服务热线：双螺栓管夹用常用低合金钢中各元素对其性能的影响
2018年09月15日
沧州五森管道有限公司
双螺栓管夹中除螺栓材料外，常用的低合金钢为含碳量小于0.20%的碳锰钢、硅钢、铬钼钢、铬钼钒钢和铬钼钒铝钢，而螺栓材料则常用含碳量为0.25%~0.45%的铬钢和铬钼钢。
低合金钢中，其主要影响元素有碳（C）、锰（Mn）、铬（Cr）、钼（Mo）、钒（V）、硅（Si）、铝（Al）等。除此之外，尚有硫（S）、氧（O）、磷（P）、砷（As）、锑（Sb）等杂质元素。
1、碳（C）在低合金钢中的作用
双螺栓管夹同碳素钢部分。
2、锰（Mn）在低合金钢中的作用
锰与铁形成固溶体，可提高双螺栓管夹钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度。锰又是碳化物形成元素，它进入渗碳体中将取代一部分铁原子。锰还可起到细化珠光体的作用，因此，在碳锰钢中常利用锰来提高钢的强度，但它使材料的延展性有所降低，而且增加了应力腐蚀开裂的敏感性。在一般碳锰钢和低合金钢中，其含量应在1%~2%。
锰是良好的脱氧剂和脱硫剂。锰与硫形成MnS，可防止因硫而导致的热脆现象，从而改善钢的热加工性能。因此，在双螺栓管夹用钢中一般都含有一定数量的锰。
锰在钢中由于能降低临界转变温度，故碳锰钢的低温冲击韧性比碳素钢好。
锰能强烈增加碳锰钢的淬透性。锰含量较高时，有使钢晶粒粗化并增加钢的回火脆性的不利倾向。
锰对钢的焊接性有不利的影响。为改善双螺栓管夹钢的焊接性，应在许可的范围内，适当降低钢的碳含量。焊接时也需采用 低氢焊条和相应的焊接工艺。
3、铬（Cr）在低合金钢中的作用
铬是缩小g相区和形成g相圈的元素，在a－Fe中无限固溶，在g－Fe中的 溶解度为12.5%。
铬属于中等碳化物形成元素。随铬含量的增加，可形成(Fe，Cr)3C、(Cr，Fe)7C3、(Cr，Fe)23C6等碳化物，双螺栓管夹使铬钼钢和铬钼钒钢有良好的抗高温氧化性和耐氧化介质腐蚀作用，并增加钢的热强性。
铬增加钢的淬透性并有二次硬化作用。
铬是 提高钢的脆性转变温度的元素，随着铬含量的增加，钢的脆性转变温度也逐步提高，冲击值随铬含量增加而下降。
在含钼的锅炉钢中，加入少量的铬，能防止钢在长期使用过程中的石墨化。
4、钼（Mo）在低合金钢中的作用
钼属于强碳化物形成元素，当其含量较低时，与铁及碳形成复杂的渗碳体；当含量较高时，则形成 殊碳化物。在较高回火温度下，由于钼的弥散分布，可使双螺栓管夹材料出现二次硬化。
钼对铁素体有固溶强化作用，同时也提高碳化物的稳定性，因此对钢的强度产生有利作用。钼是提高钢热强性 有效的合金元素，主要在于它能强烈提高钢中铁素体对蠕变的抗力。此外，钼还可有效地抑制渗碳体在450℃~650℃工作温度下的聚集，双螺栓管夹促进弥散的 殊碳化物的析出，从而进一步起到了强化作用。自含钼0.5%的低合金钢用于锅炉管后，一系列二元和多元的含钼珠光体钢被 地用于动力、石油和化学工业中，如15CrMo、12Cr1MoV、1Cr5Mo等。钼同样也能提高马氏体钢和奥氏体钢的热强性。
钼在钢中，由于形成 殊碳化物，可以改善在高温高压下抗氢侵蚀的作用。
钼常与其他元素如锰、铬等配合使用，可 提高钢的淬透性；钼含量约0.5%时，能抑制或降低其他合金元素导致的回火脆性。
5、钒（V）在低合金钢中的作用
钒是缩小g相区、形成g相圈的元素，在a－Fe中无限固溶，在g－Fe中的 溶解度约1.35%。
钒与碳、氧、氮都有较强的亲合力，为强碳化物及氮化物形成元素。在低合金钢中，钒能有效地固定钢中的碳和氮，双螺栓管夹并形成高度弥散分布的碳化物和氮化物微粒，即使在高温下，聚合长大也极缓慢，因而可以增加钢的热强性和对蠕变的抗力。一系列的铬钼钒钢已成为制造锅炉、汽轮机的主要钢种，如12CrMoV及12Cr1MoV常用于过热器钢管、导管及相应的锻件等。
