基體組織對合金結(jié)構(gòu)鋼耐海水腐蝕性能影響

合金結(jié)構(gòu)鋼 合金鋼是指鋼中除含硅和錳作為合金元素或脫氧元素外，還含有其他合金元素（如鉻、 鎳、鉬、釩、鈦、銅、鎢、鋁、鈷、鈮、鋯和其他元素等），有的還含有某些非金屬元素（如 硼、氮等）的鋼。合金鋼中由于含有不同種類和數(shù)量的合金元素，并采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?便可分別具有較高的強(qiáng)度、韌性、淬透性、耐磨性、耐蝕性、耐低溫性、耐熱性、熱強(qiáng)性、 紅硬性等特殊性能。 一、合金鋼發(fā)展 合金鋼已有一百多年的歷史了。工業(yè)上較多地使用合金鋼材大約是在19世紀(jì)后半期。當(dāng) 時由于鋼的生產(chǎn)量和使用量不斷增大，機(jī)械制造業(yè)需要解決鋼的加工切削問題，1868年英國 人馬希特(r.f.mushet)發(fā)明了成分為2.5%mn-7%w的自硬鋼，將切削速度提高到5米/分。隨 著商業(yè)和運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，1870年在美國用鉻鋼(1.5～2.0%cr)在密西西比河上建造了跨度為158.5 米的大橋；由于加工構(gòu)件時發(fā)生困難

普通低合金結(jié)構(gòu)鋼 普通低合金結(jié)構(gòu)鋼 隨著工業(yè)交通和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，普通碳素鋼已不能滿足重要工程結(jié)構(gòu)和新型機(jī)器設(shè) 備的需要。近40多年來普通低合金鋼得到迅速的發(fā)展。這類鋼合金元素較低，其屈服極 限比碳素鋼高25％至100％以上，時效傾向小，并具有良好的焊接性和耐蝕性。這類鋼一 般是在熱軋和正火下使用，生產(chǎn)過程簡單，成本低廉，適宜于大生產(chǎn)，因此廣泛用于制造 橋梁、船舶、車輛、工業(yè)和民用建筑、管道、起重運(yùn)輸機(jī)械等。使用普通低合金鋼代替普 通碳素鋼可以節(jié)省鋼材20％～30％以上，減輕運(yùn)輸機(jī)械的自重，增加有效載重，可以使一 些機(jī)械的結(jié)構(gòu)得到改善，并能增加使用壽命。 一、對普通低合金結(jié)構(gòu)鋼的性能要求 對一般用途的普通低合金結(jié)構(gòu)鋼，主要有一下要求： （一）良好的綜合力學(xué)性能 采用普通低合金結(jié)構(gòu)鋼的主要目的是減輕金屬結(jié)構(gòu)的重量，提高其可靠性，因此首先 要求鋼材具有較高的屈服強(qiáng)度，但由于其工作條件

目前,有關(guān)耐候鋼不同顯微組織對其耐大氣腐蝕性能的影響研究不多。以不同的熱處理工藝得到同組分不同組織的耐候鋼,通過周浸腐蝕、電化學(xué)、銹層微觀分析等方法研究了耐候鋼在模擬工業(yè)大氣環(huán)境中的腐蝕行為。結(jié)果表明:鐵素體+珠光體試驗(yàn)鋼銹層中缺陷較多,有較多的空洞和裂紋;馬氏體鋼耐候性優(yōu)于針狀鐵素體鋼,針狀鐵素體鋼耐候性優(yōu)于珠光體+鐵素體鋼;馬氏體鋼銹層極化曲線的陽極部分受到了阻礙,腐蝕電位正移,耐蝕性得到提高。

采用動電位極化和電化學(xué)阻抗試驗(yàn)方法,研究了溫度和溶解氧對5083鋁合金在海水中腐蝕電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,隨著溶解氧濃度的降低,鋁合金自腐蝕電位負(fù)移;隨著溫度的增加,鋁合金點(diǎn)蝕電位負(fù)移,陰極過程受擴(kuò)散控制。腐蝕微觀形貌分析表明鋁合金在高溫高氧狀態(tài)下主要以均勻腐蝕為主,而在低溫低氧狀態(tài)下發(fā)生了明顯點(diǎn)蝕。

