焊接操作技能指导教师班培训课件

1、碳钢定义碳钢定义碳素钢简称碳钢，它是指含碳量大于碳素钢简称碳钢，它是指含碳量大于0.0218%0.0218%而小于而小于2.11%2.11%，且冶炼时不特意加入合金元素的，且冶炼时不特意加入合金元素的，是最基本的铁碳合金。是最基本的铁碳合金。碳钢含有少量硅、锰、硫、磷等杂质元素的铁碳钢含有少量硅、锰、硫、磷等杂质元素的铁碳合金。碳钢在冶炼时不可避免地含有一些杂质元碳合金。碳钢在冶炼时不可避免地含有一些杂质元素，对钢的性能和质量有较大影响。素，对钢的性能和质量有较大影响。常存杂质元素对碳钢性能的影响常存杂质元素对碳钢性能的影响 化学成分化学成分 碳（碳（C C）：）：含碳量含碳量C%C%增加，则

2、强度、硬度提高，而塑性、增加，则强度、硬度提高，而塑性、韧性下降。但含碳量减少，除强度、硬度下降外，还会韧性下降。但含碳量减少，除强度、硬度下降外，还会增加时效敏感性。综合考虑含碳量控制在增加时效敏感性。综合考虑含碳量控制在0.10.3%0.10.3%之间，之间，一般锅炉钢材使用的碳钢含碳量通常一般锅炉钢材使用的碳钢含碳量通常0.2%0.2%左右。左右。合金元素的不同作用：合金元素的不同作用： 硅（硅（SiSi）: :在碳素钢中作为一种脱氧剂（硅铁）加入钢在碳素钢中作为一种脱氧剂（硅铁）加入钢水中而在冶炼结束残留在钢中。对于镇静钢硅含量应不水中而在冶炼结束残留在钢中。对于镇静钢硅含量应不少于少

3、于0.1%0.1%，而作为一种合金元素，一般不应低于，而作为一种合金元素，一般不应低于0.4%0.4%。硅在钢中是以固溶体的形式存在于铁素体或奥氏体中，硅在钢中是以固溶体的形式存在于铁素体或奥氏体中，可以提高钢的强度和冷加工硬化程度，而使钢的韧性和可以提高钢的强度和冷加工硬化程度，而使钢的韧性和塑性降低。硅会使钢的可焊性恶化。塑性降低。硅会使钢的可焊性恶化。 锰（锰（MnMn）：）：在碳素钢中也作为一种脱氧剂（锰铁）加入钢在碳素钢中也作为一种脱氧剂（锰铁）加入钢水中而在冶炼结束残留在钢中。对于镇静钢锰含量一般在水中而在冶炼结束残留在钢中。对于镇静钢锰含量一般在0.350.65%0.350.65

4、%，而作为一种合金元素，一般不应低于，而作为一种合金元素，一般不应低于1.0%1.0%。锰是一强化元素（固溶体），对珠光体钢强度有显著作用。锰是一强化元素（固溶体），对珠光体钢强度有显著作用。锰含量超过锰含量超过1.0%1.0%时可焊性变差。时可焊性变差。 V V、TiTi、NbNb等元素可以细化晶粒，提高韧性及材料致密度。等元素可以细化晶粒，提高韧性及材料致密度。 CrCr、NiNi提高钢的热强性能、高温氧化性和耐腐蚀性。提高钢的热强性能、高温氧化性和耐腐蚀性。 MoMo、NbNb、W W等提高钢中碳化物的稳定性（热强性），其中等提高钢中碳化物的稳定性（热强性），其中MoMo是提高钢的热强性

5、最有效的合金元素，可以提高抗蠕变能是提高钢的热强性最有效的合金元素，可以提高抗蠕变能力。力。 CuCu有时效强化作用，并提高钢的抗大气腐蚀性能。有时效强化作用，并提高钢的抗大气腐蚀性能。 B B可以提高钢的淬透性。可以提高钢的淬透性。 微量元素微量元素ReRe、稀土元素，综合力学性能有所提高。、稀土元素，综合力学性能有所提高。有害元素：有害元素： 硫（硫（S S ）：有害元素）：有害元素 ，热脆倾向增加。，热脆倾向增加。硫在钢中的偏硫在钢中的偏析严重，恶化钢材质量。形成低熔点共晶化合物析严重，恶化钢材质量。形成低熔点共晶化合物FeSFeS，使塑性、韧性下降，焊接、锻造、轧制时甚至导致晶使塑性、

6、韧性下降，焊接、锻造、轧制时甚至导致晶间开裂的热脆性。但硫可改善钢材的可切削性。焊接间开裂的热脆性。但硫可改善钢材的可切削性。焊接中将产生中将产生SOSO2 2可能在焊缝中形成气孔和疏松。为此对硫可能在焊缝中形成气孔和疏松。为此对硫的含量有严格要求，锅炉钢材中至少控制在的含量有严格要求，锅炉钢材中至少控制在0.0400.45%0.0400.45%以下。以下。 磷（磷（P P ）：有害元素）：有害元素 ，冷脆倾向与回火脆性增加。，冷脆倾向与回火脆性增加。磷磷在钢中偏析严重，增加回火脆性及冷脆敏感性，磷多在钢中偏析严重，增加回火脆性及冷脆敏感性，磷多的地方往往成为脆裂的起点。磷的增加使钢在室温或的

7、地方往往成为脆裂的起点。磷的增加使钢在室温或更低的温度下冲击功明显下降。为此对磷含量应越低更低的温度下冲击功明显下降。为此对磷含量应越低越好，锅炉钢材中磷含量至少控制在越好，锅炉钢材中磷含量至少控制在0.040%0.040%以下。以下。（4 4）有害气体）有害气体 氧：在炼钢过程中钢水中含有较多氧：在炼钢过程中钢水中含有较多FeOFeO，加入锰铁、硅铁、，加入锰铁、硅铁、铝等进行脱氧，其与之反应生成铝等进行脱氧，其与之反应生成MnOMnO、SiOSiO2 2、AlOAlO3 3等浮入渣等浮入渣中而被除去。如钢水中含氧太多或冶炼及脱氧不当，可能中而被除去。如钢水中含氧太多或冶炼及脱氧不当，可能留

