基体组织对合金结构钢耐海水腐蚀性能影响

合金结构钢 合金钢是指钢中除含硅和锰作为合金元素或脱氧元素外，还含有其他合金元素（如铬、 镍、钼、钒、钛、铜、钨、铝、钴、铌、锆和其他元素等），有的还含有某些非金属元素（如 硼、氮等）的钢。合金钢中由于含有不同种类和数量的合金元素，并采取适当的工艺措施， 便可分别具有较高的强度、韧性、淬透性、耐磨性、耐蚀性、耐低温性、耐热性、热强性、 红硬性等特殊性能。 一、合金钢发展 合金钢已有一百多年的历史了。工业上较多地使用合金钢材大约是在19世纪后半期。当 时由于钢的生产量和使用量不断增大，机械制造业需要解决钢的加工切削问题，1868年英国 人马希特(r.f.mushet)发明了成分为2.5%mn-7%w的自硬钢，将切削速度提高到5米/分。随 着商业和运输的发展，1870年在美国用铬钢(1.5～2.0%cr)在密西西比河上建造了跨度为158.5 米的大桥；由于加工构件时发生困难

普通低合金结构钢 普通低合金结构钢 随着工业交通和科学技术的发展，普通碳素钢已不能满足重要工程结构和新型机器设 备的需要。近40多年来普通低合金钢得到迅速的发展。这类钢合金元素较低，其屈服极 限比碳素钢高25％至100％以上，时效倾向小，并具有良好的焊接性和耐蚀性。这类钢一 般是在热轧和正火下使用，生产过程简单，成本低廉，适宜于大生产，因此广泛用于制造 桥梁、船舶、车辆、工业和民用建筑、管道、起重运输机械等。使用普通低合金钢代替普 通碳素钢可以节省钢材20％～30％以上，减轻运输机械的自重，增加有效载重，可以使一 些机械的结构得到改善，并能增加使用寿命。 一、对普通低合金结构钢的性能要求 对一般用途的普通低合金结构钢，主要有一下要求： （一）良好的综合力学性能 采用普通低合金结构钢的主要目的是减轻金属结构的重量，提高其可靠性，因此首先 要求钢材具有较高的屈服强度，但由于其工作条件

目前,有关耐候钢不同显微组织对其耐大气腐蚀性能的影响研究不多。以不同的热处理工艺得到同组分不同组织的耐候钢,通过周浸腐蚀、电化学、锈层微观分析等方法研究了耐候钢在模拟工业大气环境中的腐蚀行为。结果表明:铁素体+珠光体试验钢锈层中缺陷较多,有较多的空洞和裂纹;马氏体钢耐候性优于针状铁素体钢,针状铁素体钢耐候性优于珠光体+铁素体钢;马氏体钢锈层极化曲线的阳极部分受到了阻碍,腐蚀电位正移,耐蚀性得到提高。

采用动电位极化和电化学阻抗试验方法,研究了温度和溶解氧对5083铝合金在海水中腐蚀电化学性能的影响。结果表明,随着溶解氧浓度的降低,铝合金自腐蚀电位负移;随着温度的增加,铝合金点蚀电位负移,阴极过程受扩散控制。腐蚀微观形貌分析表明铝合金在高温高氧状态下主要以均匀腐蚀为主,而在低温低氧状态下发生了明显点蚀。

合金结构钢（gb377-82）、不锈钢棒（gb1220-84） 钢号 （应用） 热处理 试样 直径 mm 力学性能硬度 淬火回火 抗拉强 度 屈服 限 伸长 率 收缩 率ψ 冲击值 退火或高温回火 状态的布氏硬度 温度℃冷却剂温度℃冷却剂 mpa%压痕直 径≥ mm hb*≤ ≥ 合金结构钢 20mn2 850 850 水、油 水、油 200 440 水、空气 水、空气 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

钢 种 成分特点与合金化 原则 性能特点使用态 组织 典型钢号及其应用热处理特点 低 合 金 高 强 度 钢 ①低c:＜0.2%②me 以mn为主,mn和si 固溶强化③加入 v,nb,ti等元素细 化f晶粒和细化k 而沉淀强化④加入 p、cu抗腐蚀 ①高强 度:σs＞ 300mpa② 高韧性③ 良好焊接 性能和冷 成形性能 p细＋f按σs分6级:①低强 度级别:16mn一般工程 结构②中等强度级 别:15mnvn大型桥梁,锅 炉,船舶,焊接结构.③ 高强度级别:18mnmonb 高压锅炉,高压容器 一般供应状态 (热轧空冷)下 直接使用,不 热处理。焊接 结构可进行一 次正火,改善 焊区性能 合 金 渗 碳 钢 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 碍

