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合金鋼管的機(jī)制中的作用可分為:固溶元素(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)以及相變元素(Mn、Si、Mo等)(見金屬的)。
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。在微合金鋼中為形成 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,從而可15CrMo合金鋼管的韌性和焊接性能。
Mn;高的Mn/C比對提高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)低合金鋼不用硅合金化,但在熱軋鐵素體-馬氏體多相鋼中,硅是的添加元素。
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。鉬對鋼在冷卻過程中珠光體轉(zhuǎn)變有作用。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,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 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,在非調(diào)質(zhì)鋼中一般控制在較低的含量范圍。
低合金鋼按其主要性能和用途,可分為用鋼、低溫用鋼和耐蝕用鋼三類:
用鋼;這類鋼除外還兼有優(yōu)良的低溫韌性,其主要特點(diǎn)和用途見表。這類15CrMo合金鋼管的產(chǎn)量在中國占低合金鋼產(chǎn)量的80%以上,其中屈服強(qiáng)度35~40kgf/mm平方級的鋼種占大多數(shù),應(yīng)用 為廣泛的是16Mn鋼。
低溫用鋼;它們屬于鐵素體型低溫用鋼。通過提高鋼的純凈度和降低鋼中磷、硫含量較低的韌性-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;這類鋼對大氣、海水、硫化氫等環(huán)境有 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 性,并具有 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。