8、下部分氧化物夹于钢中。造成钢的强度、韧性及疲劳强留下部分氧化物夹于钢中。造成钢的强度、韧性及疲劳强度降低。度降低。 氢：氢在钢的液体与固体状态下，其溶解度相差极大。在氢：氢在钢的液体与固体状态下，其溶解度相差极大。在固体状态下随温度下降氢的溶解度也下降。钢冷却凝固较固体状态下随温度下降氢的溶解度也下降。钢冷却凝固较快时氢原子来不及向金属外部扩散，将聚集于晶粒缺陷、快时氢原子来不及向金属外部扩散，将聚集于晶粒缺陷、晶界处，并形成分子状态的氢晶界处，并形成分子状态的氢氢白点。氢白点。 氮：钢中的氮可以提高强度和硬度，但增加时效敏感性。氮：钢中的氮可以提高强度和硬度，但增加时效敏感性。 氧、氢、氮等

9、有害气体是钢在冶炼过程中与气体接触而吸氧、氢、氮等有害气体是钢在冶炼过程中与气体接触而吸收的。而钢材标准中一般不明确规定其允许含量，但对于收的。而钢材标准中一般不明确规定其允许含量，但对于性能的影响及造成的缺陷是有明确要求。性能的影响及造成的缺陷是有明确要求。 组织结构、晶粒度及供货状态组织结构、晶粒度及供货状态 常见的显微组织：常见的显微组织：奥氏体（奥氏体（A A）强度硬度不高，塑性韧性很好，无磁性。强度硬度不高，塑性韧性很好，无磁性。铁素体（铁素体（F F）强度硬度低，塑性韧性好。强度硬度低，塑性韧性好。渗碳体（渗碳体（FeFe3 3C C） 硬而脆，随硬而脆，随C%C%增加，渗碳体增加

10、，增加，渗碳体增加， 强度硬度提高，而塑性、韧性下降。强度硬度提高，而塑性、韧性下降。珠光体（珠光体（P P）性能介于性能介于F F与与FeFe3 3C C之间。之间。马氏体（马氏体（M M）具有很高的强度和硬度，但很脆；延展性差，具有很高的强度和硬度，但很脆；延展性差，易导致裂纹。易导致裂纹。魏氏组织魏氏组织 粗大的过热组织，塑性韧性下降，使钢变脆粗大的过热组织，塑性韧性下降，使钢变脆 。带状组织带状组织 双相共存的金属材料在热变形时沿主伸长方向双相共存的金属材料在热变形时沿主伸长方向呈带状或层状分布的组织。呈带状或层状分布的组织。 晶粒度：晶粒度： 常见常见1 18 8级。级。8 8级细小

11、而均匀、综合力学性能好。级细小而均匀、综合力学性能好。 供货状态：供货状态： 热轧、调质、正火，以正火状态组织性能最好。热轧、调质、正火，以正火状态组织性能最好。 加工工艺对组织性能影响加工工艺对组织性能影响 冷作变形会带来纤维组织、加工硬化及残余内应力。冷作变形会带来纤维组织、加工硬化及残余内应力。 热变形会提高材料塑性变形能力及降低变形抗力。热变形会提高材料塑性变形能力及降低变形抗力。钢铁材料的分类钢铁材料的分类1. 1. 按化学成分分类：钢、铁按化学成分分类：钢、铁（1 1）钢）钢 碳素钢碳素钢（简称碳钢）：（简称碳钢）： 除铁、碳外主要含有少量除铁、碳外主要含有少量SiSi、MnMn及

12、及P P、S S等杂质，这些等杂质，这些总含量不超过总含量不超过2%2%，按含碳量不同分为：，按含碳量不同分为： 低碳钢低碳钢含碳量含碳量0.020.020.25%0.25% 中碳钢中碳钢含碳量等于含碳量等于0.25%0.25%0.6%0.6% 高碳钢高碳钢含碳量大于含碳量大于0.6%0.6%合金钢合金钢： 碳钢所含元素外，还含有其它一些合金元素，如碳钢所含元素外，还含有其它一些合金元素，如CrCr、NiNi、MoMo、W W、V V、B B等，按合金元素含量不同分类：等，按合金元素含量不同分类： 低合金钢低合金钢含量小于含量小于5%5% 中合金钢中合金钢含量等于含量等于5%5%10%10%

13、高合金钢高合金钢含量大于含量大于10%10%（2 2）铁：）铁： 工业纯铁工业纯铁含碳量小于含碳量小于0.02%0.02% 生铁生铁含碳量大于含碳量大于2.0%2.0% 铸铁铸铁含碳量大于含碳量大于2.0%2.0%，灰铸铁、可锻铸铁、球墨，灰铸铁、可锻铸铁、球墨 铸铁铸铁 按冶炼方法分类：按冶炼方法分类：（1 1）按冶炼设备分）按冶炼设备分平炉钢、电炉钢、转炉钢平炉钢、电炉钢、转炉钢 冶炼方法：平炉、转炉、电炉（冶炼方法：平炉、转炉、电炉（+ +真空精炼）真空精炼）（2 2）按）按脱氧方式脱氧方式分：分： 沸腾钢（沸腾钢（F F） 镇静钢（镇静钢（Z Z） 半镇静钢（半镇静钢（b b） 特殊镇

14、静钢（特殊镇静钢（TZTZ） 3. 3. 按按品质品质分类：分类：P P、S S杂质含量分类杂质含量分类 普通钢普通钢 优质钢优质钢 高级优质钢（高级优质钢（A A） 特级优质钢（特级优质钢（E E） 按用途分类：按用途分类： 结构钢结构钢碳钢、低合金钢等。碳钢、低合金钢等。 工具钢工具钢 特殊用途用钢特殊用途用钢不锈钢、耐热钢、磁钢等。不锈钢、耐热钢、磁钢等。5.5.按材料供货类型分类：按材料供货类型分类： 钢板钢板 钢管钢管 锻件锻件 铸钢件铸钢件 棒材棒材 型材型材碳钢的牌号、性能及用途碳钢的牌号、性能及用途 碳素钢：碳素钢： Q235-AFQ235-AF Q: Q:屈服强度屈服强度 2

