低合金高强度钢的成分特点

近年发展起来的V-N微合金化铁素体-珠光体型热轧低合金高强度H型钢、Nb-V-Ti-Mo微合金化针状铁素体型低合金高强度深海管线钢和Nb-Ti-Cr-Mo微合金化贝氏体型低合金高强度耐磨钢存在的问题,分别研究了合金的成分和塑性变形机制、组织性能控制与预报、修复再制造,得到如下主要结论： (1)V/N质量比为364,强度值最高,塑性最低。碳含量为019 wt%且V/N比为714时综合性能最好。 (2)V-N微合金化铁素体-珠光体型低合金高强度钢的高温塑性变形行为符合幂指数关系。在900-1150℃及0001-15s-1下,塑性变形由位错芯区扩散的幂律蠕变所控制,不存在塑性失稳区域。建立的塑性变形机制图,可有效指导该钢生产工艺的制定。 (3)V-N微合金化铁素体-珠光体型低合金高强度钢在热变形过程中,α相与V(C,N)及γ相之间分别存在(010)V(C,N)//(011)α和[110]γ//[111]。关系。铁素体易在V(C,N)上形核生成晶内铁素体；随相变温度的降低、形变量的增加、轧后等温温度的降低及保温时间的延长,晶内铁素体含量增加,在650℃时大量生成。热轧H型钢的冷却速率和等效应变由翼缘边部到翼缘与腹板交界的R处逐渐降低。铁素体晶粒尺寸在翼缘1/4和1/2处没有明显差别,均小于R处。截面不同部位珠光体含量差别不大,但珠光体片层间距由翼缘1/4到R处逐渐增大。V(C,N)以球状或块状分布在铁素体中,其含量由翼缘1/4到R处逐渐增加。大角度晶界在翼缘1/4和翼缘1/2处所占比例大致相等,R处小约15%。采用在线控制冷却技术,成功实现了热轧H型钢截面温差的降低,最高可达80%,晶粒尺寸波动降低64%,屈服强度波动值和残余应力显著降低,消除了轧后腹板冷却波浪。 (4)数值模拟和有限元模拟相结合的Nb-V-Ti-Mo微合金化针状铁素体型低合金高强度深海管线钢的组织和性能预报结果表明,屈服强度和抗拉强度预报值与实测值最大偏差分别为872%和943%,但80%样本的偏差均在680%之内,可以指导深海管线钢生产工艺的优化。 (5)等离子堆焊镍基合金涂层主要由γ(Ni, Fe)、(Fe, Cr)7C3和(Fe, Cr)2B相构成,亚结构主要为位错,具有亚共晶的组织特征,存在明显的成分偏析。30wt%Cr3C2的加入,增加了涂层中的富(Fe, Cr)化合物的相对含量,出现了Cr3C2和Ni4B3相,具有过共晶的组织特征。08wt%纳米α-Al2O3的加入,没有改变镍基合金涂层的亚共晶组织特征及γ(Ni, Fe)固溶体与富(Fe,Cr)相的相对含量,但降低了(Fe, Cr)7C3相的相对含量,增加了(Fe, Cr)2B相的相对含量,出现了四方结构的纳米y-A1203,有形成堆垛层错亚结构的趋势。Cr3C2和纳米A1203的加入,均降低成分偏析程度。等离子堆焊镍基合金涂层和添加30wt%Cr3C2或08wt%纳米Al2O3的镍基合金涂层的冲击磨损性能分别是Nb-Ti-Cr-Mo微合金化高强度NM450耐磨钢的13倍和22倍或6倍。综合经济因素,采用等离子堆焊添加08wt%纳米Al2O3的镍基合金涂层来修复NM450耐磨钢进行再制造是合适的。

一、性能不同;

1、合金钢在普通碳素钢基础上添加适量的一种或多种合金元素而构成的铁碳合金。高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀、耐低温、耐高温、无磁性。

2、非合金钢按碳的质量分数分类可分为1低碳钢2中碳钢3高碳钢按主要质量等级可分为：普通，优质，特殊质量非合金钢。

二、元素含量不同：

1、合金钢的主要合金元素有硅、锰、铬、镍、钼、等。

2、非合金钢是除了含有碳元素外还具有少量的元素如硅，锰，磷等少量元素。

扩展资料：

1、按合金元素的含量分

1）低合金钢 合金元素总含量小于等于5%；

2）中合金钢 合金元素总含量在5%~10%之间；

3）高合金钢 合金元素总含量大于等于10%；

2、按合金元素的种类分

有铬钢、锰钢、铬锰钢、铬镍钢、铬镍钼钢、硅锰钼钒钢等。

—合金钢

F91属于美标马氏体型耐热钢锻件，执行标准：ASTM A182-2016

F91不仅具有高的抗氧化性能和抗高温蒸汽腐蚀性能，而且还具有良好的冲击韧性和高而稳定的持久塑性及热强性能。在使用温度低于620℃时，其使用应力高于奥氏体不锈钢。在550℃以上，推荐的设计使用应力约为F92和225Cr-1Mo钢的两倍。F91应用：可作为亚临界、超临界锅炉壁温≤625℃的高温过热器、再热器用钢管，以及壁温≤600℃高温集箱和蒸汽管道，也可作为核电热交换器以及石油裂化装置炉管。

