20Cr2Ni4A
§7-1 鋼的合金化

在鋼中加入合金元素后，鋼的基本組元鐵和碳與加入的合金元素會(huì)發(fā)生交互作用。鋼的合金化目的是希望利用合金元素與鐵、碳的相互作用和對(duì)鐵碳相圖及對(duì)鋼的熱處理的影響來(lái)改善鋼的組織和性能
相互作用
合金元素與鐵、碳的相互作用
合金元素加入鋼中后，主要以三種形式存在鋼中。即:與鐵形成固溶體;與碳形成碳化物;在高合金鋼中還可

 幾乎所有的合金元素(除)都可溶入鐵中, 形成合金鐵素體或合金按其對(duì)α-Fe或γ-Fe的作用, 可將合金元素分為擴(kuò)大奧氏體相區(qū)和縮小奧氏體相區(qū)兩大類(lèi)。
擴(kuò)大γ相區(qū)的元素-亦稱(chēng)奧氏體穩(wěn)定化元素, 主要Ni、Co、C、N、Cu等, 它們使A3點(diǎn)(γ-Fe α-Fe的轉(zhuǎn)變點(diǎn))下降, A4點(diǎn)( γ-Fe的轉(zhuǎn)變點(diǎn))上升, 從而擴(kuò)大γ-相的存在范圍。其中Ni、M等加入到一定量后, 可使γ相區(qū)擴(kuò)大到室溫以下, 使α相區(qū)消失, 稱(chēng)為完全擴(kuò)大γ相區(qū)元素。另外一些元素(如C、N、Cu等), 雖然擴(kuò)大γ相區(qū), 但不能擴(kuò)大到室溫, 故稱(chēng)之為部分?jǐn)U大γ相區(qū)的元素。

縮小γ相區(qū)元素--亦稱(chēng)鐵素體穩(wěn)定化元素, 主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、、等。它們使A3點(diǎn)上升, A4點(diǎn)下降(鉻除外, 鉻含量小于7%時(shí), A3點(diǎn)下降; 大于7%后,A3點(diǎn)迅速上升), 從而縮小γ相區(qū)存在的范圍, 使鐵素體穩(wěn)定區(qū)域擴(kuò)大。按其作用不同可分為完全封閉γ相區(qū)的元素(如Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等)和部分縮小γ相區(qū)的元素(如B、、等)。
2. 形成碳化物合金元素按其與鋼中碳的親和力的大小, 可分為碳化物形成元素和非碳化物形成元素兩大類(lèi)。
常見(jiàn)非碳化物形成元素有:Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。它們基本上都溶于鐵素體和奧氏體中。常見(jiàn)碳化物形成元素有:M、Cr、W、V、N、Z、Ti等(按形成的碳化物的穩(wěn)定性程度由弱到強(qiáng)的次序排列)，它們?cè)阡撝幸徊糠止倘苡诨w相中，一含量高時(shí)可形成新的合金碳化合物。對(duì)奧氏體和鐵素體存在范圍的影響
擴(kuò)大或縮小γ相區(qū)的元素均同樣擴(kuò)大或縮小Fe-Fe3C相圖中的γ相區(qū), 且同樣Ni或M的含量較多時(shí), 可使鋼在室溫下得到單相 (如1Cr18Ni9和ZGMn13高錳鋼等)， 而Cr、Ti、Si等超過(guò)一定含量時(shí), 可使鋼在室溫獲得單相鐵素體組織 (如1Cr17Ti高鉻等)。
對(duì)Fe-Fe3C相圖臨界點(diǎn)(S和E點(diǎn))的影響
擴(kuò)大γ相區(qū)的元素使Fe-Fe3C相圖中的共析轉(zhuǎn)變溫度下降, 縮小γ相區(qū)的元素則使其上升, 并都使共析反應(yīng)在一個(gè)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。幾乎所有的合金元素都使共析點(diǎn)(S)和共晶點(diǎn)(E)的碳含量降低，即S點(diǎn)和E點(diǎn)左移, 強(qiáng)碳化物形成元素的作用尤為強(qiáng)烈。
合金元素對(duì)鋼熱處理的影響

合金元素的加入會(huì)影響鋼在熱處理過(guò)程中的組織轉(zhuǎn)變。
1. 合金元素對(duì)加熱時(shí)相轉(zhuǎn)變的影響

合金元素影響加熱時(shí)奧氏體形成的速度和奧氏體晶粒的大小。
(1)對(duì)奧氏體形成速度的影響: Cr、Mo、W、V等強(qiáng)碳化物形成元素與碳的親合力大, 形成難溶于奧氏體的合金碳化物, 顯著減慢奧氏體形成速度;Co、Ni等部分非碳化物形成元素, 因增大碳的擴(kuò)散速度, 使奧氏體的形成速度加快;Al、Si、M等合金元素對(duì)奧氏體形成速度影響不大。
(2)對(duì)奧氏體晶粒大小的影響:大多數(shù)合金元素都有阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大的作用, 但影響程度不同。強(qiáng)烈阻礙晶粒長(zhǎng)大的元素有:V、