15、35235：屈服强度值：屈服强度值 A:A:质量等级质量等级 F: F: 钢的脱氧程度（沸腾钢）钢的脱氧程度（沸腾钢） Q245RQ245R Q: Q:屈服强度屈服强度 245245：屈服强度值：屈服强度值 R R：锅炉压力容器用钢：锅炉压力容器用钢 20 20 20 20 ：含碳量：含碳量0.2% 0.2% 优质钢优质钢 合金钢：合金钢： 16MnDR16MnDR 16: 16: 含碳量含碳量0.2% 0.2% Mn: Mn: 合金含量合金含量 DRDR： 低温容器用钢低温容器用钢什么是不锈钢？什么是不锈钢？ 钢钢-碳含量小于碳含量小于2.11%2.11%的铁碳（或铁基）合金。的铁碳（或铁基

16、）合金。 不锈钢是不锈钢和耐酸钢的简称。在材料科学领域中，不锈钢是不锈钢和耐酸钢的简称。在材料科学领域中，将将CrCr含量大于含量大于10.5%10.5%，且以耐蚀性和不锈性为主要使用，且以耐蚀性和不锈性为主要使用性能的一系列铁基合金称为不锈钢。通常对在大气、性能的一系列铁基合金称为不锈钢。通常对在大气、水蒸气和淡水中等腐蚀性较弱的介质中不锈和耐蚀的水蒸气和淡水中等腐蚀性较弱的介质中不锈和耐蚀的钢种称为不锈钢，对在酸碱盐等腐蚀性强烈的环境中钢种称为不锈钢，对在酸碱盐等腐蚀性强烈的环境中具有耐蚀性的钢种称为耐酸钢。具有耐蚀性的钢种称为耐酸钢。 不锈钢不锈的特性与钢中的铬含量有直接关系，随着不锈钢

17、不锈的特性与钢中的铬含量有直接关系，随着铬含量的提高而增强。当铬含量达到铬含量的提高而增强。当铬含量达到10.5%10.5%以上时钢的以上时钢的这一特征发生突变，从易生锈到不锈，从不耐蚀到耐这一特征发生突变，从易生锈到不锈，从不耐蚀到耐腐蚀，见图腐蚀，见图4-14-1和图和图4-24-2。而且含铬量从。而且含铬量从10.5%10.5%以后随着以后随着铬含量的不断提高，其耐锈性和耐蚀性也不断得到改铬含量的不断提高，其耐锈性和耐蚀性也不断得到改善。一般不锈钢的最高铬含量为善。一般不锈钢的最高铬含量为26%26%，更高的铬含量已，更高的铬含量已没有必要。没有必要。不锈钢是如何分类的？不锈钢是如何分类

18、的？ 常用的不锈钢的分类方法主要有：常用的不锈钢的分类方法主要有： 1 1）按钢的组织结构分类可分为：奥氏体不锈钢、马氏）按钢的组织结构分类可分为：奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、双相不锈钢和沉淀硬化不体不锈钢、铁素体不锈钢、双相不锈钢和沉淀硬化不锈钢。锈钢。 2 2）按钢的化学成分分类可分为：）按钢的化学成分分类可分为：CrCr不锈钢、不锈钢、Cr-NiCr-Ni不不锈钢、锈钢、Cr-Mn-N-NiCr-Mn-N-Ni不锈钢、超低碳不锈钢、高纯不锈不锈钢、超低碳不锈钢、高纯不锈钢等。钢等。 3 3）按钢的功能分类可分为：低温不锈钢、耐热不锈钢、）按钢的功能分类可分为：低温不锈钢、耐

19、热不锈钢、耐磨不锈钢、无磁不锈钢、易切削不锈钢和超塑性不耐磨不锈钢、无磁不锈钢、易切削不锈钢和超塑性不锈钢等。锈钢等。不锈钢主要钢种的性能与特性不锈钢主要钢种的性能与特性 304 :304 :由于具有较好的耐腐蚀性，强度高，寿命长，并由于具有较好的耐腐蚀性，强度高，寿命长，并且有良好的色泽和表面光泽度，因此作为不锈耐热钢且有良好的色泽和表面光泽度，因此作为不锈耐热钢使用最广泛，适用于食品用设备，一般化工设备，特使用最广泛，适用于食品用设备，一般化工设备，特别是装饰行业例如不锈钢围栏。别是装饰行业例如不锈钢围栏。 316316、317317系列：与系列：与0Cr18Ni90Cr18Ni9相比相比

20、MoMo的合金化使钢耐酸的合金化使钢耐酸性和耐氯化物孔蚀的性能明显提高，被用于的石油、性和耐氯化物孔蚀的性能明显提高，被用于的石油、化工、化肥等工业的设备、容器、管道等部件。化工、化肥等工业的设备、容器、管道等部件。 321321系列：作焊芯、抗磁仪表、医疗器械、耐酸容器、系列：作焊芯、抗磁仪表、医疗器械、耐酸容器、设备衬里及输送管道等设备和零件。设备衬里及输送管道等设备和零件。不锈钢中各种元素的作用不锈钢中各种元素的作用 目前已知的化学元素有目前已知的化学元素有100100多种，在工业中常用的钢铁材料多种，在工业中常用的钢铁材料中可以遇到的化学元素约二十多种。对于人们在与腐蚀现象作中可以遇到

21、的化学元素约二十多种。对于人们在与腐蚀现象作长期斗争的实践而形成的不锈钢这一特殊钢系列来说，最常用长期斗争的实践而形成的不锈钢这一特殊钢系列来说，最常用的元素有十几种，除了组成钢的基本元素铁以外，对不锈钢的的元素有十几种，除了组成钢的基本元素铁以外，对不锈钢的性能与组织影响最大的元素是：碳、铬、镍、锰、硅、钼、钛、性能与组织影响最大的元素是：碳、铬、镍、锰、硅、钼、钛、铌、钛、锰、氮、铜、钴等。这些元素中除碳、硅、氮以外，铌、钛、锰、氮、铜、钴等。这些元素中除碳、硅、氮以外，都是化学元素周期表中位于过渡族的元素。都是化学元素周期表中位于过渡族的元素。 实际上工业上应用的不锈钢都是同时存在几种以

