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收藏 迅速搞懂金属牌号与分类(国标篇)

是否觉得金属牌号种类繁多,命名复杂?是否觉得图书、手册太厚,没时间看?那么请花5分钟时间看完本文。                   首先来看下面两个例子 例1:25Cr2MoVA合金结构钢 根据标准《GB/T3077-2015 合金结构钢》规定,牌号命名规则为:平均含碳量(以万分之几计)、合金元素含量、钢材冶金质量、产品用途/特性和工艺方法按顺序组成。高级优质钢用A表示,特级优质钢用E表示。 25Cr2MoVA:表示碳含量为 0.22%~0.29%,铬含量为 1.50%~1.80%,钼含量为 0.25%~0.35%,钒含量为 0.15%~0.30%,冶金质量为高级优质钢的合金结构钢。 例2:06Cr19Ni10不锈钢 根据标准《GB/T20878-2007 不锈钢和耐热钢牌号及化学成分》规定,牌号命名规则为:含碳量最佳控制值(以万分之几或十万分之几计)+合金元素含量按顺序组成。 06Cr19Ni10:表示碳含量不大于 0.08%,铬含量为 18.00%~20.00%,镍含量为 8.00%~11.00%的不锈钢。 接下来总结一下GB标准钢号中所采用的缩写字母及其涵义                                                   太多了?记不住?那就先挑一个来记:变形高温合金。 变形高温合金牌号,采用 “GH”字母组合作前缀(“G”、“H”分别为“高”、“合”汉语拼音的首位字母),后接四位阿拉伯数字。“GH”符号后第一位数字表示分类号,即: 1——表示固溶强化型铁基合金; 2——表示时效硬化型铁基合金; 3——表示固溶强化型镍基合金; 4——表示时效硬化型镍基合金; 5——表示固溶强化型钴基合金; 6——表示时效硬化型钴基合金。 “GH”符号后第二、三、四位数字表示合金的编号。 怎么样?很简单吧?再补充点能量:铸造高温合金 铸造高温合金牌号,采用符号“K”作前缀,后接三位阿拉伯数字。“K”符号后第一位数字表示分类号,即: 2——表示时效硬化型铁基合金; 4——表示时效硬化型镍基合金; 6——表示时效硬化型钴基合金。 “K”符号后第二、三位数字表示合金的编号。 焊接用高温合金丝牌号,在变形高温合金牌号前缀符号“GH”之前加“H”符号(“H”为“焊”字汉语拼音首位字母),即采用“HGH”作前缀,后接四位阿拉伯数字。四位阿拉伯数字表示含意与变形高温合金相同。例如: GH1131:表示固溶强化型铁基变形高温合金; GH2132:表示时效硬化型铁基变形高温合金; GH3044:表示固溶强化型镍基变形高温合金; GH4169:表示时效硬化型镍基变形高温合金; K211:表示时效硬化型铁基铸造高温合金; K403:表示时效硬化型镍基铸造高温合金; K640:表示时效硬化型钴基铸造高温合金; HGH1140:表示固溶强化型铁基焊接高温合金丝; HGH4145:表示时效硬化型镍基焊接高温合金丝。 如果高温合金记住了,再试试其他的。(如果觉得接下来的信息量太大,就果断收藏本文。) 1.碳素结构钢 ①由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以“Q”,代表钢材的屈服点,后面的数字表示屈服点数值,单位是MPa例如Q235表示屈服点(σs)为235 MPa的碳素结构钢。 ②必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级符号分别为A、B、C、D。脱氧方法符号:F表示沸腾钢;b表示半镇静钢:Z表示镇静钢;TZ表示特殊镇静钢,镇静钢可不标符号,即Z和TZ都可不标。例如Q235-AF表示A级沸腾钢。 ③专门用途的碳素钢,例如桥梁钢、船用钢等,基本上采用碳素结构钢的表示方法,但在钢号最后附加表示用途的字母。 2.优质碳素结构钢 ①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量,以平均碳含量的万分之几表示,例如平均碳含量为0.45%的钢,钢号为“45”,它不是顺序号,所以不能读成45号钢。 ②锰含量较高的优质碳素结构钢,应将锰元素标出,例如50Mn。 ③沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出,例如平均碳含量为0.1%的半镇静钢,其钢号为10b。 