服務(wù)熱線：雙螺栓管夾用常用低合金鋼中各元素對(duì)其性能的影響
2018年09月15日
滄州五森管道有限公司
雙螺栓管夾中除螺栓材料外，常用的低合金鋼為含碳量小于0.20%的碳錳鋼、硅鋼、鉻鉬鋼、鉻鉬釩鋼和鉻鉬釩鋁鋼，而螺栓材料則常用含碳量為0.25%~0.45%的鉻鋼和鉻鉬鋼。
低合金鋼中，其主要影響元素有碳（C）、錳（Mn）、鉻（Cr）、鉬（Mo）、釩（V）、硅（Si）、鋁（Al）等。除此之外，尚有硫（S）、氧（O）、磷（P）、砷（As）、銻（Sb）等雜質(zhì)元素。
1、碳（C）在低合金鋼中的作用
雙螺栓管夾同碳素鋼部分。
2、錳（Mn）在低合金鋼中的作用
錳與鐵形成固溶體，可提高雙螺栓管夾鋼中鐵素體和奧氏體的硬度和強(qiáng)度。錳又是碳化物形成元素，它進(jìn)入滲碳體中將取代一部分鐵原子。錳還可起到細(xì)化珠光體的作用，因此，在碳錳鋼中常利用錳來(lái)提高鋼的強(qiáng)度，但它使材料的延展性有所降低，而且增加了應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的敏感性。在一般碳錳鋼和低合金鋼中，其含量應(yīng)在1%~2%。
錳是良好的脫氧劑和脫硫劑。錳與硫形成MnS，可防止因硫而導(dǎo)致的熱脆現(xiàn)象，從而改善鋼的熱加工性能。因此，在雙螺栓管夾用鋼中一般都含有一定數(shù)量的錳。
錳在鋼中由于能降低臨界轉(zhuǎn)變溫度，故碳錳鋼的低溫沖擊韌性比碳素鋼好。
錳能強(qiáng)烈增加碳錳鋼的淬透性。錳含量較高時(shí)，有使鋼晶粒粗化并增加鋼的回火脆性的不利傾向。
錳對(duì)鋼的焊接性有不利的影響。為改善雙螺栓管夾鋼的焊接性，應(yīng)在許可的范圍內(nèi)，適當(dāng)降低鋼的碳含量。焊接時(shí)也需采用 低氫焊條和相應(yīng)的焊接工藝。
3、鉻（Cr）在低合金鋼中的作用
鉻是縮小g相區(qū)和形成g相圈的元素，在a－Fe中無(wú)限固溶，在g－Fe中的 溶解度為12.5%。
鉻屬于中等碳化物形成元素。隨鉻含量的增加，可形成(Fe，Cr)3C、(Cr，F(xiàn)e)7C3、(Cr，F(xiàn)e)23C6等碳化物，雙螺栓管夾使鉻鉬鋼和鉻鉬釩鋼有良好的抗高溫氧化性和耐氧化介質(zhì)腐蝕作用，并增加鋼的熱強(qiáng)性。
鉻增加鋼的淬透性并有二次硬化作用。
鉻是 提高鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度的元素，隨著鉻含量的增加，鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度也逐步提高，沖擊值隨鉻含量增加而下降。
在含鉬的鍋爐鋼中，加入少量的鉻，能防止鋼在長(zhǎng)期使用過(guò)程中的石墨化。
4、鉬（Mo）在低合金鋼中的作用
鉬屬于強(qiáng)碳化物形成元素，當(dāng)其含量較低時(shí)，與鐵及碳形成復(fù)雜的滲碳體；當(dāng)含量較高時(shí)，則形成 殊碳化物。在較高回火溫度下，由于鉬的彌散分布，可使雙螺栓管夾材料出現(xiàn)二次硬化。
鉬對(duì)鐵素體有固溶強(qiáng)化作用，同時(shí)也提高碳化物的穩(wěn)定性，因此對(duì)鋼的強(qiáng)度產(chǎn)生有利作用。鉬是提高鋼熱強(qiáng)性 有效的合金元素，主要在于它能強(qiáng)烈提高鋼中鐵素體對(duì)蠕變的抗力。此外，鉬還可有效地抑制滲碳體在450℃~650℃工作溫度下的聚集，雙螺栓管夾促進(jìn)彌散的 殊碳化物的析出，從而進(jìn)一步起到了強(qiáng)化作用。自含鉬0.5%的低合金鋼用于鍋爐管后，一系列二元和多元的含鉬珠光體鋼被 地用于動(dòng)力、石油和化學(xué)工業(yè)中，如15CrMo、12Cr1MoV、1Cr5Mo等。鉬同樣也能提高馬氏體鋼和奧氏體鋼的熱強(qiáng)性。
鉬在鋼中，由于形成 殊碳化物，可以改善在高溫高壓下抗氫侵蝕的作用。
鉬常與其他元素如錳、鉻等配合使用，可 提高鋼的淬透性；鉬含量約0.5%時(shí)，能抑制或降低其他合金元素導(dǎo)致的回火脆性。
5、釩（V）在低合金鋼中的作用
釩是縮小g相區(qū)、形成g相圈的元素，在a－Fe中無(wú)限固溶，在g－Fe中的 溶解度約1.35%。
釩與碳、氧、氮都有較強(qiáng)的親合力，為強(qiáng)碳化物及氮化物形成元素。在低合金鋼中，釩能有效地固定鋼中的碳和氮，雙螺栓管夾并形成高度彌散分布的碳化物和氮化物微粒，即使在高溫下，聚合長(zhǎng)大也極緩慢，因而可以增加鋼的熱強(qiáng)性和對(duì)蠕變的抗力。一系列的鉻鉬釩鋼已成為制造鍋爐、汽輪機(jī)的主要鋼種，如12CrMoV及12Cr1MoV常用于過(guò)熱器鋼管、導(dǎo)管及相應(yīng)的鍛件等。
