15CrMo合金鋼

珠光體耐熱鋼，強(qiáng)度優(yōu)于12CrMo，韌性稍低，在500-550度溫度以下，持久強(qiáng)度較高，切削加工性及冷應(yīng)變塑性良好，焊接性尚可(焊前預(yù)熱至300度，焊后熱處理)，一般在正火及高溫回火狀態(tài)下使用

15CrMo合金鋼應(yīng)用舉例:

用于制造化工設(shè)備中的非腐蝕介質(zhì)及工作溫度250度以下，氮?dú)浣橘|(zhì)的高壓管和各種緊固件，汽輪機(jī)，鍋爐中的葉片，隔板，鍛件，軋制型材，一般機(jī)器中的齒輪，軸等重要滲碳零件，還可替代1Cr13鋼使用，制造中壓，低壓汽輪機(jī)處在過(guò)熱蒸汽區(qū)壓力級(jí)工作葉片

新型的15CrMo合金鋼管以低碳(≤0.1%)和低硫(≤0.015%)為主要特征。常用的合金元素按其在15CrMo合金鋼管的強(qiáng)化機(jī)制中的作用可分為:固溶強(qiáng)化元素(Mn、Si、Al、Cr、Ni、Mo、Cu等);細(xì)化晶粒元素(Al、Nb、V、Ti、N等);沉淀硬化元素(Nb、V、Ti等)以及相變強(qiáng)化元素(Mn、Si、Mo等)(見(jiàn)金屬的強(qiáng)化)。

C ;在15CrMo合金鋼管中形成珠光體或彌散析出的合金碳化物，使鋼得到強(qiáng)化。在微合金鋼中為形成一定量的碳-氮化物，碳的含量只需要0.01~0.02%;所以降碳是這類鋼發(fā)展的必然趨勢(shì)，從而可大大改善15CrMo合金鋼管的韌性和焊接性能。

Mn ;高的Mn/C比對(duì)提高15CrMo合金鋼管的屈服強(qiáng)度和沖擊韌性有好處。錳能降低γ→α 轉(zhuǎn)變溫度;有利于針狀鐵素體的形核;在加熱過(guò)程中可增大碳-氮化物形成元素在γ-Fe中的溶解度，從而增加了鐵素體中碳化物的彌散析出量。此外，由于高錳導(dǎo)致15CrMo合金鋼管的應(yīng)力/應(yīng)變特性的變化，可以抵銷鮑欣格效應(yīng)的強(qiáng)度損失。

Si ;多數(shù)低合金高強(qiáng)度鋼不用硅合金化，但在熱軋鐵素體-馬氏體多相鋼中，硅是不可缺少的添加元素。

Mo ;含鉬15CrMo合金鋼管(~0.15%Mo)有較高的強(qiáng)度，比傳統(tǒng)的鐵素體-珠光體鋼又有較高的韌性。鉬對(duì)鋼在冷卻過(guò)程中珠光體轉(zhuǎn)變有抑制作用。在針狀鐵素體鋼和超低碳貝氏體鋼中的含鉬量一般在0.2~0.4%。

Nb、V、Ti ;在低碳的錳鋼或低碳的錳-鉬鋼中添加0.05~0.15% Nb(或V、Ti)，有明顯的晶粒細(xì)化和沉淀硬化作用。鈦在鋼中形成硫化物，改善沖擊吸收功的各向異性和冷成型性。

稀土元素(RE) ;微量(0.001%左右)稀土金屬，不影響15CrMo合金鋼管的強(qiáng)度。其主要作用是脫硫，它又是最有效的硫化物形態(tài)控制元素，減小韌性的各向異性，防止鋼的層狀撕裂。

其他元素Ni、Cr、Cu等，在微合金鋼中固溶硬化并不十分有效，在非調(diào)質(zhì)鋼中一般控制在較低的含量范圍。

低合金高強(qiáng)度鋼按其主要性能和用途，可分為高強(qiáng)度用鋼、低溫用鋼和耐蝕用鋼三類:

高強(qiáng)度用鋼 ;這類鋼除高強(qiáng)度外還兼有優(yōu)良的低溫韌性，其主要特點(diǎn)和用途見(jiàn)表。這類15CrMo合金鋼管的產(chǎn)量在中國(guó)占低合金高強(qiáng)度鋼產(chǎn)量的80%以上，其中屈服強(qiáng)度35~40kgf/mm平方級(jí)的鋼種占大多數(shù)，應(yīng)用最為廣泛的是16Mn鋼。

低溫用鋼 ;它們屬于鐵素體型低溫用鋼。通過(guò)提高鋼的純凈度和降低鋼中磷、硫含量得到較低的韌性-脆性轉(zhuǎn)變溫度。這類鋼主要有09Mn2V(-70℃)、06MnNb(-90℃)、3.5%Ni(-100℃)和06AlNbCuN(-120℃)，用于制作低溫設(shè)備的零部件。

耐蝕用鋼 ;這類鋼對(duì)大氣、海水、硫化氫等環(huán)境有一定程度的抗蝕能力，如10MnPNbRE鋼耐海洋大氣和海水腐蝕，用于船舶、板樁、井架;12MoAlV鋼適于制造煉油廠高溫硫化氫設(shè)備;10MoWVNb鋼在用于400℃氫、氮、氨高壓管方面效果較好。

