆碳錳系和碳錳釩系
gb/t1591給出了化學成分和機械效能要求;
l 材料牌號為q295a（b）、q345a～e、q390a～e、q420a～e、q460c～e;
l 用於常溫及以上溫度時，可用a、b或c級；用於－20～－40℃ 時，可用c或d級
l 表示方法及代號同普通碳素鋼
◆鉻鉬系和鉻鉬釩系
gb/t3077給出了化學成分和機械效能要求;
l 材料牌號主要為12crmo、15crmo、12cr1mov；
l 它們常用作抗氫腐蝕、抗高溫硫或硫化氫腐蝕和耐熱(次高溫)等材料
例如,12crmo和15crmo常用於550℃以下的高溫工況,或用於320℃以下的臨氫工況;12crlmov常用於575℃以下的高溫高壓蒸汽介質。
l 表示方法及代號
b.調質合金鋼
l 中碳型合金鋼，合金元素總量一般≯3％；
l 它的含碳量較高，強度高，可焊性差；
l gb/t3077給出了化學成分和機械效能要求;
l 材料牌號為40cr、45cr、30crmo、30crmoa、35crmo、35crmoa、25crmova 等
l 用於螺栓、螺母材料
l 表示方法及代號同低合金鋼中的鉻鉬系和鉻鉬釩系
c.不鏽鋼
◆不鏽鋼特點
l 合金元素含量比較高,均超過10％,有的高達50%甚至更多；
l 它含有大量的合金元素,故其耐熱、耐蝕等效能大大優於碳素鋼和低合金鋼,但隨之而來的是其**也遠遠高於碳素鋼和低合金鋼。
◆分類（按常溫的組織不同）
奧氏體型
奧氏體-鐵素體雙相型
鐵素體型
馬氏體型
沉澱硬化型
◆表示方法
◆常用不鏽鋼
1）奧氏體不鏽鋼
●根據其含碳量的不同分為高碳型、低碳型(c≤0.08％)、和超低碳型；
●常溫為單一奧氏體組織，消除了組織間的電位差,故有利於抗電化學腐蝕；
●它含有大量耐蝕合金元素，抗高溫化學腐蝕；
●具有良好的機械效能和可焊性；
●**較高。
●gb1220標準共給出了33種奧氏體不鏽鋼的材料牌號,而常用的材料
牌號有0cr18ni9(304)、00cr19ni10(304l)、0cr17ni12mo2(316)、00cr17ni14mo2(316l)、0cr18ni10ti(321)、0cr18ni11nb(347)、0cr25ni20(310)、0cr23ni13等。
※ 高碳奧氏體不鏽鋼含碳量較高(c=0.04％～0.12％)，高溫強度較高，常用作耐熱鋼；
※ 超低碳型奧氏體不鏽鋼含碳量較低(c≤0.03％)，不易產生晶間腐蝕傾向，常用作耐蝕鋼；強度較低，不應在高溫下使用。
※ 低碳型奧氏體不鏽鋼含碳量(c≤0.08％，效能介於高碳和超低碳之間；
2）奧氏體一鐵素體型不鏽鋼
● 常溫組織為奧氏體+鐵素體組織；
● 由於含有矽、鋁等合金元素,加之它具有雙相組織，故它抗氯化物引起的晶間腐蝕和應力腐蝕性能明顯優於奧氏體型不鏽鋼。
常用金屬材料標註示例
一 編制說明 隨著國內外金屬材料製造業對新材料 新工藝的不斷研發，各級標準制定單位對原有標準的修訂極為頻繁，新材料的標準不斷頒布。為了讓科內設計人員減少查閱時間，並能採用現行有效的標準，特編制 常用金屬材料標註示例 本示例是根據我公司常用材料，摘錄東風汽車工程研究院 汽車設計用金屬材料標準彙編 中的...
常用金屬材料重量公式
方鋼重量 kg 0.00785 邊寬 邊寬 長度圓鋼重量 kg 0.00617 直徑 直徑 長度螺紋鋼重量 kg 0.00617 計算直徑 計算直徑 長度角鋼重量 kg 0.00785 邊寬 邊寬 邊厚 邊厚 長度扁鋼重量 kg 0.00785 厚度 邊寬 長度六角鋼重量 kg 0.0068 對邊寬...
常用工件金屬材料
原創 2006 11 30 17 00 00 發表者 chengjchyxl 1.1 鋼的名稱 牌號及用途 普通碳素結構鋼 用於一般機器零件，常用的牌號有 a1 a7，代號 a 後的數字愈大，鋼的抗拉強度愈高而塑性愈低。優質碳素結構鋼 用於較高要求的機械零件。常用牌號有鋼 10 鋼 70。鋼 15 ...