F91化学成分如下图：

34CrNi3Mo属于国标高强度合金结构钢，是高合金钢，执行标准：JB/T 6396-2006

34CrNi3Mo是一种高强度合金结构钢，是普遍采用的大型汽轮机整锻低压转子钢，具有良好的综合机械性能和工艺性能，已被广泛应用于发动机转子和汽轮机叶轮的生产。

34CrNi3Mo化学成分如下图：

低温钢适于在0℃以下应用的合金钢。能在-196℃以下使用的，称为深冷钢或超低温钢。低温钢主要应具有如下的性能：①韧性－脆性转变温度低于使用温度；②满足设计要求的强度；③在使用温度下组织结构稳定；④良好的焊接性和加工成型性；⑤某些特殊用途还要求极低的磁导率、冷收缩率等。低温钢按晶体点阵类型一般可分为体心立方的铁素体低温钢和面心立方的奥氏体低温钢两大类。

钢，是对含碳量质量百分比介于002%至211%之间的铁碳合金的统称。钢的化学成分可以有很大变化，只含碳元素的钢称为碳素钢（碳钢）或普通钢；在实际生产中，钢往往根据用途的不同含有不同的合金元素，比如：锰、镍、钒等等。\x0d\中华人民共和国国家标准GB/T 13304－91《钢分类》描述：“以铁为主要元素、含碳量一般在2%以下，并含有其他元素的材料。”其中的一般是指除铬钢外的其他钢种，部分铬钢的含碳量允许大于2%。含碳量大于2%的铁合金是铸铁。其他国际标准如ISO 4948或EN 10020中对钢的定义也与此类似。\x0d\严格地说，钢是含碳量在00218%-211[1] %之间的铁碳合金。我们通常将其与铁合称为钢铁，为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过17%。钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。其它成分是为了使钢材性能有所区别。以下以字母顺序列出重要的钢材，他们包含以下成分，现将它们的功能特性一并介绍：\x0d\碳（Carbon)\x0d\存在于所有的钢材，是最重要的硬化元素。有助于增加钢材的强度，我们通常希望刀具级别的钢材拥有06%以上的碳，也称为高碳钢。\x0d\铬（Chromium)\x0d\增加耐磨损性，硬度，最重要的是耐腐蚀性，拥有13%以上的认为是不锈钢。尽管这么叫，如果保养不当，所有钢材都会生锈。\x0d\锰（Manganese）\x0d\重要奥氏体稳定元素，有助于生成纹理结构，增加坚固性和强度及耐磨损性。在热处理和卷压过程中使钢材内部脱氧，出现在大多数的刀剪用钢材中，除了A-2,L-6和CPM 420V。\x0d\钼（Molybdenum）\x0d\碳化作用剂，防止钢材变脆，在高温时保持钢材的强度，出现在很多钢材中，空气硬化钢（例如A-2,ATS-34）总是包含1%或者更多的钼，这样它们才能在空气中变硬。\x0d\镍（Nickle）\x0d\保持强度、抗腐蚀性、和韧性。出现在L-6\AUS-6和AUS-8中。\x0d\硅（Silicon）\x0d\有助于增强强度。和锰一样，硅在钢的生产过程中用于保持钢材的强度。\x0d\钨（Tungsten）\x0d\增强抗磨损性。将钨和适当比例的铬或锰混合用于制造高速钢。在高速钢M-2中就含有大量的钨。\x0d\钒（Vanadium）\x0d\增强抗磨损能力和延展性。在许多种钢材中都含有钒，其中M-2，Vascowear，CPM T440V和420VA含有大量的钒。而BG-42与ATS-34最大的不同就是前者含有钒。\x0d\磷（Phosphorus）\x0d\是有害元素，降低钢的塑性和韧性，出现冷脆性，能使钢的强度显著提高，同时提高大气腐蚀稳定性，含量应该限制在005%以下。\x0d\硫（Sulfur）\x0d\通常硫是有害元素，使钢热脆性大，含量限制在005%以下。但是易切削钢的硫含量高，可达008%~040%。\x0d\钢指含碳量小于2%的铁碳合金。根据成分不同，又可分为碳素钢和合金钢。根据性能和用途不同，又可分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。\x0d\按化学成分分 (1)碳素钢 碳素钢是指钢中除铁、碳外，还含有少量锰、硅、硫、磷等元素的铁碳合金，按其含碳量的不同，可分为：1)低碳钢——含碳量wc≤025% 2)中碳钢——含碳量wc025%～060% 3)高碳钢——含碳量wc>060%高碳钢一般在军工业和工业医疗业比较多 (2)合金钢 为了改善钢的性能，在冶炼碳素钢的基础上，加入一些合金元素而炼成的钢，如铬钢、锰钢、铬锰钢、铬镍钢等。