1、金屬材料的基礎知識一、 金屬材料的分類方法：金屬材料分為兩大類：即黑色金屬與有色金屬1、 黑色金屬元素：鐵、錳、鉻2、 有色金屬元素：除上述三種元素外，其余稱為有色金屬元素。通常將以鐵、錳、鉻為基的合金稱為黑色金屬，以鐵為基的合金稱為鋼，以其余金屬元素為基的合金稱為有色金屬。二、 金屬材料的表示方法。 鋼的編號方法：根據國標GB/T221-2000鋼鐵產品牌號表示方法的規定，一般采用漢語拼音字母、化學元素符號和阿拉伯數字相結合的方法表示。世界各國的鋼號表示方法不一致，主要由于習慣上各自采用本國的國家標準，某部門標準或協會團體標準中的鋼號表示方法，這給技術交流等帶來很大的不便。 有色金屬的編號方

2、法：有色金屬及其合金編號方法與鋼的編號方法大致相同，都是采用漢語拼音字母，化學元素符號和阿拉伯數字相結合的方法表示。由于鋁合金與鈦合金分類方法相對簡單，放在鋁合金和鈦合金的材料牌號中一般不出現化學元素符號。三、 合金元素在鋼中的作用1、 鋁（Al）熔點為660，主要用于脫氧和細化晶粒，在滲氮鋼中促使形成堅硬耐蝕的滲氮層，含量高時，提高鋼高及抗氧化能力，固溶強化作用大。2、 碳（C）是鋼中的基本化元素之一，鋼中隨著碳含量的增加，其強度和硬度也隨之增加，但其塑性和韌性則隨之降低。碳含量每增加0.1%，鋼材抗拉強度大約提高90MPa，屈服強度大約提高4050 MPa, 碳同時也能提高鋼材的高溫強度，

3、在焊接碳含量較高的鋼材時， 焊接熱影響區易出現淬硬現象，易產生冷裂紋的傾向。因此，一般用于焊接結構壓力容器，主要受壓主件的碳素鋼和低合金鋼，其含碳量不應大于0.25%。3、 鉻（Cr）熔點為1920，增加鋼的淬透性并有二次硬化作用，在軸承鋼和工具鋼中，鉻提高碳鋼的耐磨性，在不銹耐熱鋼中，當超過鉻含量12%時，使其具有良好的高溫抗氧化性和耐氧化性，介質腐蝕性能，并增加鋼的熱強性，但含量高時或處理不當，易產生相和475脆相，鋼的可焊性隨鉻含量增加而降低，主要是焊接過程中易產生冷裂紋。4、 銅（Cu）熔點為1083，銅的固溶強化作用僅次于磷。銅不和碳形成碳化物，某些作用與鎳相似，但較弱。在低碳合金鋼

4、中，特別是與磷共同存在時，銅可提高其耐大氣腐蝕性能。鋼中銅含量較高時對熱變形加工不利，含量高于0.75%時，也給焊接作業帶來困難。5、 錳（Mn）熔點1244，對鐵素體和奧氏體均有較強的固溶強化作用，提高硬度和強度。錳是弱碳化物形成元素，可形成合金滲碳體，并是良好的脫氧劑和脫硫劑，與硫形成MnS，可防止因硫而導致的熱脆現象，提高焊縫金屬抗熱裂紋能力。錳降低鋼的下臨界點，增加奧氏體冷卻時的過冷度，細化珠光體組織，改善其力學性能。錳為低合金鋼的重要合金元素，并為無鎳或少鎳奧氏體不銹鋼的主要合金化元素。在高碳高錳耐磨鋼和中碳高錳無磁鋼中，錳也是主要合金元素之一，錳還強烈增加鋼的粹透性，并有增加晶粒細