22、至十几种实际上工业上应用的不锈钢都是同时存在几种以至十几种元素的，当几种元素共存于不锈钢这一个统一体中时，它们的元素的，当几种元素共存于不锈钢这一个统一体中时，它们的影响要比单独存在时复杂得多，因为在这种情况下不仅要考虑影响要比单独存在时复杂得多，因为在这种情况下不仅要考虑各元素自身的作用，而且要注意它们互相之间的影响，因此不各元素自身的作用，而且要注意它们互相之间的影响，因此不锈钢的组织决定于各种元素影响的总和。锈钢的组织决定于各种元素影响的总和。 1.1.铬在不锈钢中的决定作用铬在不锈钢中的决定作用 决定不锈钢性属的元素只有一种，这就是铬，每种不锈钢决定不锈钢性属的元素只有一种，这就是铬，

23、每种不锈钢都含有一定数量的铬。迄今为止，还没有不含铬的不锈钢。铬都含有一定数量的铬。迄今为止，还没有不含铬的不锈钢。铬之所以成为决定不锈钢性能的主要元素，根本的原因是向钢中之所以成为决定不锈钢性能的主要元素，根本的原因是向钢中添加铬作为合金元素以后，促使其内部的矛盾运动向有利于抵添加铬作为合金元素以后，促使其内部的矛盾运动向有利于抵抗腐蚀破坏的方面发展。这种变化可以从以下方面得到说明：抗腐蚀破坏的方面发展。这种变化可以从以下方面得到说明：铬使铁基固溶体的电极电位提高铬使铁基固溶体的电极电位提高铬吸收铁的电子使铁钝化铬吸收铁的电子使铁钝化钝化是由于阳极反应被阻止而引起金属与合金耐腐蚀性能被提钝化

24、是由于阳极反应被阻止而引起金属与合金耐腐蚀性能被提高的现象。构成金属与合金钝化的理论很多，主要有薄膜论、高的现象。构成金属与合金钝化的理论很多，主要有薄膜论、吸附论及电子排列论。吸附论及电子排列论。 2. 2. 碳在不锈钢中的两重性碳在不锈钢中的两重性 碳是工业用钢的主要元素之一，钢的性能与组织在很大碳是工业用钢的主要元素之一，钢的性能与组织在很大程度上决定于碳在钢中的含量及其分布的形式，在不锈钢中程度上决定于碳在钢中的含量及其分布的形式，在不锈钢中碳的影响尤为显著。碳在不锈钢中对组织的影响主要表现在碳的影响尤为显著。碳在不锈钢中对组织的影响主要表现在两方面，一方面碳是稳定奥氏体的元素，并且作

25、用的程度很两方面，一方面碳是稳定奥氏体的元素，并且作用的程度很大（约为镍的大（约为镍的3030倍），另一方面由于碳和铬的亲和力很大，倍），另一方面由于碳和铬的亲和力很大，与铬形成与铬形成系列复杂的碳化物。所以，从强度与耐腐烛性能系列复杂的碳化物。所以，从强度与耐腐烛性能两方面来看，碳在不锈钢中的作用是互相矛盾的。两方面来看，碳在不锈钢中的作用是互相矛盾的。 总的来讲，目前工业中获得应用的不锈钢的含碳量都是总的来讲，目前工业中获得应用的不锈钢的含碳量都是比较低的，大多数不锈钢的含碳量在比较低的，大多数不锈钢的含碳量在0.10.10.40.4之间，耐酸之间，耐酸钢则以含碳钢则以含碳0.10.10.

26、20.2的居多。含碳量大于的居多。含碳量大于0.40.4的不锈钢仅的不锈钢仅占钢号总数的一小部分，这是因为在大多数使用条件下，不占钢号总数的一小部分，这是因为在大多数使用条件下，不锈钢总是以耐腐蚀为主要目的。此外，较低的含碳量也是出锈钢总是以耐腐蚀为主要目的。此外，较低的含碳量也是出于某些工艺上的要求，如易于焊接及冷变形等。于某些工艺上的要求，如易于焊接及冷变形等。 3. 3. 镍在不锈钢中的作用是在与铬配合后才发挥出来的镍在不锈钢中的作用是在与铬配合后才发挥出来的 ： 镍是优良的耐腐蚀材料，也是合金钢的重要合金化元镍是优良的耐腐蚀材料，也是合金钢的重要合金化元素。镍在钢中是形成奥氏体的元素，

27、但低碳镍钢要获得纯素。镍在钢中是形成奥氏体的元素，但低碳镍钢要获得纯奥氏体组织，含镍量要达到奥氏体组织，含镍量要达到2424；而只有含镍；而只有含镍2727时才使时才使钢在某些介质中的耐腐蚀性能显著改变。所以镍不能单独钢在某些介质中的耐腐蚀性能显著改变。所以镍不能单独构成不锈钢。但是镍与铬同时存在于不锈钢中时，含镍的构成不锈钢。但是镍与铬同时存在于不锈钢中时，含镍的不锈钢却具有许多可贵的性能。不锈钢却具有许多可贵的性能。 基于上面的情况可知，镍作为合金元素在不锈钢中的基于上面的情况可知，镍作为合金元素在不锈钢中的作用，在于它使高铬钢的组织发生变化，从而使不锈钢的作用，在于它使高铬钢的组织发生变

28、化，从而使不锈钢的耐腐蚀性能及工艺性能获得某些改善。耐腐蚀性能及工艺性能获得某些改善。 4. 4. 锰和氮可以代替铬镍不锈钢中镍锰和氮可以代替铬镍不锈钢中镍 锰对于奥氏体的作用与镍相似。但说得确切一些，锰的作用锰对于奥氏体的作用与镍相似。但说得确切一些，锰的作用不在于形成奥氏体，而是在于它降低钢的临界淬火速度，在冷却不在于形成奥氏体，而是在于它降低钢的临界淬火速度，在冷却时增加奥氏体的稳定性，抑制奥氏体的分解，使高温下形成的奥时增加奥氏体的稳定性，抑制奥氏体的分解，使高温下形成的奥氏体得以保持到常温。在提高钢的耐腐蚀性能方面，锰的作用不氏体得以保持到常温。在提高钢的耐腐蚀性能方面，锰的作用不大