含釩鋼在熱處理中，能提高晶粒粗化的溫度，從而降低鋼的過(guò)熱敏感性，并提高鋼的強(qiáng)度和韌性等，尤其是它能提高鋼正火后的強(qiáng)度和屈服比及低溫韌性，因此它已成為普通低合金鋼的一種比較理想的合金元素。
由于釩對(duì)碳的固定作用，在高溫下，對(duì)抗氫腐蝕（脫碳和脆化）是有益的。在抗氫鋼中釩和碳含量之比應(yīng)在5.7左右，雙螺栓管夾過(guò)低時(shí)不足以有效地起抗氫腐蝕作用，過(guò)高時(shí)，將有部分的釩溶入鐵素體中降低其塑性和焊接性能。
6、硅（Si）在低合金鋼中的作用
硅作為雜質(zhì)元素時(shí)，它在低合金鋼中的作用與在碳素鋼中的作用相同，作為合金元素時(shí)，一般應(yīng)不低于0.4%。
硅在鋼中不形成碳化物，而是以固溶體的形態(tài)存在于鐵素體或奧氏體中。硅固溶于鐵素體和奧氏體中可起到提高它們的硬度和強(qiáng)度的作用，在常見(jiàn)元素中僅次于磷，而較錳、鎳、鉻、鎢、鉬、釩等為強(qiáng)。但硅含量若超過(guò)3%時(shí)，將 地降低鋼的塑性、韌性和延展性。
低硅含量對(duì)鋼的抗腐蝕性能影響不大，只有當(dāng)硅含量達(dá)到一定值時(shí)，雙螺栓管夾對(duì)鋼的抗腐蝕性能才有 的增強(qiáng)作用。硅含量為15%~20%的硅鑄鐵是很好的耐酸材料，對(duì)不同溫度和濃度的硫酸、硝酸都很穩(wěn)定，但在鹽酸和王水的作用下穩(wěn)定性很小，在氫氟酸中則不穩(wěn)定。高硅鑄鐵之所以抗腐蝕，是由于當(dāng)開(kāi)始腐蝕時(shí)，在雙螺栓管夾表面形成致密的SiO2薄層，阻礙著酸的進(jìn)一步向內(nèi)侵蝕。
含硅的鋼在氧化氣氛中加熱時(shí)，表面也將形成SiO2薄層，從而提高鋼在高溫時(shí)的抗氧化性。
7、鋁（Al）在低合金鋼中的作用
鋁與氮及氧的親和力很強(qiáng)，因此它也用作煉鋼時(shí)的脫氧定氮?jiǎng)?，并起到?xì)化晶粒、阻抑碳鋼的時(shí)效、提高鋼在低溫下韌性的作用。
鋁作為合金元素加入鋼中時(shí)能提高鋼的抗氧化性，改善雙螺栓管夾鋼的電磁性能，提高滲氮鋼的耐磨性和疲勞強(qiáng)度等。因此，鋁在不起皮鋼、電熱合金、磁鋼和滲氮鋼中，得到了 的應(yīng)用。
鋁在鐵素體及珠光體鋼中，當(dāng)它的含量較高時(shí)，材料的高溫強(qiáng)度和韌性較低。
鋁和碳雖然可以化合生成碳化物Al4C3和Al3C，但它和碳的親和力小于鐵和碳的親和力，因此在鋼中一般不存在鋁的碳化物。
當(dāng)鋁含量達(dá)到一定量時(shí)，可使鋼產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象，使鋼在氧化性酸中具有抗蝕性，但使鋼的焊接性變壞。
鋁還能提高鋼對(duì)硫化氫的抗蝕作用。鋁含量在4%左右的鋼，在溫度不超過(guò)600℃時(shí)有較好的抗硫化氫腐蝕作用。
鋁對(duì)鋼在水蒸汽、氯氣、 別是在氯氣及其化合物氣氛中的抗蝕作用是不利的。
在鋼鐵材料表面鍍鋁和滲鋁，可以提高其抗氧化性和在工業(yè)和海洋性氣氛中的抗蝕性。
含鋁的鋼滲氮后，在鋼的表面形成一層牢固的薄而硬的彌散分布的氮化鋁層，從而提高其硬度和疲勞強(qiáng)度，并改善雙螺栓管夾耐磨性。
鋁是高錳低溫鋼的主要合金元素。一定量的鋁，有提高鐵錳奧氏體的穩(wěn)定度、抑制bMn相變的作用，從而使鋁在低溫鋼中得到了應(yīng)用。
8、硫（S）、氧（O）、磷（P）、砷（As）、銻（Sb）等雜質(zhì)元素在低合金鋼中的作用
同在碳素鋼中的作用。但由于低合金鋼熔點(diǎn)較高，磷、砷、銻等雜質(zhì)元素容易在高溫下遷移聚集，從而導(dǎo)致低合金鋼的高溫回火脆性注。一般情況下，雙螺栓管夾低合金鋼均采用較高級(jí)的冶煉方法（如電爐冶煉），故其硫、磷等雜質(zhì)元素含量較低。
注：合金鋼在進(jìn)行高溫回火熱處理或長(zhǎng)期在高溫下工作時(shí)，其中的雜質(zhì)元素磷、砷、銻等容易在高溫下遷移聚集。
由于這些元素的熔點(diǎn)一般比合金元素低，它將割裂雙螺栓管夾材料基體而導(dǎo)致合金鋼在高溫下呈現(xiàn)脆性。因?yàn)楹辖?/span>
雙螺栓管夾鋼的這種脆性發(fā)生在紅熱的溫度下，故常稱(chēng)為紅脆。
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