5、化和回火脆性的不利影響。6、氧（O）熔點為-218.7，固溶中鋼中氧超過溶解度部分的氧，以各種夾雜物的形式存在，則其對鋼的塑性、韌性及疲勞性能不利，尤其使鋼的沖擊韌性下降并提高鋼的脆性轉變溫度。所以通常把鋼中的氧作為有害的但又不可避免的元素。在鐵氧磁性材料中，氧增加矯頑力和電阻系數，降低導磁率，是有益的重要元素。7、磷（P）熔點44，磷是鋼中有害的伴生雜質元素，它以鐵的磷化物形式存在于鋼中，Fe3P與鐵形成低熔點共晶，分布于晶界面而增加產生熱裂紋的傾向，但磷也有其有利的一面，如磷對提高鋼的強度及冷作硬化的作用很強，但這增加了鋼的脆性，尤其是低溫脆性。磷與銅配合使用，可提高低合金鋼耐大氣腐蝕的性

6、能，磷與硫、錳配合使用，可提高鋼的被切削性。8、硫（S）熔點為118，在鐵中的溶解度很低，主要以硫化物的形式存在。硫是殘存在鋼中的有害元素之一，硫化鐵（FeS）與鐵以及氧化鐵（FeO）與硫都能形成一種低熔點共晶體，其熔點僅為988。國此，鋼中的硫含量高會降低鋼材的高溫塑性，加大鋼材焊接時產生的熱裂紋的敏感性。9、硅（Si）熔點為1410，硅和氧的親和力僅次于鋁和鈦，為常用的脫氧劑，硅在鋼中不形成碳化物，提高鋼中固溶體的強度，冷加工變形硬化率的作用極強。但同時也相應地降低鋼的韌性和塑性。硅還提高鋼的淬透性和抗回火性，對鋼綜合的力學性能特別是對彈性極限，屈強比的提高較顯著，并可增強鋼在大氣中的耐蝕

7、性。硅提高和改善鋼的電阻率和磁導率，降低磁滯損耗，為硅鋼片的主要合金元素。硅是耐熱鋼中抗高溫腐蝕的有益元素。在高溫下，在含硅的耐熱鋼表面上形成一層保護性好、致密的SiO2膜。實踐證明：鋼中含硅量達1-2%時，就有明顯的高溫抗氧化效果，但硅含量過高會導致鋼的塑性下降，因此耐熱鋼中硅的含量一般在3%以下。10、鎢（W）熔點為3380，鎢是強碳化物形成元素，常形成特殊碳化物。對鋼的影響與鉬相似，但效果不如鉬顯著。四、金屬材料組織1、奧氏體：不銹鋼 奧氏體是碳溶于鐵中的固溶體。在鋼的各種組織中奧氏體的體積最小，線彭漲系數最大，除滲碳體外，在鋼的各種組織中，奧氏體的導熱性能最差。奧氏體的塑性高，屈服強度

8、低，容易塑性變形加工成形，所以鋼的鍛造加工常常要求在奧氏體穩定在高溫區域進行。2、 鐵素體鐵素體具有體心立方點陣結構，碳在其中最大溶解度為0.0218%（727）室溫是碳幾乎不溶于鐵素體中。壓力容器用碳素結構鋼及低中合金鋼均為碳含量小于25%的亞共析鋼，這類鋼在冷卻過程中自奧氏體中析出先共析鐵素體。3、 珠光體珠光體由鐵素體與滲碳體機械混合組成，其典型形態為片狀或層狀。鋼中珠光體的力學性能主要取決于鋼的化學成份和熱處理后所獲得的組織形態。珠光體團直徑和層間距離越小，強度越高，塑性也越大。4、 貝氏體R102鋼中貝氏體是過冷奧氏體在中溫區域分解后所得的產物，它一般是由鐵素體和碳化物所組成的片狀組

9、織。貝氏體大致可分為以下幾種上貝氏體下貝氏體無碳化物貝氏體粒狀貝氏體反常貝氏體和粒狀貝氏體5、 馬氏體：P91鋼經過奧氏體化后快速冷卻抵制其擴散性分解，在較低溫度下發生的轉變稱為馬氏體轉變。鋼中馬氏體是最主要的特性就是高硬度，高強度，其硬度隨含碳量的增加而升高，引起馬氏體高強度的原因是多方面的，其中主要包括相變強化、碳原子的固溶強化和時效強化等。 五、 力學性能1、 金屬材料在靜拉伸下的力學性能金屬材料在靜拉伸下的力學性能指標主要有屈服強度（s）、抗拉強度（b）、伸長率（）和斷面收縮率（）。A、 屈服強度（s）屈服強度（屈服點）是表征金屬材料在靜拉力作用下開始塑性變形的抗力指標，是工程技術上最