3.碳素工具钢 ①钢号冠以“T”,以免与其他钢类相混。 ②钢号中的数字表示碳含量,以平均碳含量的千分之几表示。例如“T8”表示平均碳含量为0.8%。 ③锰含量较高者,在钢号最后标出“Mn”,例如“T8Mn”。 ④高级优质碳素工具钢的磷、硫含量,比一般优质碳素工具钢低,在钢号最后加注字母“A”,以示区别,例如“T8MnA”。 4.易切削钢 ①钢号冠以“Y”,以区别于优质碳素结构钢。 ②字母“Y”后的数字表示碳含量,以平均碳含量的万分之几表示,例如平均碳含量为0.3%的易切削钢,其钢号为“Y30”。 ③锰含量较高者,亦在钢号后标出“Mn”,例如“Y40Mn”。 5.合金结构钢 ①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量,以平均碳含量的万分之几表示,如40Cr。 ②钢中主要合金元素,除个别微合金元素外,一般以百分之几表示。当平均合金含量<1.5%时,钢号中一般只标出元素符号,而不标明含量,但在特殊情况下易致混淆者,在元素符号后亦可标以数字“1”,例如钢号“12CrMoV”和“12Cr1MoV”,前者铬含量为0.4-0.6%,后者为0.9-1.2%,其余成分全部相同。当合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%……时,在元素符号后面应标明含量,可相应表示为2、3、4……等。例如18Cr2Ni4WA。 ③钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素,均属微合金元素,虽然含量很低,仍应在钢号中标出。例如20MnVB钢中。 钒为0.07-0.12%,硼为0.001-0.005%。 ④高级优质钢应在钢号最后加“A”,以区别于一般优质钢。 ⑤专门用途的合金结构钢,钢号冠以(或后缀)代表该钢种用途的符号。例如铆螺专用的30CrMnSi钢,钢号表示为ML30CrMnSi。 6.低合金高强度钢 ①钢号的表示方法,基本上和合金结构钢相同。 ②对专业用低合金高强度钢,应在钢号最后标明。例如16Mn钢,用于桥梁的专用钢种为“16Mnq”,汽车大梁的专用钢种为“ 16MnL”,压力容器的专用钢种为“16MnR”。 7.弹簧钢 弹簧钢按化学成分可分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类,其钢号表示方法,前者基本上与优质碳素结构钢相同,后者基本上与合金结钢相同。 8.滚动轴承钢 ①钢号冠以字母“G”,表示滚动轴承钢类。 ②高碳铬轴承钢钢号的碳含量不标出,铬含量以千分之几表示例如GCr15。渗碳轴承钢的钢号表示方法,基本上和合金结构钢相同。 9.合金工具钢和高速工具钢 ①合金工具钢钢号的平均碳含量≥1.0%时,不标出碳含量;当平均碳含量<1.0%时,以千分之几表示。例如Cr12、CrWMn、9SiCr、3Cr2W8V。 ②钢中合金元素含量的表示方法,基本上与合金结构钢相同。但对铬含量较低的合金工具钢钢号,其铬含量以千分之几表示,并在表示含量的数字前加“0”,以便把它和一般元素含量按百分之几表示的方法区别开来。例如Cr06。 ③高速工具钢的钢号一般不标出碳含量,只标出各种合金元素平均含量的百分之几。例如钨系高速钢的钢号表示为“W18Cr4V”。钢号冠以字母“C”者,表示其碳含量高于未冠“C”的通用钢号。 10.不锈钢和耐热钢 ①钢号中碳含量以千分之几表示。例如“2Cr13”钢的平均碳含量为0.2%;若钢中含碳量≤0.03%或≤0.08%者,钢号前分别冠以“00”及“0”表示之,例如00Cr17Ni14Mo2、0Cr18 Ni9等。 ②对钢中主要合金元素以百分之几表示,而钛、铌、锆、氮……等则按上述合金结构钢对微合金元素的表示方法标出。 11.焊条钢 它的钢号前冠以字母“H”,以区别于其他钢类。例如不锈钢焊丝为“H2Cr13”,可以区别于不锈钢“2Cr13”。 12.电工用硅钢 ①钢号由字母和数字组成。钢号头部字母DR表示电工用热轧硅钢,DW表示电工用冷轧无取向硅钢,DQ表示电工用冷轧取向硅钢。 ②字母之后的数字表示铁损值(W/kg)的100倍。 ③钢号尾部加字母“G”者,表示在高频率下检验的;未加“G”者,表示在频率为50周波下检验的。 例如钢号DW470表示电工用冷轧无取向硅钢产品在50赫频率时的最大单位重量铁损值为4.7W/kg。 13.电工用纯铁 ①它的牌号由字母“DT”和数字组成,“DT”表示电工用纯铁,数字表示不同牌号的顺序号,例如DT3。 ②在数字后面所加的字母表示电磁性能:A——高级、E——特级、C——超级,例如DT8A。