29、，如钢中的大，如钢中的 含锰量从含锰量从0 0到到10104%4%变化，也不使钢在空气与酸中变化，也不使钢在空气与酸中的耐腐蚀性能发生明显的改变。这是因为锰对提高铁基固溶体的的耐腐蚀性能发生明显的改变。这是因为锰对提高铁基固溶体的电极电位的作用不大，形成的氧化膜的防护作用也很低，所以工电极电位的作用不大，形成的氧化膜的防护作用也很低，所以工业上虽有以锰合金化的奥氏体钢（如业上虽有以锰合金化的奥氏体钢（如40Mn18Cr4,50Mn18Cr4WN40Mn18Cr4,50Mn18Cr4WN、ZGMn13ZGMn13钢等），但它们不能作为不锈钢使用。钢等），但它们不能作为不锈钢使用。 锰在钢中稳定奥

30、锰在钢中稳定奥氏体的作用约为镍的二分之一，即氏体的作用约为镍的二分之一，即2 2的氮在钢中的作用也是稳的氮在钢中的作用也是稳定奥氏体，并且作用的程度比镍还要大。例如，欲使含定奥氏体，并且作用的程度比镍还要大。例如，欲使含1818铬的铬的钢在常温下获得奥氏体组织，以锰和氮代镍的低镍不锈钢与元镍钢在常温下获得奥氏体组织，以锰和氮代镍的低镍不锈钢与元镍的铬锰氮不诱钢，目前已在工业中获得应用，有的已成功地代替的铬锰氮不诱钢，目前已在工业中获得应用，有的已成功地代替了经典的了经典的18-818-8铬镍不锈钢。铬镍不锈钢。 5.5.不锈钢中加钛或铌是为了防止晶间腐蚀。不锈钢中加钛或铌是为了防止晶间腐蚀。

31、6.6.钼和铜钼和铜 可以提高某些不锈钢的耐腐蚀性能。可以提高某些不锈钢的耐腐蚀性能。 7.7.硅硅 形成铁素体的元素，在一般不锈钢中为常存杂质元形成铁素体的元素，在一般不锈钢中为常存杂质元素。素。 8.8.磷磷 在一般不锈钢中都是杂质元素，但其在奥氏体不锈在一般不锈钢中都是杂质元素，但其在奥氏体不锈钢中的危害性不像在一般钢中那样显著，故含量可允许高钢中的危害性不像在一般钢中那样显著，故含量可允许高一些，如有的资料提出可达一些，如有的资料提出可达0 00606，以利于冶炼控制。个，以利于冶炼控制。个别的含锰的奥氏体钢的含磷量可达别的含锰的奥氏体钢的含磷量可达0 00606（如（如2Crl3Ni

32、Mn92Crl3NiMn9钢）以至钢）以至0.080.08（如（如Cr14Mnl4NiCr14Mnl4Ni钢）。利用磷对钢的强化钢）。利用磷对钢的强化作用，也有加磷作为时效硬化不锈钢的合金元素，作用，也有加磷作为时效硬化不锈钢的合金元素，PH17PH1710P10P钢钢( (含含0 02525磷磷) )乃乃PHPHHNMHNM钢（含钢（含0 03030磷）等。磷）等。 9.9.硫和硒在一般不锈钢中也是常有杂质元素。但向硫和硒在一般不锈钢中也是常有杂质元素。但向不锈钢中加不锈钢中加0 02 20 04 4的硫，可提高不锈钢的切削的硫，可提高不锈钢的切削性能，硒也具有同样的作用。硫和硒提高不锈钢的

33、切性能，硒也具有同样的作用。硫和硒提高不锈钢的切削性能，是因为它们降低不锈钢的韧性，例如一般削性能，是因为它们降低不锈钢的韧性，例如一般18188 8铬镍不锈钢的冲击值可达铬镍不锈钢的冲击值可达3030公斤公斤/ /厘米厘米2 2。含。含0 03131硫的硫的18188 8钢（钢（0 0084084C C、18181515CrCr、9 92525NiNi）的冲击值为的冲击值为1 18 8公斤公斤/ /平方厘米；含平方厘米；含0 0。2222硒的硒的18188 8钢（钢（0 0094094C C、18184 4CrCr、9 9NiNi）的冲击值为）的冲击值为3 32424公斤公斤/ /平方厘米。

34、硫与硒均降低不锈钢的耐腐蚀平方厘米。硫与硒均降低不锈钢的耐腐蚀性能，所以实际应用它们作为不锈钢的合金化元素的性能，所以实际应用它们作为不锈钢的合金化元素的很少。很少。 压力容器常用材料标准压力容器常用材料标准GB/T221-2008GB/T221-2008钢铁产品牌号表示方法钢铁产品牌号表示方法GB/T699-2008GB/T699-2008优质碳素结构钢优质碳素结构钢GB/T700-2006GB/T700-2006碳素结构钢碳素结构钢GB713-2014 GB713-2014 锅炉和压力容器用钢板锅炉和压力容器用钢板GB3531-2008GB3531-2008压力容器用低合金钢板压力容器用低

35、合金钢板GB/T8163 -2008GB/T8163 -2008输送流体用无缝钢管输送流体用无缝钢管GB19189- 2011 GB19189- 2011 压力容器用调质高强度钢板压力容器用调质高强度钢板NB/T47008NB/T47008（JB4726JB4726）-2011-2011承压设备用碳素钢和合金钢锻件承压设备用碳素钢和合金钢锻件NB/T47009NB/T47009（JB4726JB4726）-2010-2010低温承压设备用合金钢锻件低温承压设备用合金钢锻件NB/T47010NB/T47010（JB4726JB4726）-2010-2010承压设备用不锈钢和耐热钢锻件承压设备用不

36、锈钢和耐热钢锻件GB13296-2007GB13296-2007锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管GB/T14976-2012GB/T14976-2012流体输送用不锈钢无缝钢管流体输送用不锈钢无缝钢管GB9948-2006GB9948-2006石油裂化用无缝钢管石油裂化用无缝钢管压力容器常用金属材料特点压力容器常用金属材料特点对压力容器用钢性能要求对压力容器用钢性能要求压力容器在运行中，各个受压元件不但承受压力的作用，压力容器在运行中，各个受压元件不但承受压力的作用，而且还受到各种介质腐蚀的影响以及温度的影响。因此对而且还受到各种介质腐蚀的影响以及温度的影响。因此对