10、為重要的力學性能指標之一。因為在生產實際中，絕大部分工程構件和機械零件，在其服役過程中都處于彈性變形階段，不允許有微量塑性變形產生，像高壓容器，如其緊固螺栓發生塑性變形，即無法正常工作，屈服強度標志著金屬對起始塑性變形的抗加，對于實際金屬（多晶體）來說，由于起始塑性變形的非同時性特點，無法測定這一抗力指標，因而不得不用條件規定的辦法。對于退火，正火，調質狀態的碳素鋼和低合金鋼存在物理屈服現象，在應力-應變曲線上出現上、下屈服點和屈服平臺，這類材料取其下屈服點的強度為該材料的屈服強度。B、 抗拉強度（b）抗拉強度是代表最大均勻塑性變形抗力的指標抗拉強度是靜拉伸試驗中最容易測定的力學性能指標，而且

11、是重現性好的性能指標，所以適合于做為產品規格說明或質量控制的標志。C、 伸長率（）和斷面收縮率（）伸長率和斷面收縮率是靜拉伸下衡量金屬塑性變形能力的指標。2、沖擊韌性和低溫脆性（1）沖擊韌性 沖擊韌性值的大小代表金屬材料抗沖擊載荷能力的大小，沖擊載荷就是作用力在極短時間內有著很大變化幅度的載荷大小用AKV來表示，單位為焦耳。（2）低溫脆性除面心立方金屬外，其他金屬隨溫度下降都可能發生曲韌性向脆性的轉變，其標志是在一定溫度下沖擊值或斷面收縮率急劇下降，這種現象稱為冷脆。能明顯改變晶粒大小的各種合金化，熱處理手段，均能顯著的改變金屬材料的脆化趨勢，晶粒越細，冷脆轉變溫度越低，沖擊韌性值也越大。3、

12、斷裂韌性斷裂是工程構件最危險的一種失效方式，工程設計時必須考慮如何防止斷裂事故，斷裂有兩種類型，即韌性斷裂和脆性斷裂，發生韌性斷裂時，斷裂前有明顯的宏觀塑性變形，容易被檢測和發現。而脆性斷裂往往是突發的，事先很難發現斷裂的征兆，因此脆性斷裂比韌性斷裂具有更大的危險性。4、金屬的疲勞零件在交變應力作用下的損壞稱為疲勞損壞，據統計在機械零件失效中有80%以上屬于疲勞破壞，例如大多數軸類零件通常受到的交變應力為對稱循環應力，這種應力可以是彎曲應力，扭轉應力，或者是兩者的復合。如火車的車軸，是彎曲疲勞的典型！汽車的傳動軸后橋半軸主要是承受扭轉疲勞，柴油機曲軸和汽輪機主軸則是彎曲和扭轉疲勞的復合。又如，

13、齒輪在嚙合過程中所受的載荷在零到某一極大值之間變化，而缸蓋螺栓則處于大拉小的狀態中，這類情況為拉-拉疲勞，連桿不同于螺栓，始終處于小拉大壓的負荷中，這類情況稱為拉-壓疲勞。5、 環境介質作用下力學行為(1) 應力腐蝕：材料或零件在應力和腐蝕材料的作用下引起的破壞稱為應力腐蝕。應力腐蝕主要特點有以下幾個：第一， 造成應力腐蝕破壞的應力必須是拉應力。這個應力可以是外加應力，也可以是焊接，冷加工或處理產生的殘留應力，但必須是拉應力。 （2）氫脆 氫脆就是金屬材料因吸收氫而引起的脆化現象，引起金屬脆化 的氫有各種不同的來源。（3）腐蝕疲勞 金屬材料在腐蝕介質與交變應力共同作用下所產生的失效現象稱為金屬