15CrMo鋼系環(huán)光體組織耐熱鋼，在高溫下具有較高的熱強(qiáng)性(δb≥440MPa)和抗氧化性，并具有一定的抗氫腐蝕能力。由于鋼中含有較高含量的Cr、C和其它合金元素，鋼材的淬硬傾向較明顯，焊接性

15crmo合金管焊接性焊接材料

焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)方案 拉伸試驗(yàn) 彎曲試驗(yàn) 沖擊韌性試驗(yàn)aky(J/cm2)

抗拉強(qiáng)度δb/Mpa 斷裂部位 彎曲角度 面彎 背彎 焊縫 熔合線 熱影響區(qū)(HAZ) 標(biāo)準(zhǔn):

GB5310--中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

針對(duì)15CrMo鋼的焊接性的工作特點(diǎn)，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，參照國(guó)外提供的焊接工藝，可以采用下面兩種方式焊接:

1、焊接預(yù)熱，采用ER80S-B2L焊絲，T1G焊打底，E8018-B2焊條，焊條電弧焊蓋面，焊后進(jìn)行局部熱處理。

2、采用ER80S-B2L焊絲，T1G焊打底，E309Mo-16焊條，焊條填充電弧焊蓋面，焊后不進(jìn)行熱處理。

15CrMo合金鋼管組織強(qiáng)化的的三個(gè)特點(diǎn)

通常情況下，合金鋼管的微觀組織結(jié)構(gòu)決定的鋼管的結(jié)構(gòu)性能，然而，組織強(qiáng)化決定著微觀組織結(jié)構(gòu)。冷軋合金鋼管在軋制完成后，隨著冷卻環(huán)境的改變，組織中各種貝氏體、馬氏體等結(jié)構(gòu)組織也隨之而改變，這也導(dǎo)致的鋼管的結(jié)構(gòu)性能有很大的改變，可以通過(guò)這種方法獲得更多的強(qiáng)度不通級(jí)別的鋼管，以適應(yīng)不同的性能需求。 1、組織強(qiáng)化需要母相，即在鋼管的元素中要含有發(fā)生組織強(qiáng)化的母相。

2、組織強(qiáng)化是一個(gè)過(guò)程，包括組織形變及組織擴(kuò)散，隨著冷卻環(huán)境的改變，合金鋼管組織結(jié)構(gòu)可能有兩種變化方式，即有擴(kuò)散和無(wú)擴(kuò)散，在低溫環(huán)境里，無(wú)擴(kuò)散決定著組織形變的過(guò)程;在高溫環(huán)境中，擴(kuò)散決定著組織結(jié)構(gòu)的改變。

3、組織強(qiáng)化有兩個(gè)重要因素，即組織應(yīng)變和環(huán)境冷卻。例如在加熱環(huán)境或者冷卻環(huán)境中，合金鋼管的組織會(huì)隨著溫度的改變而逐漸改變，能量狀態(tài)由低轉(zhuǎn)變?yōu)楦?。另外，查看鋼管現(xiàn)貨可以知道，在合金鋼管中，少量介質(zhì)含有極其精細(xì)的密度。因此，在調(diào)整鋼管的結(jié)構(gòu)性能時(shí)，要時(shí)刻注意合金鋼管的組織性能。

用途:

用于高壓鍋爐(工作壓力一般不大于9.8Mpa，工作溫度在450℃-650℃之間)的受熱面管子、集箱、省煤器、過(guò)熱器、再熱器等。(P<9.8MPa,450℃<T<650℃)

尺寸公差

方案Ⅰ550/530 母材50。 合格 合格84.8 162 135.6

方案Ⅱ525/520 母材50。 合格 合格79.4 109.2 96.7

15CrMo焊接性 1 焊接材料

針對(duì)15CrMo鋼的焊接性的工作特點(diǎn)，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，參照國(guó)外提供的焊接工藝卡，我們選擇了兩種方案進(jìn)行焊接試驗(yàn)。

2 方案Ⅰ:焊接預(yù)熱，采用ER80S-B2L，焊絲T1G焊打底，E8018-B2焊條，焊條電弧焊蓋面，焊后進(jìn)行局部熱處理。

3 方案Ⅱ:采用ER80S-B2L焊絲，T1G焊打底，E309Mo-16焊條，焊條填充電弧焊蓋面，焊后不進(jìn)行熱處理。焊絲和焊條的化學(xué)成分及力學(xué)性能見(jiàn)表1。

4 焊后熱處理

5 采用方案Ⅰ焊接的試件，焊后應(yīng)進(jìn)行局部高溫回火處理。熱處理的工藝為:升溫速度為200℃/h，升到715℃保溫1小時(shí)15分鐘，降溫速度100℃/h，降到300℃后空冷。具體采用JL-4型履帶式電加熱器

6(1146×310)包繞焊縫，用硅酸鋁棉層保溫，保溫層厚度50mm，溫度控制采用DJK-A型電加熱器自動(dòng)控溫儀。

7 焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)結(jié)果

8 試驗(yàn)方案 拉伸試驗(yàn) 彎曲實(shí)驗(yàn)沖擊任性試驗(yàn)aky(J/cm2)

9 抗拉強(qiáng)度δb/Mpa 斷裂部位 彎曲角度 面彎 背彎 焊縫 熔合線 熱影響區(qū)(HAZ)

10 方案Ⅰ550/530 母材50。 合格 合格84.8 162 135.6

11 方案Ⅱ525/520 母材50。 合格 合格79.4 109.2 96.7