37、压力容器用钢要求高，主要有：压力容器用钢要求高，主要有：（1 1）足够的强度）足够的强度抗拉强度、屈服强度抗拉强度、屈服强度（2 2）规定的伸长率和韧性、低温韧性（低温工况时）规定的伸长率和韧性、低温韧性（低温工况时）（3 3）良好的加工工艺性，包括冷热加工成型与焊接性能）良好的加工工艺性，包括冷热加工成型与焊接性能（4 4）良好的低倍组织和表面质量）良好的低倍组织和表面质量（5 5）良好的高温性能）良好的高温性能蠕变强度、持久强度与塑性，蠕变强度、持久强度与塑性， 高温组织稳定性与抗氧化性（高温工况时）高温组织稳定性与抗氧化性（高温工况时）（6 6）与腐蚀介质接触的材料应具有优良的抗腐蚀性能

38、）与腐蚀介质接触的材料应具有优良的抗腐蚀性能2.2.压力容器常用金属材料特点压力容器常用金属材料特点（1 1）碳钢碳钢：主要是低碳钢，如主要是低碳钢，如Q235BQ235B、2020、Q245RQ245R等。该类钢等。该类钢材强度较低，塑性与韧性好，可焊性良好，冷热加工性好。材强度较低，塑性与韧性好，可焊性良好，冷热加工性好。但热强性较差，超过但热强性较差，超过450450长期使用会出现石墨化现象。是长期使用会出现石墨化现象。是压力容器使用最广泛的钢材压力容器使用最广泛的钢材。（2 2）低合金钢低合金钢：主要是钢，如主要是钢，如Q345RQ345R、Q370RQ370R、15CrMo15CrM

39、o等。等。该类钢材强度较高，有一定的塑性与韧性，但可焊性较低该类钢材强度较高，有一定的塑性与韧性，但可焊性较低碳钢差，主要用于压力容器强度要求较高的部件上。碳钢差，主要用于压力容器强度要求较高的部件上。（3 3）奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢：该类钢材强度较低，塑性与韧性好，该类钢材强度较低，塑性与韧性好，热强性和抗高温氧化性强，具有良好的耐腐蚀性，但可焊热强性和抗高温氧化性强，具有良好的耐腐蚀性，但可焊性较差。主要用于压力容器低温、高温或耐蚀要求的部件性较差。主要用于压力容器低温、高温或耐蚀要求的部件上。上。压力容器常用材料压力容器常用材料1. 1. 常用碳素钢牌号及特性常用碳素钢牌号及特性 Q2

40、35AFQ235AF、A235AA235A、 Q235BQ235B、A235CA235C、Q245RQ245R、2020等等 Q235AFQ235AF、A235AA235A明确规定不能用于受压元件。明确规定不能用于受压元件。2. 2. 常用低合金高强度钢牌号及特性常用低合金高强度钢牌号及特性 Q345RQ345R、Q370RQ370R、20MnMo20MnMo、 20MnMoNb20MnMoNb、13MnNiMoNbR13MnNiMoNbR（BHW35BHW35）、）、07MnCrMoVR(07MnCrMoVR(调质钢调质钢) )3. 3. 常用低合金耐热钢牌号及特性常用低合金耐热钢牌号及特性

41、 12CrMo12CrMo、 15CrMoR15CrMoR4. 4. 常用低温用钢牌号及特性常用低温用钢牌号及特性 16MnDR 16MnDR （-40-40）、）、 09Mn2VDR 09Mn2VDR （-50-50）、）、 09MnNiDR 09MnNiDR （-70-70）压力容器常用材料（续）压力容器常用材料（续）5. 5. 常用不锈耐酸钢牌号及特性（常用不锈耐酸钢牌号及特性（GB24511GB24511标准）：标准）： 不锈耐酸钢为不锈钢和耐酸钢两类钢的统称。不锈耐酸钢为不锈钢和耐酸钢两类钢的统称。（1 1）奥氏体不锈钢：）奥氏体不锈钢： 06Cr19Ni1006Cr19Ni10（S

42、30408S30408）、）、 022Cr19Ni10022Cr19Ni10（S30403S30403）、）、 022Cr17Ni12Mo2022Cr17Ni12Mo2（S31603S31603）（2 2）铁素体不锈钢：）铁素体不锈钢： 06Cr1306Cr13（S11306S11306）（3 3）马氏体不锈钢：）马氏体不锈钢： Cr13Cr13型不锈钢，热处理为淬火加回火。型不锈钢，热处理为淬火加回火。（4 4）双相不锈钢（奥氏体）双相不锈钢（奥氏体- -铁素体）：铁素体）： 022Cr22Ni5Mo3N022Cr22Ni5Mo3N（S22253S22253）压力容器常用材料（续）压力容器常

43、用材料（续）6. 6. 常用钢锻件牌号及特性常用钢锻件牌号及特性 16MnD 16MnD 、 20MnMo20MnMo、 20MnMoNb 20MnMoNb 材料标准：材料标准：NB/T47008NB/T47008（碳素钢和低合金钢）、（碳素钢和低合金钢）、 NB/T47009 NB/T47009 （低温合金钢）（低温合金钢） 、 NB/T47010 NB/T47010 （不锈钢（不锈钢和耐热钢）和耐热钢） 7. 7. 常用钢管牌号及特性常用钢管牌号及特性 20 20 、15CrMo 15CrMo 、 1Cr5Mo1Cr5Mo、16Mn 16Mn （-40-40） 材料标准：材料标准：GB/T

44、8163GB/T8163、GB5310GB5310、GB6479GB6479、GB9948GB9948Q345RQ345R：Q345RQ345R钢是屈服强度为钢是屈服强度为345MPa345MPa级的压力容器专用板，它具级的压力容器专用板，它具有良好的综合力学性能和工艺性能。磷、硫含量略低有良好的综合力学性能和工艺性能。磷、硫含量略低于低合金高强度钢板于低合金高强度钢板Q345(16Mn)Q345(16Mn)钢，除抗拉强度、延钢，除抗拉强度、延伸率要求比伸率要求比Q345(16Mn)Q345(16Mn)钢有所提高外，还要求保证冲钢有所提高外，还要求保证冲击韧性。它是目前我国用途最广、用量最大的