14、材料腐蝕疲勞。金屬材料在腐蝕介質和交變應力聯合作用下，那些單純受腐蝕時表面形成的蝕坑或裂紋，本可有一層保護膜覆蓋。但同時還存在交變應力的作用，使這層保護膜不斷受到破壞，以致暴露在腐蝕環境中的一直是新鮮的金屬表面，這樣腐蝕疲勞強度就大大下降。6、 工藝性能（1） 焊接性金屬材料焊接性是指被焊接金屬在一般焊接工藝條件下，獲得優質焊接接頭的能力。在焊接過程中有些材料容易產生某些焊接缺陷，如氣孔，夾渣，裂紋等，并使焊縫和近縫區性能變化，所以往往需要特殊的工藝措施，應用特定的焊接方法，才能保證焊接質量。（2） 可鍛性金屬可鍛性是衡量其經受鍛壓難易程度的工藝性能。可鍛性的優劣以金屬的塑性和變形抗力來綜合評

15、定。塑性高則金屬變形不易開裂，變形抗力小則鍛壓省力，而且不易磨損工具和模具，這樣的金屬具有良好的可鍛性。金屬元素含量越多，金屬的可鍛性就越差，金屬的結晶組織與可鍛性有很大關系。由單一固溶體組成的合金，都有較好的可鍛性。如果合金中含有多種性能不同的組織，則鍛壓時由于各組織變形不均就容易開裂，因此鍛造大都是在高級單一奧氏體區進行。六、 金屬材料的熱處理1、 鐵碳合金相圖（1） 鐵碳合金的基本相及其性能鐵碳合金固態下的基本相分為兩大類，即固容體和金屬化合物。固態鐵碳合金的基本相為鐵素體、奧氏體和滲碳體。A、 鐵素體有很好的塑性和韌性，但強度、硬度較低，在鐵碳合金中是軟韌相，鐵素體是912以下的平衡相

16、，也稱為常溫相，在鐵碳合金相圖中用符號F表示。B、 奧氏體是727以上的平衡相，也稱高溫相，在高溫下，面心立方晶格的奧氏體具有極好的塑性，所以碳鋼具有很好的軋、鍛等熱加工工藝性能，在鐵碳合金相圖中奧氏體用A表示。C、 滲碳體的硬度高達800HV，大約是鐵素體硬度的10倍，但極脆，塑性幾乎為零。在鐵碳合金中它是硬脆相，是碳鋼鐵主要強化相，在鐵碳合金相圖中滲碳體用Fe3C表示。2、 鐵碳合金相圖圖形以溫度和鐵碳合金元素濃度為坐標，來表示不同濃度的鐵碳合金在不同溫度下的組織結構簡明圖解稱為鐵碳合金平衡狀態圖。 3、奧氏體晶粒長大及其影響 （1）奧氏體晶粒長大 奧氏體形成后，繼續加熱或保溫，晶粒將會長

17、大，其長大過程是晶粒相互吞并的過程，奧氏體晶粒長大會減少晶粒總面積，降低系統自由能，所以奧氏體晶粒長大是一自發過程。晶粒細小，冷卻轉變后組織也細小，其強度和韌性都較高，反之，塑性、韌性下降，脆性提高，淬火時容易開裂。（2） 奧氏體晶粒度晶粒度是表示晶粒大小的尺度，有以下三種不同的概念。A：起始晶粒度：指鐵素體向奧氏體轉變剛完成時的奧氏體晶粒度的大小 。實際應用很少。B：實際晶粒度：指某一熱處理后或熱加工條件下，所得到的奧氏體晶粒大小可以測定。它直接影響處理后的性能，實際晶粒度一般分為8級，數字越大，晶粒越細，1-4級為粗晶粒，5-8級為細晶粒。C：本質晶粒度：將鋼加熱到（930±10