 

 按化學(xué)成分和機(jī)械性能供應(yīng)的國(guó)產(chǎn)無(wú)縫管，如10、15、20、25、30、35、40、45和的化學(xué)成分應(yīng)符合GB/T699-88的規(guī)定。進(jìn)口無(wú)縫管按合同規(guī)定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)。09MnV、16Mn、15MnV鋼的化學(xué)成分應(yīng)符合GB1591-79的規(guī)定。

2.2、具體分析方法參照GB223-84《鋼鐵及合金化學(xué)分析方法》的有關(guān)部分。

2.3、分析偏差參照GB222-84《鋼的化學(xué)分析用試樣及成品化學(xué)成分允許偏差》。流體輸送管， 鍋爐廠，工程，機(jī)械加工廠。

3.1、按機(jī)構(gòu)性能供應(yīng)的國(guó)產(chǎn)無(wú)縫管，普通碳素鋼按GB/T700-88的甲類(lèi)鋼制造(但必須保證含硫量不超過(guò)0.050%和含磷量不超過(guò)0.045%)，其機(jī)械性能應(yīng)符合GB8162-87表內(nèi)所規(guī)定的數(shù)值。

3.2、按水壓試驗(yàn)供應(yīng)的國(guó)產(chǎn)無(wú)縫管必須保證標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的水壓試驗(yàn)。

3.3、進(jìn)口無(wú)縫管的物理性能檢驗(yàn)按合同規(guī)定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

2、用途 2.1、無(wú)縫管用途很廣泛。一般用途的無(wú)縫管由、低合金結(jié)構(gòu)鋼或合金結(jié)構(gòu)鋼軋制，產(chǎn)量多，主要用作輸送流體的管道或結(jié)構(gòu)零件。

2.2、根據(jù)用途不同分三類(lèi)供應(yīng):a、按化學(xué)成分和機(jī)械性能供應(yīng);b、按機(jī)械性能供應(yīng);c、按水壓試驗(yàn)供應(yīng)。按a、b類(lèi)供應(yīng)的鋼管，如用于承受液體壓力，也要進(jìn)行水壓試驗(yàn)。

2.3、專(zhuān)門(mén)用途的無(wú)縫管有用無(wú)縫管及石油用無(wú)縫管等多種。

3、種類(lèi)

3.1、無(wú)縫鋼管按生產(chǎn)方法不同可分為熱軋管、冷軋管、冷拔管、擠壓管等。

3.2、按外形分類(lèi)有圓形管、異形管之分。異形管除和矩形管外，還有橢圓管、半圓管、三角形管、六角形管、凸字形管、梅花形管等。

3.3、按材質(zhì)的不同，分為普通碳素結(jié)構(gòu)管、低合金結(jié)構(gòu)管、合金結(jié)構(gòu)管、不銹管等。

3.4、按專(zhuān)門(mén)用途分，有鍋爐管、地質(zhì)管、石油管等。

工藝流程

管坯--檢驗(yàn)--剝皮--檢驗(yàn)--加熱--穿孔--酸洗--修磨--潤(rùn)滑風(fēng)干--焊頭--冷拔-- --酸洗--酸洗--檢驗(yàn)--冷軋--去油--切頭--風(fēng)干--內(nèi)拋光--外拋光--檢驗(yàn)-- -成品包裝

制造工藝

按生產(chǎn)方法不同可分為熱軋管、冷軋管、擠壓管等。

1.1、熱軋無(wú)縫管一般在自動(dòng)軋管機(jī)組上生產(chǎn)。實(shí)心管坯經(jīng)檢查并表面缺陷，截成所需長(zhǎng)度，在管坯穿孔端端面上定心，然后送往加熱爐加熱，在穿孔機(jī)上穿孔。在穿孔同時(shí)不斷旋轉(zhuǎn)和前進(jìn)，在軋輥和頂頭的作用下，管坯內(nèi)部逐漸形成空腔，稱(chēng)再送至自動(dòng)軋管機(jī)上繼續(xù)軋制。 經(jīng)均整機(jī)均整壁厚，經(jīng)定徑機(jī)定徑，達(dá)到規(guī)格要求。利用連續(xù)式軋管機(jī)組生產(chǎn)是較先進(jìn)的方法。