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2022-05

国产金属3D打印超级双相不锈钢粉末材料,辽宁冠达已批量生产

发布时间: : 2022-05--11
国产金属3D打印超级双相不锈钢粉末材料,辽宁冠达已批量生产 随着以3D打印为代表的增材制造技术的飞速发展,使超级双相不锈钢在海洋、化工和石油等各个领域开始应用。双相不锈钢粉末化学成分精确、可控是此类粉末制备的基础也是难点,本文从生产实践角度,详细分析了如何突破各项关键技术,实现稳定的批量化生产。   高性能的双相不锈钢   双相不锈钢(Duplex Stainless Steel,DSS)是由相当体积分数的铁素体(α) 与奥氏体(γ)组成的复相结构金属材料。它集铁素体不锈钢与奥氏体不锈钢的优点于一体,具有优良的耐腐蚀性、高强度和良好的塑性。表1给出了以第二代双相不锈钢2205、超级双相不锈钢2507以及特超级双相不锈钢2707为代表的典型双相不锈钢的主要化学成分,表2给出了这几种典型不锈钢的力学性能。   表1  2205、2507、2707双相不锈钢的主要化学成分(wt%) 牌号 UNS No. EN No. C Cr Ni Mo Cu N 2205 S32205 1.4462 ≦0.03 22.0~23.0 4.5~6.5 3.0~3.5 - 0.14~0.20 2507 S32507 1.4410 ≦0.03 24.0~26.0 6.0~8.0 3.0~5.0 ≦0.5 0.24~0.32 2707 S32707   ≦0.03 26.0~29.0 5.5~9.5 4.0~5.0 ≦1.0 0.30~0.50   表2  2205、2507、2707双相不锈钢的力学性能[1] 牌号 UNS No. Rp0.2 /MPa(ksi) Rm /MPa(ksi)  δ/% EN No. Rp0.2 /MPa(ksi) Rm /MPa(ksi)  δ/% 2205 S32205 450(65) 655(95) 25 1.4462 460(67) 640(93) 25 2507 S32507 550(80) 795(116) 15 1.4410 530(77) 730(106) 20 2707 S32707 580(84) 850(124) 25   570(83) 845(123) 25 注:表中所列数据均为最小值 [1] ASTM A. A240/240M-Standard Specification for Heat Resisting Chromium and Chromium-Nickel Stainless Steel Plate [J]. Sheet and Strip for Pressure Vessels, 2001.   长期以来,双相不锈钢作为一种重要的工程结构材料在石油化工、船海工程以及建筑工业等领域得到了广泛地应用。其中以2507为代表的超级双相不锈钢专门为海洋、化工和石油工程应用而设计,其抗点蚀当量PREN大于40,在含有氯化物酸等苛刻环境下具有良好的耐蚀性能和很高的力学性能,可与6Mo型超级奥氏体不锈钢相媲美。图1显示了在沸点温度下,在50%醋酸和不同含量甲酸的混和溶液中双相不锈钢和奥氏体不锈钢的腐蚀情况,图2给出了按照ASTM G482(6% FeCl3)测定的固溶退火状态下各种不锈钢耐点蚀和缝隙腐蚀性能的比较。   图1 双相不锈钢和奥氏体不锈钢在50%醋酸和不同含量甲酸的沸腾混合溶液中的腐蚀(来源:Sandvik)   图2 非焊接态奥氏体不锈钢(左)和固溶退火的双相不锈钢(右)的临界点蚀(CPT)和缝隙腐蚀温度(CCT)(按照ASTM G482 在6% FeCl3溶液中测量)   应用潜力大   随着能源、环保问题的日益推进,潮汐发电、核电等新能源逐渐受到人们青睐。潮汐发电设备中的水轮机壳体、叶片,核电中的阀门,一些脱硫装置中的叶轮等大多采用铸造双相不锈钢。对于一些结构复杂的双相不锈钢铸件,铸造难度较大,且容易产生缺陷,从而降低了铸造双相不锈钢的机械性能和耐蚀性能,限制了其发展。 