合金结构钢的定义与分类 一、调质钢 经受淬火和在ac1以下进行回火的热处理钢称为调质钢。传统 的调质钢是指淬火和高温火钢 调质钢是机械制造行业中应用十分广泛的重要材料之一。 调质钢在化学成分上的特点是，碳含量为0.3—0.5%，并含有一 种或几种合金元素。具有较低或中等的合金化程度。钢中合金元素的 作用主要是提高钢的淬透性和保证零件在高温回火后获得预期的综 合性能。 热处理工艺是在临界点以上一定温度加热后淬火成马氏体，并在 500℃--650℃回火。热处理后的金相组织是回火索氏体。这种组织具 有强度、塑性的韧性的良好配合。 调质钢的质量要求，除一般的冶金方面的代倍和高倍组织要求 外，主要为钢的力学性能以及与工作可靠性和寿命密切相关的冷脆性 转变温度、断裂韧性和疲劳抗力等。在特定条件下，还要求具有耐磨 性、耐蚀性和一定的抗热性。由于调质钢最终采用高温回火，能使钢 中应力完全消

低合金结构钢(GB1591-88)(一)

版次年月日日期 哈尔滨电机厂 有限责任公司 共页第页 ⅲ－44 0ea.640.129－2000 代替0ea.640.129－93 21 低合金结构钢厚钢板 1范围 本标准适用于厚度为4mm～60mm的低合金结构钢热轧厚钢板。厚度大于60mm的钢板， 力学性能按供需双方协议供应，主要用于承受重载荷的结构零件，如大型水轮机蜗壳、座环、 压力容器等。 2引用标准 gb/t3274－1988碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带 gb/t1591－1994低合金结构钢 gb/t709－1988热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差 gb/t247－1997钢板和钢带验收、包装、标志及质量证明书的一般规定 3钢板的尺寸、外形及允许偏差 3.1钢板的尺寸及允许偏差应符合表1的规定。 3.2表面质量 3.2.1钢板

合金结构钢的热处理工艺性能 牌号 材料 类别 临界温度 ac1/ar1( ℃) 临界温度 ac3/ar3( ℃) 临界温度 ms/mz(℃) 热加工温度 退火温 度(℃) 退火冷 却方式 退火 硬度 hb 正火 温度 (℃) 正 火 冷 却 方 式 正火 硬度 hb 高 温 回 火 温 度 ( ℃ ) 高温 回火 硬度 hb 渗碳温 度(℃) 渗碳一 次淬火 温度 (℃) 渗碳 二次 淬火 温度 (℃) 渗碳 降温 淬火 温度 (℃) 渗碳冷却剂加热 (℃) 始锻/ 终锻 (℃) 20mn2 合 金 结 构 钢 725/61 0 840/74 0 400 1200～ 1240 1180～ 1200/ ≥850 850～ 880 炉冷 ≤ 187 870 ～ 900 空 冷 67 0 ～ 70 0 ≤ 187 910

牌号主要特征应用举例 20mn2 具有中等强度，较小截面尺寸的20mn2和 20cr性能相似，低温冲击韧度、焊接性能 较20cr好，冷变形时塑性高，切削加工性 良好，淬透性比相应的碳钢要高，热处理 时有过热、脱碳敏感性及回火脆性倾向 用于制造截面尺寸小于50mm的渗碳零 件，如渗碳的小齿轮、小轴、力学性能 要求不高的十字头销、活塞销、柴油机 套筒、汽门顶杆、变速齿轮操纵杆、钢 套，热轧及正火状态下用于制造螺栓、 螺钉、螺母及铆焊件等 30mn2 30mn2通常经调质处理之后使用，其强度 高，韧性好，并具有优良的耐磨性能，当 制造截面尺寸小的零件时，具有良好的静 强度和疲劳强度，拉丝、冷镦、热处理厂 艺性都良好，切削加工性中等，焊接性尚 可，一般不做焊接件，需焊接时，应将零 件预热到200℃以上，具有较高的淬透性， 淬火变形小，但有过热、脱碳敏感性及回 火脆性 用于制造汽车、拖

低合金结构钢(GB1591-88)(二)

第三章合金结构钢

通过实验室干湿周浸加速腐蚀试验,研究了模拟工业大气环境下,合金元素cu对碳钢耐腐蚀性能的影响。利用xrd测定腐蚀产物的相组成,通过sem观察腐蚀试样表面及截面形貌。结合失重法及电化学方法对cu提高碳钢耐腐蚀性能的机理进行研究分析。结果表明:cu对碳钢耐腐蚀性能具有明显的促进作用,添加025%的cu使碳钢的腐蚀速率明显下降,腐蚀抗力平均提高65%以上,含铜钢的腐蚀产物主要由稳定的α-feooh及少量γ-feooh构成,锈层较碳钢锈层更加致密,腐蚀电流较小。

1.q345b（低合金结构钢） q235b（碳素结构钢） 其中：q代表屈服点（屈服强度） 数字代表屈服点的强度为235（345）mpa b代表质量等级为b级（质量等级分为abcd 四级，从a——d质量由低到高） 2.j422 其中：j代表结构钢焊条 42代表熔敷金属抗拉强度不低于420mpa （43kgf/mm2） 2代表钛钙型药皮，交、直流电源。 3.j506（j507） 其中：j代表结构钢焊条 50代表熔敷金属抗拉强度不低于490mpa （50kgf/mm2） 6代表低氢钾型药皮，直流或交流电源。（7 代表低氢钾型药皮，直流电源。） 4.屈服强度：钢材在拉伸过程中，当拉应力 达到某一数值即不再增加时，其变形却继续增加， 这个拉应力值称为屈服强度，也叫屈服点。屈服强 度越高，材料的强度越高，强度单位是mpa。 5.