按其合金元素的总含量，可分为： 1)低合金钢——合金元素的总含量≤5% 2)中合金钢——合金元素的总含量5%～10% 3)高合金钢——合金元素的总含量>10%\x0d\钢铁的主要成分是:碳/硅/锰/磷/硫等五大元素：\x0d\1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量023%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过020%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。\x0d\\x0d\2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有015－030%的硅。如果钢中含硅量超过050-060%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入10－12%的硅，强度可提高15－20%。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。硅量增加，会降低钢的焊接性能。\x0d\\x0d\3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰030－050%。在碳素钢中加入070%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。\x0d\\x0d\4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0045%，优质钢要求更低些。\x0d\\x0d\5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0055%，优质钢要求小于0040%。在钢中加入008-020%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。\x0d\分类\x0d\\x0d\按碳含量高低分类\x0d\低碳钢：碳含量一般低于025%（质量分数）；\x0d\中碳钢：碳含量一般为025%~060%（质量分数）；\x0d\高碳钢：碳含量一般高于于060%（质量分数）。[2] \x0d\\x0d\按品质分类\x0d\(2) 优质钢（P、S均≤0035%） (3) 高级优质钢（P≤0035%，S≤0030%）\x0d\\x0d\按成形方法\x0d\(1) 锻钢；(2) 铸钢；(3) 热轧钢；(4) 冷拉钢。\x0d\\x0d\按金相组织\x0d\退火状态：a、亚共析钢 ；b、共析钢 ； c、 过共析钢（珠光体+渗碳体）d莱氏体钢（珠光体+渗碳体）。\x0d\正火状态的：a珠光体钢；b贝氏体钢；c马氏体钢；d奥氏体钢。\x0d\\x0d\按用途分类\x0d\合金结构钢；c钢筋钢。\x0d\渗碳钢、氨钢、表面淬火用钢；(c)易切结构钢；(d)冷塑性成形用钢：包括冷冲压用钢、冷镦用钢。b弹簧钢c轴承钢\x0d\抗氧化钢、热强钢、气阀钢c电热合金钢；d耐磨钢；e低温用钢；f电工用钢\x0d\桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢等。\x0d\\x0d\综合分类\x0d\工具钢：(a)碳素工具钢；(b)合金工具钢；(c)高速工具钢。\x0d\特殊性能钢：(a)不锈耐酸钢；(b)耐热钢；(c)电热合金钢；(d)电工用钢；(e)高锰耐磨钢；(f)特定用途优质结构钢。\x0d\\x0d\按冶炼方法\x0d\平炉钢:(a)酸性平炉钢；(b)碱性平炉钢。\x0d\电炉钢:(a)电弧炉钢；(b)电渣炉钢；(c)感应炉钢；(d)真空自耗炉钢；(e)电子束炉钢。

不锈钢是高合金钢：

首先：不锈钢是是碳元素和金属元素组合的化学物质，为了保持耐腐蚀性能，其中含碳最多不超过12％，不锈钢中主要的合金有：CrNi、Ti、Mn、N、Nb、Mo、Si、Cu等，合金的总量在10％-28％之间，

其次：合金钢种类很多，通常按合金元素含量多少分为低合金钢（含量<5%），中合金钢（含量5%～10%），高合金钢（含量>10%）；

所以：不锈钢的合金总量在10％-28％之间，大于10％，属于高合金钢，

高合金钢和低合金钢的区别：

高合金钢所含的合金元素含量高于10％，低合金钢所含的合金元素含量低于5％，

不锈钢的特点：

1、不锈钢含铬、镍元素较多，有较强的耐腐蚀性能，

2、不锈钢是碳和金属的合金，具有较高的硬度，韧性强不易变形。

3、不锈钢含碳元素，物理性质稳定，具有较强的耐热性能，早高温下任然可以保持其良好的器械性能，

4、不锈钢含铬、镍元素超过125％时候，具有较强的耐酸耐碱性能，可以在酸性碱性溶液中保持原有的化学性质。

总结：不锈钢是碳和金属组成的合金，其中金属合金含量在10％到28％之间，而高合金钢是金属合金含量高于10％，所以不锈钢是高合金钢。