合金結(jié)構(gòu)鋼（gb377-82）、不銹鋼棒（gb1220-84） 鋼號 （應(yīng)用） 熱處理 試樣 直徑 mm 力學(xué)性能硬度 淬火回火 抗拉強(qiáng) 度 屈服 限 伸長 率 收縮 率ψ 沖擊值 退火或高溫回火 狀態(tài)的布氏硬度 溫度℃冷卻劑溫度℃冷卻劑 mpa%壓痕直 徑≥ mm hb*≤ ≥ 合金結(jié)構(gòu)鋼 20mn2 850 850 水、油 水、油 200 440 水、空氣 水、空氣 15785588104058.54.4187 35mn2840水500水25834686124568.74.2207 45mn2840油550水、油25883735104058.84.1217 35simn900水570水、油25883735154558.84.0229 4

鋼 種 成分特點(diǎn)與合金化 原則 性能特點(diǎn)使用態(tài) 組織 典型鋼號及其應(yīng)用熱處理特點(diǎn) 低 合 金 高 強(qiáng) 度 鋼 ①低c:＜0.2%②me 以mn為主,mn和si 固溶強(qiáng)化③加入 v,nb,ti等元素細(xì) 化f晶粒和細(xì)化k 而沉淀強(qiáng)化④加入 p、cu抗腐蝕 ①高強(qiáng) 度:σs＞ 300mpa② 高韌性③ 良好焊接 性能和冷 成形性能 p細(xì)＋f按σs分6級:①低強(qiáng) 度級別:16mn一般工程 結(jié)構(gòu)②中等強(qiáng)度級 別:15mnvn大型橋梁,鍋 爐,船舶,焊接結(jié)構(gòu).③ 高強(qiáng)度級別:18mnmonb 高壓鍋爐,高壓容器 一般供應(yīng)狀態(tài) (熱軋空冷)下 直接使用,不 熱處理。焊接 結(jié)構(gòu)可進(jìn)行一 次正火,改善 焊區(qū)性能 合 金 滲 碳 鋼 ①低c:0.1%～ 0.25%②加入提高 淬透性元素 cr,ni,mn,b③加入 mo,w,v,nb,ti等阻 礙

合金結(jié)構(gòu)鋼的定義與分類 一、調(diào)質(zhì)鋼 經(jīng)受淬火和在ac1以下進(jìn)行回火的熱處理鋼稱為調(diào)質(zhì)鋼。傳統(tǒng) 的調(diào)質(zhì)鋼是指淬火和高溫火鋼 調(diào)質(zhì)鋼是機(jī)械制造行業(yè)中應(yīng)用十分廣泛的重要材料之一。 調(diào)質(zhì)鋼在化學(xué)成分上的特點(diǎn)是，碳含量為0.3—0.5%，并含有一 種或幾種合金元素。具有較低或中等的合金化程度。鋼中合金元素的 作用主要是提高鋼的淬透性和保證零件在高溫回火后獲得預(yù)期的綜 合性能。 熱處理工藝是在臨界點(diǎn)以上一定溫度加熱后淬火成馬氏體，并在 500℃--650℃回火。熱處理后的金相組織是回火索氏體。這種組織具 有強(qiáng)度、塑性的韌性的良好配合。 調(diào)質(zhì)鋼的質(zhì)量要求，除一般的冶金方面的代倍和高倍組織要求 外，主要為鋼的力學(xué)性能以及與工作可靠性和壽命密切相關(guān)的冷脆性 轉(zhuǎn)變溫度、斷裂韌性和疲勞抗力等。在特定條件下，還要求具有耐磨 性、耐蝕性和一定的抗熱性。由于調(diào)質(zhì)鋼最終采用高溫回火，能使鋼 中應(yīng)力完全消

低合金結(jié)構(gòu)鋼(GB1591-88)(一)