45、压力容击韧性。它是目前我国用途最广、用量最大的压力容器专用钢板。器专用钢板。Q345RQ345R。Q“Q“屈屈”汉语拼音首位字母。汉语拼音首位字母。345345屈服强度值。屈服强度值。R R：“容容”汉语拼音首位字母。汉语拼音首位字母。注：注：根据根据20082008年年9 9月月1 1日实施的日实施的GB 713-2008GB 713-2008锅炉和压力容器锅炉和压力容器用钢板用钢板的新分类，的新分类，16Mng16Mng和和16MnR16MnR、19Mng19Mng合并为合并为Q345RQ345R。Q345RQ345R是普通低合金钢是普通低合金钢, ,是锅炉压力容器常用钢是锅炉压力容器常用

46、钢材，交货状态分：热轧或正火，属低合金钢。性能与材，交货状态分：热轧或正火，属低合金钢。性能与Q345(16Mn)Q345(16Mn)的（的（16mm16mm钢板的屈服强度大于钢板的屈服强度大于345Mpa345Mpa）性）性能相近，抗拉强度为（能相近，抗拉强度为（510-640510-640）之间，伸长率大于）之间，伸长率大于21%21%，零度，零度V V型冲击功大于型冲击功大于34J34J。Q345RQ345R工艺参考标准工艺参考标准GB713-2008GB713-2008（GB713-2014GB713-2014于于20152015年年4 4月月1 1日实施，替换日实施，替换200820

47、08版）。版）。Q345RQ345R注意问题：注意问题： 一、必须考虑设备的操作条件（如设计压力、设计温一、必须考虑设备的操作条件（如设计压力、设计温度、介质的特性）、材料的焊接性能、冷热加工性能、度、介质的特性）、材料的焊接性能、冷热加工性能、热处理以及容器的结构等。热处理以及容器的结构等。 二、在满足第一条的前提下，考虑经济合理性：二、在满足第一条的前提下，考虑经济合理性： 1 1、所需钢板厚度小于、所需钢板厚度小于8mm8mm时，在碳钢与低合金高强度时，在碳钢与低合金高强度钢之间，应尽量采用碳钢板（多层容器除外）。钢之间，应尽量采用碳钢板（多层容器除外）。 2 2、在刚度或结构设计为主的

48、场合，应尽量选用普通碳、在刚度或结构设计为主的场合，应尽量选用普通碳素钢。在强度设计为主的场合，应根据压力、温度、素钢。在强度设计为主的场合，应根据压力、温度、介质等使用限制，依次选用介质等使用限制，依次选用Q235BQ235B、20R(20g)20R(20g)、Q345R(16MnR)Q345R(16MnR)等钢板。等钢板。 3 3、所需不锈钢厚度大于、所需不锈钢厚度大于12mm12mm时，应尽采用衬里、复合、时，应尽采用衬里、复合、堆焊等结构形式。堆焊等结构形式。Q345RQ345R注意问题：注意问题： 4 4、不锈钢应尽量不用作设计温度小于等于、不锈钢应尽量不用作设计温度小于等于5005

49、00摄氏度摄氏度的耐热用钢。的耐热用钢。 5 5、珠光体耐热钢应尽量不用作设计温度小于等于、珠光体耐热钢应尽量不用作设计温度小于等于350350摄氏度的耐热钢。在必须使用珠光体耐热钢作耐热钢摄氏度的耐热钢。在必须使用珠光体耐热钢作耐热钢或抗氢用途时，应尽量减少、合并钢材的品种、规格。或抗氢用途时，应尽量减少、合并钢材的品种、规格。 三、厚度大于三、厚度大于60mm60mm的的Q345RQ345R钢板，碳含量上限可提高至钢板，碳含量上限可提高至0.22%0.22%。 四、四、Q345RQ345R钢板中可添加铌，钒，钛元素，其含量应填钢板中可添加铌，钒，钛元素，其含量应填写在质量证明书中，上述写在

50、质量证明书中，上述3 3个元素含量总和应分别不大个元素含量总和应分别不大于于0.050%0.050%、0.10%0.10%、0.12%0.12%。06Cr19Ni1006Cr19Ni10（S30408S30408）：）：06Cr19Ni1006Cr19Ni10在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高合金钢。一种高合金钢。06Cr19Ni1006Cr19Ni10不锈钢也就是旧标准中的不锈钢也就是旧标准中的0Cr18Ni90Cr18Ni9不锈钢。不锈钢。06Cr19Ni1006Cr19Ni10是一种通用性的不锈钢，它广泛地用于制作是一种通用性的不锈钢，它广

51、泛地用于制作要求良好综合性能（耐腐蚀和成型性）的设备和机件。要求良好综合性能（耐腐蚀和成型性）的设备和机件。为了保持不锈钢所固有的耐腐蚀性，钢必须含有为了保持不锈钢所固有的耐腐蚀性，钢必须含有12%12%以以上的铬。上的铬。允许使用温度：允许使用温度：-196-19680080006Cr19Ni1006Cr19Ni10材料出现生锈现象，可能有以下几个原因：材料出现生锈现象，可能有以下几个原因：1.1.使用环境中存在氯离子。使用环境中存在氯离子。 氯离子广泛存在，比如食氯离子广泛存在，比如食盐、汗迹、海水、海风、土壤等等。不锈钢在氯离子存盐、汗迹、海水、海风、土壤等等。不锈钢在氯离子存在下的环境

52、中，腐蚀很快，甚至超过普通的低碳钢。在下的环境中，腐蚀很快，甚至超过普通的低碳钢。 所所以对不锈钢的使用环境有要求，而且需要经常擦拭，除以对不锈钢的使用环境有要求，而且需要经常擦拭，除去灰尘，保持清洁干燥。（这样就可以给他定个去灰尘，保持清洁干燥。（这样就可以给他定个“使用使用不当不当”。）美国有一个例子：某企业用一橡木容器盛装。）美国有一个例子：某企业用一橡木容器盛装某含氯离子的溶液，该容器已使用近百余年，上个世纪某含氯离子的溶液，该容器已使用近百余年，上个世纪九十年代计划更换，因橡木材料不够现代，采用不锈钢九十年代计划更换，因橡木材料不够现代，采用不锈钢更换后更换后1616天容器因腐蚀泄漏