金属3D打印技术又称增材制造技术(AM),属于一种快速成型技术,是以构建的数字化模型文件为基础,运用金属粉末,通过逐层打印并叠加不同形状的连续层,用于制造结构复杂的零件。与传统的铸造工艺相比,3D打印的最大优势在于可以从原料直接自由制造复杂零件的能力,无需涉及诸如挤压、锻造、铸造和二次加工等传统制造方法即可获得所需的形状,且材料机械性能可以达到或超过铸造水平,达到锻造水平。辽宁冠达新材料科技有限公司自2021年8月立项开始进行系列双相不锈钢金属粉末的研发。公司的研发工程师们结合2205、2507等双相不锈钢成分特点进行了合金化计算机辅助设计,详细分析各类原材料对成分的影响,确定最优的物料配比。另外此类双相不锈钢N含量较高且成分区间较窄,如何精确、稳定地控制合金中的N含量也是技术难点。项目团队以N合金化热力学、动力学计算为依据,制定了可调的N合金化控制工艺,为稳定、精确控N提供了技术支撑。公司生产的系列双相不锈钢N的控制水平如图3所示,所有炉次各类双相不锈钢N含量都控制在目标范围内,且绝大部分炉次2205的N可以稳定控制在0.16~0.19%之间、2507的N可以稳定控制在0.26~0.30%之间、2707的N可以稳定控制在0.42~0.46%之间。图4给出了公司生产的2507双相不锈钢不同炉次主要合金元素的变化情况,从图中可以看出各炉次各类合金元素的含量基本一致,显现出公司扎实的冶炼控制能力。   图3 各类双相不锈钢N的控制能力   图4 2507双相不锈钢主要合金元素的控制水平   在掌控了窄成分精确控制技术后还要配合特定的气雾化工艺才能完成高品质金属粉末的生产。为此研发团队开发了数据驱动雾化技术,完成了包括凝固过程相变、凝固过程热导率变化以及金属液物性(粘度、表面张力)等参数的模拟计算,建立了全套“金属凝固过程物性数据库”,为双相不锈钢气雾化提供了完备的数据支撑。图5~图8为2507双相不锈钢的相关物性模拟计算结果。   图5 2507双相不锈钢凝固过程相变模拟计算结果   图6 2507双相不锈钢凝固过程导热系数随温度的变化关系   图7 2507双相不锈钢金属液粘度随温度的变化关系   图8 2507双相不锈钢金属液表面张力随温度的变化关系   依托此“金属凝固过程物性数据库”,为每个牌号的双相不锈钢量身定制气雾化工艺。图9为公司生产的2507超级双相不锈钢粉末(15-53μm)SEM微观形貌图片,粉末球形度较好,粉体表面光滑,卫星球较少。不同牌号双相不锈钢粉末打印段粒度(15-53μm)控制很稳定,D10:18-23、D50: 32-36、D90: 52-56;流速≦20s/50g;松装密度≧4.15g/cm3。表3给出了实际生产的部分炉次双相不锈钢粉末的物性。   图9 2507粉末(15-53μm)微观形貌   表3 实际生产的部分炉次双相不锈钢粉末物性 牌号 UNS No. 粒度组成 Size Distribution 流动性 Flowability(s/50g) 松装密度 Apparent density(g/cm3) 振实密度 Tap density(g/cm3) 2205 S32205 D10/μm: 21.6 D50/μm: 34.7 D90/μm: 54.3 20 4.20 4.73 2507 S32507 D10/μm: 20.3 D50/μm: 32.9 D90/μm: 52.4 19.8 4.18 4.7 2707 S32707 D10/μm: 20.5 D50/μm: 33.1 D90/μm: 53.5 19.6 4.16 4.68   研发团队还对双相不锈钢粉末进行了金相组织检验。图10和图11给出了2507打印段(15-53μm)粉末腐蚀态金相显微照片,由图中可以清晰的观测到粉末内部为均匀的等轴晶结构,经腐蚀后显现出均匀分布的超细晶双相组织,且两相比约为1:1。   图10  2507打印段(15-53μm)粉末腐蚀态金相照片(1000×)   图11  2507打印段(15-53μm)粉末腐蚀态金相照片(500×)   综上,辽宁冠达新材料科技有限公司历时约4个月研发,通过合金化计算机辅助设计、气氛可调的N合金化工艺、数据驱动定制化气雾化等集成控制技术,成功实现了系列化双相不锈钢的批量、稳定生产,为我国增材制造技术的发展、为超级双相不锈钢更广泛地应用在海洋、化工和石油等各个领域贡献力量。  
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