版次年月日日期 哈爾濱電機(jī)廠 有限責(zé)任公司 共頁第頁 ⅲ－44 0ea.640.129－2000 代替0ea.640.129－93 21 低合金結(jié)構(gòu)鋼厚鋼板 1范圍 本標(biāo)準(zhǔn)適用于厚度為4mm～60mm的低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋厚鋼板。厚度大于60mm的鋼板， 力學(xué)性能按供需雙方協(xié)議供應(yīng)，主要用于承受重載荷的結(jié)構(gòu)零件，如大型水輪機(jī)蝸殼、座環(huán)、 壓力容器等。 2引用標(biāo)準(zhǔn) gb/t3274－1988碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋厚鋼板和鋼帶 gb/t1591－1994低合金結(jié)構(gòu)鋼 gb/t709－1988熱軋鋼板和鋼帶的尺寸、外形、重量及允許偏差 gb/t247－1997鋼板和鋼帶驗(yàn)收、包裝、標(biāo)志及質(zhì)量證明書的一般規(guī)定 3鋼板的尺寸、外形及允許偏差 3.1鋼板的尺寸及允許偏差應(yīng)符合表1的規(guī)定。 3.2表面質(zhì)量 3.2.1鋼板

合金結(jié)構(gòu)鋼的熱處理工藝性能 牌號 材料 類別 臨界溫度 ac1/ar1( ℃) 臨界溫度 ac3/ar3( ℃) 臨界溫度 ms/mz(℃) 熱加工溫度 退火溫 度(℃) 退火冷 卻方式 退火 硬度 hb 正火 溫度 (℃) 正 火 冷 卻 方 式 正火 硬度 hb 高 溫 回 火 溫 度 ( ℃ ) 高溫 回火 硬度 hb 滲碳溫 度(℃) 滲碳一 次淬火 溫度 (℃) 滲碳 二次 淬火 溫度 (℃) 滲碳 降溫 淬火 溫度 (℃) 滲碳冷卻劑加熱 (℃) 始鍛/ 終鍛 (℃) 20mn2 合 金 結(jié) 構(gòu) 鋼 725/61 0 840/74 0 400 1200～ 1240 1180～ 1200/ ≥850 850～ 880 爐冷 ≤ 187 870 ～ 900 空 冷 67 0 ～ 70 0 ≤ 187 910

牌號主要特征應(yīng)用舉例 20mn2 具有中等強(qiáng)度，較小截面尺寸的20mn2和 20cr性能相似，低溫沖擊韌度、焊接性能 較20cr好，冷變形時塑性高，切削加工性 良好，淬透性比相應(yīng)的碳鋼要高，熱處理 時有過熱、脫碳敏感性及回火脆性傾向 用于制造截面尺寸小于50mm的滲碳零 件，如滲碳的小齒輪、小軸、力學(xué)性能 要求不高的十字頭銷、活塞銷、柴油機(jī) 套筒、汽門頂桿、變速齒輪操縱桿、鋼 套，熱軋及正火狀態(tài)下用于制造螺栓、 螺釘、螺母及鉚焊件等 30mn2 30mn2通常經(jīng)調(diào)質(zhì)處理之后使用，其強(qiáng)度 高，韌性好，并具有優(yōu)良的耐磨性能，當(dāng) 制造截面尺寸小的零件時，具有良好的靜 強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度，拉絲、冷鐓、熱處理廠 藝性都良好，切削加工性中等，焊接性尚 可，一般不做焊接件，需焊接時，應(yīng)將零 件預(yù)熱到200℃以上，具有較高的淬透性， 淬火變形小，但有過熱、脫碳敏感性及回 火脆性 用于制造汽車、拖

低合金結(jié)構(gòu)鋼(GB1591-88)(二)

第三章合金結(jié)構(gòu)鋼

通過實(shí)驗(yàn)室干濕周浸加速腐蝕試驗(yàn),研究了模擬工業(yè)大氣環(huán)境下,合金元素cu對碳鋼耐腐蝕性能的影響。利用xrd測定腐蝕產(chǎn)物的相組成,通過sem觀察腐蝕試樣表面及截面形貌。結(jié)合失重法及電化學(xué)方法對cu提高碳鋼耐腐蝕性能的機(jī)理進(jìn)行研究分析。結(jié)果表明:cu對碳鋼耐腐蝕性能具有明顯的促進(jìn)作用,添加025%的cu使碳鋼的腐蝕速率明顯下降,腐蝕抗力平均提高65%以上,含銅鋼的腐蝕產(chǎn)物主要由穩(wěn)定的α-feooh及少量γ-feooh構(gòu)成,銹層較碳鋼銹層更加致密,腐蝕電流較小。