35crmo 35crmo是合金结构钢（合金调质钢）的规格编号，该钢材主要用于制造承受冲击、弯扭、 高载荷的各种机器中的重要零件。35crmo合金结构钢（合金调质钢）统一数字代号：a30352 执行标准：gb/t3077-2015。作者：河南尊信钢铁 一、化学成分 表一：化学成分（质量分数）/% 35crmo csimncrmo 0.32-0.400.17-0.370.40-0.700.80-1.100.15-0.25 未经用户同意不得有意加入本表中未规定的元素。应采取措施防止从废钢或其他原料中带 入影响钢性能的元素。 35crmo可按高级优质钢或特级刚订货，但应在牌号后加字母“a”货“e”。 表二：钢种磷、硫含量及残余元素含量 化学成分（质量分数）/%，不大于 质量等级pscuacrnimo 优质钢0.030

通过提高焊接速度，减小焊接电流等手段改进316j1l的焊接工艺，提高了焊缝的耐海水腐蚀性能。利用金相显微镜、扫描电镜及x射线衍射技术对原失效焊件及改进工艺焊件三区的微观组织形貌、元素分布、物相组成等进行测定，测量2种工艺下焊件三区的动电位极化曲线，并对电化学特性进行了比较分析。结果表明：改进工艺后焊件三区平均晶粒度较大，元素分布更加均匀，腐蚀电流密度更小，腐蚀电位更高，腐蚀速率显著降低。

采用浸泡试验、盐雾试验、经典的重量法、电极电位法以及金相分析等实验手段，对不同材料制成的纱网，诸如：ａｌｍｇｒｅ合金纱网、ａｌｍｇ合金纱网、铁丝纱网和塑料纱网的耐腐蚀性能了研究和比较。实验结果表明，在自来水、天然海水、不同浓度的ｎａｃｌ溶液以及０－０５ｍｏｌ·ｌ－１的ｎａ２ｓｏ４溶液及１０％ｈ２ｓｏ４溶液等的介质中，ａｌｍｇｒｅ合金纱网的耐腐蚀性能优于国产的和从美国进口的ａｌｍｇ合金纱网，并且大大优于铁丝和塑料纱网的耐腐蚀性能。ａｌｍｇｒｅ合金在天然海水和０－０５ｍｏｌ·ｌ－１的ｎａ２ｓｏ４介质中的电极电位随ｒｅ含量的增加而呈直线增加。加ｒｅ的铝合金比未加ｒｅ的铝合金铸态晶粒细，化合物多呈球状，而未加ｒｅ的化合物多呈棒状。这些微结构的变化有利于合金的耐腐蚀性能的提高。ａｌｍｇｒｅ合金纱网可直接用于海水、海洋大气以及工业用水和工业大气等环境，在高温、严寒、潮湿、多雨的环境中，是易氧化腐蚀的铁丝纱网和易老化的塑料纱网的新型代用材料。

美国芬可乐合金结构钢。具有淬透性好的渗碳钢,表面硬度高,耐磨性好。可用于制造齿轮、蜗轮、塑料模具、汽轮机油封和汽油套等。力学性能:抗拉强度σb≥735(75)mpa;屈服强度σs≥490(50)mpa;伸长率δ5≥11%;断面收缩率ψ≥45%;冲击功akv≥55j;冲击韧性值αkv≥69(7)j/cm~2;硬度≤179hb。试样毛坯尺寸为15mm。

45crni钢是中国国家标准规定的一种合金结构钢的牌号。统一数字代号:a40452。对应国外的牌号:美国的3140、英国的640m40、法国的35nc6。性能和40crni相近,由于含碳量高,因而其强度和淬透性均稍有提高。用于制造各种重要的调质件,与40crni用途相近。如制造内燃机曲轴、汽车和拖拉机主轴、连杆、气门

42simn是合金结构钢,统一数字代号a10422,执行国家标准gb/t3077—1999。化学成分是此钢的特性之一,每种规格都有一定的化学成分,不同规格(板材、棒材、带材、线材)的化学成分一般是不同的。不管材料处于什么状态,随着温度、压力的变化,体积或化学成分也会发生相应的变化。化学成分代表每单位体积内的质量,间接地影响着材料价格。所以,化学成分也是选材一个重要的考虑因素。性能与35simn钢基本相

通过周期性浸润腐蚀试验,研究了组织结构对贝氏体高强钢的耐腐蚀性能的影响。贝氏体高强钢和其退火试样的失重数据表明,贝氏体组织的耐腐蚀性能略优于铁素体和珠光体组织。运用扫描电镜和x射线衍射仪等分析测试手段对耐蚀机制进行了研究,发现两种试样均存在较致密的内锈层和疏松外锈层。两种试样的锈层成分主要是稳定的α-feooh和少量的γ-feooh组成。贝氏体组织的高强钢的锈层晶体更细小,均匀的组织结构有利于增强钢的耐腐蚀性能。