53、天容器因腐蚀泄漏2.2.没有经过固溶处理。没有经过固溶处理。 合金元素没有溶入基体，致使合金元素没有溶入基体，致使基体组织合金含量低，抗蚀性能差。基体组织合金含量低，抗蚀性能差。3.3.这种不含钛和铌的材料有天生的晶间腐蚀的倾向。这种不含钛和铌的材料有天生的晶间腐蚀的倾向。 加入钛和铌，再配以稳定处理，可以减少晶间腐蚀。加入钛和铌，再配以稳定处理，可以减少晶间腐蚀。 在在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高合金钢，空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高合金钢，不锈钢是具有美观的表面和耐腐蚀性能好，不必经过镀不锈钢是具有美观的表面和耐腐蚀性能好，不必经过镀色等表面处理，而发挥不锈钢所固

54、有的表面性能色等表面处理，而发挥不锈钢所固有的表面性能, ,使用于使用于多方面的钢铁的一种，通常称为不锈钢。代表性能的有多方面的钢铁的一种，通常称为不锈钢。代表性能的有1313铬钢，铬钢，18-818-8铬镍钢等高合金钢。铬镍钢等高合金钢。 从金相学角度分析，从金相学角度分析，因为不锈钢含有铬而使表面形成很薄的铬膜，这个膜隔因为不锈钢含有铬而使表面形成很薄的铬膜，这个膜隔离开与钢内侵入的氧气起耐腐蚀的作用。离开与钢内侵入的氧气起耐腐蚀的作用。固定式压力容器安全技术监察规程固定式压力容器安全技术监察规程对压力容器材料的基本要求对压力容器材料的基本要求一一. TSG R0004-2009. TSG

55、 R0004-2009固容规固容规材料基本要求材料基本要求二二. TSG G0004-2009. TSG G0004-2009固容规固容规材料其它要求材料其它要求TSG R0004-2009TSG R0004-2009固定式压力容器安全技术监察规程固定式压力容器安全技术监察规程一. 材料基本要求材料基本要求 1. 1. 通用要求通用要求(1)(1)压力容器的选材应当考虑压力容器的选材应当考虑材料的力学性能、化学性能、材料的力学性能、化学性能、物理性能和工艺性能物理性能和工艺性能；(2)(2)压力容器用材料的质量、规格与标志，应当符合相应压力容器用材料的质量、规格与标志，应当符合相应材料的材料的

56、国家标准或行业标准国家标准或行业标准的规定，其使用方面的要求的规定，其使用方面的要求应当符合应当符合本规程引用标准本规程引用标准的规定；的规定；1.1.通用要求（续）通用要求（续）(3)(3)压力容器专用钢板（带）的制造单位应当取得相应的压力容器专用钢板（带）的制造单位应当取得相应的特种设备制造许可证；特种设备制造许可证；(4)(4)材料制造单位应当在材料上的明显部位作出清晰、牢材料制造单位应当在材料上的明显部位作出清晰、牢固的钢印标志或者采用其他方法的标志，实施制造许固的钢印标志或者采用其他方法的标志，实施制造许可的可的压力容器专用材料压力容器专用材料，质量证明书和材料上的标志，质量证明书和

57、材料上的标志内容还应当包括内容还应当包括制造许可标志和许可证编号制造许可标志和许可证编号；(5)(5)材料制造单位应当向材料使用单位提供质量证明书，材料制造单位应当向材料使用单位提供质量证明书，材料质量证明书材料质量证明书的内容应当齐全、清晰，并且盖有材的内容应当齐全、清晰，并且盖有材料制造单位质量检验章；料制造单位质量检验章；1.1.通用要求（续）通用要求（续）(6)(6)对于压力容器专用钢板，由材料制造单位直接向压力对于压力容器专用钢板，由材料制造单位直接向压力容器制造单位供货时，双方商定钢板质量证明书的份容器制造单位供货时，双方商定钢板质量证明书的份数；由非材料制造单位供货时，材料制造单

58、位应当分数；由非材料制造单位供货时，材料制造单位应当分别为每张钢板出具质量证明书；别为每张钢板出具质量证明书；(7)(7)压力容器制造单位从非材料制造单位取得压力容器用压力容器制造单位从非材料制造单位取得压力容器用材料时，应当取得材料制造单位提供的材料时，应当取得材料制造单位提供的质量证明书原质量证明书原件或者加盖供应单位检验公章和经办人章的复印件件或者加盖供应单位检验公章和经办人章的复印件（压力容器专用钢板除外）；压力容器制造单位应当（压力容器专用钢板除外）；压力容器制造单位应当对所取得的压力容器用材料及材料质量证明书的真实对所取得的压力容器用材料及材料质量证明书的真实性和一致性负责。性和一

59、致性负责。2.2.熔炼方法熔炼方法 压力容器受压元件用钢，应当是氧气转炉或者电炉压力容器受压元件用钢，应当是氧气转炉或者电炉冶炼的镇静钢冶炼的镇静钢。对标准抗拉强度下限值大于或者等于。对标准抗拉强度下限值大于或者等于540MPa540MPa的的低合金钢板和奥氏体低合金钢板和奥氏体铁素体不锈钢钢板铁素体不锈钢钢板，以，以及用于及用于设计温度低于设计温度低于-20-20的低温钢板和低温钢锻件的低温钢板和低温钢锻件，还，还应当采用应当采用炉外精炼工艺炉外精炼工艺。3.3.化学成份（熔炼分析）化学成份（熔炼分析）（1 1 ） 用于焊接的碳素钢和低合金钢用于焊接的碳素钢和低合金钢： C0.25C0.25

60、，P0.035P0.035、S0.035S0.035。（2 2） 压力容器压力容器专用钢专用钢中的碳素钢和低合金钢（钢板、中的碳素钢和低合金钢（钢板、钢管和钢锻件）磷、硫含量应当符合下列要求：钢管和钢锻件）磷、硫含量应当符合下列要求：A A）基本要求：基本要求： P0.030P0.030、S0.020S0.020；B B）钢材标准抗拉强度下限值）钢材标准抗拉强度下限值540MPa540MPa的钢材，的钢材，P0.025P0.025、S0.015S0.015；C C）用于设计温度低于）用于设计温度低于-20-20并且钢材标准抗拉强度下限并且钢材标准抗拉强度下限值小于值小于540MPa540MPa