1.q345b（低合金結(jié)構(gòu)鋼） q235b（碳素結(jié)構(gòu)鋼） 其中：q代表屈服點(diǎn)（屈服強(qiáng)度） 數(shù)字代表屈服點(diǎn)的強(qiáng)度為235（345）mpa b代表質(zhì)量等級為b級（質(zhì)量等級分為abcd 四級，從a——d質(zhì)量由低到高） 2.j422 其中：j代表結(jié)構(gòu)鋼焊條 42代表熔敷金屬抗拉強(qiáng)度不低于420mpa （43kgf/mm2） 2代表鈦鈣型藥皮，交、直流電源。 3.j506（j507） 其中：j代表結(jié)構(gòu)鋼焊條 50代表熔敷金屬抗拉強(qiáng)度不低于490mpa （50kgf/mm2） 6代表低氫鉀型藥皮，直流或交流電源。（7 代表低氫鉀型藥皮，直流電源。） 4.屈服強(qiáng)度：鋼材在拉伸過程中，當(dāng)拉應(yīng)力 達(dá)到某一數(shù)值即不再增加時，其變形卻繼續(xù)增加， 這個拉應(yīng)力值稱為屈服強(qiáng)度，也叫屈服點(diǎn)。屈服強(qiáng) 度越高，材料的強(qiáng)度越高，強(qiáng)度單位是mpa。 5.

35crmo 35crmo是合金結(jié)構(gòu)鋼（合金調(diào)質(zhì)鋼）的規(guī)格編號，該鋼材主要用于制造承受沖擊、彎扭、 高載荷的各種機(jī)器中的重要零件。35crmo合金結(jié)構(gòu)鋼（合金調(diào)質(zhì)鋼）統(tǒng)一數(shù)字代號：a30352 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：gb/t3077-2015。作者：河南尊信鋼鐵 一、化學(xué)成分 表一：化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/% 35crmo csimncrmo 0.32-0.400.17-0.370.40-0.700.80-1.100.15-0.25 未經(jīng)用戶同意不得有意加入本表中未規(guī)定的元素。應(yīng)采取措施防止從廢鋼或其他原料中帶 入影響鋼性能的元素。 35crmo可按高級優(yōu)質(zhì)鋼或特級剛訂貨，但應(yīng)在牌號后加字母“a”貨“e”。 表二：鋼種磷、硫含量及殘余元素含量 化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/%，不大于 質(zhì)量等級pscuacrnimo 優(yōu)質(zhì)鋼0.030

通過提高焊接速度，減小焊接電流等手段改進(jìn)316j1l的焊接工藝，提高了焊縫的耐海水腐蝕性能。利用金相顯微鏡、掃描電鏡及x射線衍射技術(shù)對原失效焊件及改進(jìn)工藝焊件三區(qū)的微觀組織形貌、元素分布、物相組成等進(jìn)行測定，測量2種工藝下焊件三區(qū)的動電位極化曲線，并對電化學(xué)特性進(jìn)行了比較分析。結(jié)果表明：改進(jìn)工藝后焊件三區(qū)平均晶粒度較大，元素分布更加均勻，腐蝕電流密度更小，腐蝕電位更高，腐蝕速率顯著降低。