含钒钢在热处理中，能提高晶粒粗化的温度，从而降低钢的过热敏感性，并提高钢的强度和韧性等，尤其是它能提高钢正火后的强度和屈服比及低温韧性，因此它已成为普通低合金钢的一种比较理想的合金元素。
由于钒对碳的固定作用，在高温下，对抗氢腐蚀（脱碳和脆化）是有益的。在抗氢钢中钒和碳含量之比应在5.7左右，双螺栓管夹过低时不足以有效地起抗氢腐蚀作用，过高时，将有部分的钒溶入铁素体中降低其塑性和焊接性能。
6、硅（Si）在低合金钢中的作用
硅作为杂质元素时，它在低合金钢中的作用与在碳素钢中的作用相同，作为合金元素时，一般应不低于0.4%。
硅在钢中不形成碳化物，而是以固溶体的形态存在于铁素体或奥氏体中。硅固溶于铁素体和奥氏体中可起到提高它们的硬度和强度的作用，在常见元素中仅次于磷，而较锰、镍、铬、钨、钼、钒等为强。但硅含量若超过3%时，将 地降低钢的塑性、韧性和延展性。
低硅含量对钢的抗腐蚀性能影响不大，只有当硅含量达到一定值时，双螺栓管夹对钢的抗腐蚀性能才有 的增强作用。硅含量为15%~20%的硅铸铁是很好的耐酸材料，对不同温度和浓度的硫酸、硝酸都很稳定，但在盐酸和王水的作用下稳定性很小，在氢氟酸中则不稳定。高硅铸铁之所以抗腐蚀，是由于当开始腐蚀时，在双螺栓管夹表面形成致密的SiO2薄层，阻碍着酸的进一步向内侵蚀。
含硅的钢在氧化气氛中加热时，表面也将形成SiO2薄层，从而提高钢在高温时的抗氧化性。
7、铝（Al）在低合金钢中的作用
铝与氮及氧的亲和力很强，因此它也用作炼钢时的脱氧定氮剂，并起到细化晶粒、阻抑碳钢的时效、提高钢在低温下韧性的作用。
铝作为合金元素加入钢中时能提高钢的抗氧化性，改善双螺栓管夹钢的电磁性能，提高渗氮钢的耐磨性和疲劳强度等。因此，铝在不起皮钢、电热合金、磁钢和渗氮钢中，得到了 的应用。
铝在铁素体及珠光体钢中，当它的含量较高时，材料的高温强度和韧性较低。
铝和碳虽然可以化合生成碳化物Al4C3和Al3C，但它和碳的亲和力小于铁和碳的亲和力，因此在钢中一般不存在铝的碳化物。
当铝含量达到一定量时，可使钢产生钝化现象，使钢在氧化性酸中具有抗蚀性，但使钢的焊接性变坏。
铝还能提高钢对硫化氢的抗蚀作用。铝含量在4%左右的钢，在温度不超过600℃时有较好的抗硫化氢腐蚀作用。
铝对钢在水蒸汽、氯气、 别是在氯气及其化合物气氛中的抗蚀作用是不利的。
在钢铁材料表面镀铝和渗铝，可以提高其抗氧化性和在工业和海洋性气氛中的抗蚀性。
含铝的钢渗氮后，在钢的表面形成一层牢固的薄而硬的弥散分布的氮化铝层，从而提高其硬度和疲劳强度，并改善双螺栓管夹耐磨性。
铝是高锰低温钢的主要合金元素。一定量的铝，有提高铁锰奥氏体的稳定度、抑制bMn相变的作用，从而使铝在低温钢中得到了应用。
8、硫（S）、氧（O）、磷（P）、砷（As）、锑（Sb）等杂质元素在低合金钢中的作用
同在碳素钢中的作用。但由于低合金钢熔点较高，磷、砷、锑等杂质元素容易在高温下迁移聚集，从而导致低合金钢的高温回火脆性注。一般情况下，双螺栓管夹低合金钢均采用较高级的冶炼方法（如电炉冶炼），故其硫、磷等杂质元素含量较低。
注：合金钢在进行高温回火热处理或长期在高温下工作时，其中的杂质元素磷、砷、锑等容易在高温下迁移聚集。
由于这些元素的熔点一般比合金元素低，它将割裂双螺栓管夹材料基体而导致合金钢在高温下呈现脆性。因为合金
双螺栓管夹钢的这种脆性发生在红热的温度下，故常称为红脆。
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