采用浸泡試驗(yàn)、鹽霧試驗(yàn)、經(jīng)典的重量法、電極電位法以及金相分析等實(shí)驗(yàn)手段，對不同材料制成的紗網(wǎng)，諸如：ａｌｍｇｒｅ合金紗網(wǎng)、ａｌｍｇ合金紗網(wǎng)、鐵絲紗網(wǎng)和塑料紗網(wǎng)的耐腐蝕性能了研究和比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在自來水、天然海水、不同濃度的ｎａｃｌ溶液以及０－０５ｍｏｌ·ｌ－１的ｎａ２ｓｏ４溶液及１０％ｈ２ｓｏ４溶液等的介質(zhì)中，ａｌｍｇｒｅ合金紗網(wǎng)的耐腐蝕性能優(yōu)于國產(chǎn)的和從美國進(jìn)口的ａｌｍｇ合金紗網(wǎng)，并且大大優(yōu)于鐵絲和塑料紗網(wǎng)的耐腐蝕性能。ａｌｍｇｒｅ合金在天然海水和０－０５ｍｏｌ·ｌ－１的ｎａ２ｓｏ４介質(zhì)中的電極電位隨ｒｅ含量的增加而呈直線增加。加ｒｅ的鋁合金比未加ｒｅ的鋁合金鑄態(tài)晶粒細(xì)，化合物多呈球狀，而未加ｒｅ的化合物多呈棒狀。這些微結(jié)構(gòu)的變化有利于合金的耐腐蝕性能的提高。ａｌｍｇｒｅ合金紗網(wǎng)可直接用于海水、海洋大氣以及工業(yè)用水和工業(yè)大氣等環(huán)境，在高溫、嚴(yán)寒、潮濕、多雨的環(huán)境中，是易氧化腐蝕的鐵絲紗網(wǎng)和易老化的塑料紗網(wǎng)的新型代用材料。

美國芬可樂合金結(jié)構(gòu)鋼。具有淬透性好的滲碳鋼,表面硬度高,耐磨性好?？捎糜谥圃忑X輪、蝸輪、塑料模具、汽輪機(jī)油封和汽油套等。力學(xué)性能:抗拉強(qiáng)度σb≥735(75)mpa;屈服強(qiáng)度σs≥490(50)mpa;伸長率δ5≥11%;斷面收縮率ψ≥45%;沖擊功akv≥55j;沖擊韌性值αkv≥69(7)j/cm~2;硬度≤179hb。試樣毛坯尺寸為15mm。

45crni鋼是中國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的一種合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號。統(tǒng)一數(shù)字代號:a40452。對應(yīng)國外的牌號:美國的3140、英國的640m40、法國的35nc6。性能和40crni相近,由于含碳量高,因而其強(qiáng)度和淬透性均稍有提高。用于制造各種重要的調(diào)質(zhì)件,與40crni用途相近。如制造內(nèi)燃機(jī)曲軸、汽車和拖拉機(jī)主軸、連桿、氣門

42simn是合金結(jié)構(gòu)鋼,統(tǒng)一數(shù)字代號a10422,執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)gb/t3077—1999。化學(xué)成分是此鋼的特性之一,每種規(guī)格都有一定的化學(xué)成分,不同規(guī)格(板材、棒材、帶材、線材)的化學(xué)成分一般是不同的。不管材料處于什么狀態(tài),隨著溫度、壓力的變化,體積或化學(xué)成分也會發(fā)生相應(yīng)的變化。化學(xué)成分代表每單位體積內(nèi)的質(zhì)量,間接地影響著材料價格。所以,化學(xué)成分也是選材一個重要的考慮因素。性能與35simn鋼基本相

通過周期性浸潤腐蝕試驗(yàn),研究了組織結(jié)構(gòu)對貝氏體高強(qiáng)鋼的耐腐蝕性能的影響。貝氏體高強(qiáng)鋼和其退火試樣的失重數(shù)據(jù)表明,貝氏體組織的耐腐蝕性能略優(yōu)于鐵素體和珠光體組織。運(yùn)用掃描電鏡和x射線衍射儀等分析測試手段對耐蝕機(jī)制進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)兩種試樣均存在較致密的內(nèi)銹層和疏松外銹層。兩種試樣的銹層成分主要是穩(wěn)定的α-feooh和少量的γ-feooh組成。貝氏體組織的高強(qiáng)鋼的銹層晶體更細(xì)小,均勻的組織結(jié)構(gòu)有利于增強(qiáng)鋼的耐腐蝕性能。