18、），并保溫8h后，測定奧氏體晶粒大小，若得到的奧氏體實際晶粒度為1-4級，屬于本質粗晶粒度鋼，若測得5-8級晶粒度，測屬于本質細晶粒鋼。在壓力容器設計過程中，多數選用本質細晶粒鋼。七、 壓力容器和鋼的處理壓力容器用鋼熱處理類別是不多的。常見類型有正火，淬火回火溫消除熱應力退火等。奧氏體不銹鋼有固溶化和穩定化處理。1、 退火將鋼加熱到高于或低于奧氏體化臨界點，保溫一段時間 ，然后緩慢冷卻（一般隨即冷卻）以獲得接近平衡組織的熱處理工藝稱退火。在壓力容器制造過程中，應用最多的是去應力退火。(1) 去應力退火的目的和作用為了消除由于焊接、塑性變形加工及切削加工造成的殘余應力而進行的退火稱為去應力退火，

19、去應力退火的加熱保溫溫度在相變點以下。在壓力容器制造中，去應力退火主要用于消除復合鋼板復層貼金后的殘余應力，消除產品封頭，簡體等零件冷成形及中溫成形后的殘余應力，消除焊接接頭中的內應力和冷作硬化，提高抗頭抗脆斷能力，穩定焊接構件的形狀，消除焊件在焊后機加工和使用過程中的變形，促使焊縫金屬中的氫完全向外擴散，從而提高焊縫的抗塑性和韌性。去應力退火在壓力容器行業中常習慣稱之為高溫回火或焊后熱處理，但廣義焊后熱處理還應包括正火、固溶化處理等熱處理。（2）去應力退火裂紋壓力容器用鋼，特別是含Nb的奧氏體、不銹鋼、鐵素體、耐熱鋼、低合金高強鋼，在焊后去應力退火過程中往往在焊縫熱影響區接近容合線的粗晶粒區

20、產生小繼續的裂紋，通常稱為去應力退火裂紋。產生這種裂紋的原因，主要是鋼內存在較多的碳化物形成元素，具有較高的沿淀硬化傾向。為了防止去應力退火時形成裂紋，可以嚴格控制V，Nb,Ti等再熱裂紋敏感性元素，采用低氫焊條，小能量，小焊條焊接，適當提高焊接預熱、后熱溫度，選用合適的去應力退火規范等。2、 正火將鋼加熱至奧氏體化溫度并保溫使之均勻化后，在空氣中冷卻的熱處理工藝稱為正火。壓力容器常用的碳鋼和低合金鋼通過正火，可以提高力學性能和化晶粒，改善組織（如消除魏氏組織，帶狀組織，大塊鐵素鐵等）。（1） 常用壓力容器鋼的正火工藝正火加熱溫度一般為AC3以上30-50，保溫時間根據鋼材有效厚度，一般按每毫

21、米保溫1.5-2.5min計算，冷卻方式一般為空冷，也可采用風冷，以及噴霧冷卻，厚度超200mm,也可采用水加速冷卻正火。（2） 過熱和過燒鋼在加熱時，由于溫度進高，并且較長時間保溫會使晶粒長的很粗大，致使性能顯著降低的現象，稱為過熱，過熱鋼一般呈石狀斷口，斷口表面呈小丘狀粗晶結構，晶粒無金屬光澤，仿佛被熔化過，過熱可以通過正火或高溫擴散退火等熱處理方法矯正和恢復。鋼加熱時，加熱溫度比過熱溫度還要高，達到固相線附近時，會發生晶界開始部分熔化或氧化現象，稱為過燒，過燒鋼不能用熱處理方法來恢復，只能報廢。3、 淬火將鋼加熱到臨界點以上，保溫后迅速冷卻下來，以得到馬氏體或貝氏體組織的熱處理工藝稱為淬

22、火。（1） 壓力容器鋼淬火的特點與方法壓力容器用低碳鋼和低合金鋼淬火是為了獲得低碳馬氏體或者貝氏體組織，低碳馬氏體是板條馬氏體，具有高強度，良好的韌性，低的脆性轉變溫度，一般此類鋼的淬火冷卻均采用水冷，主要有以下三種方式：A：噴淋淬火噴淋淬火冷卻效果好，均勻工件變形小。對于冷成形制造的球罐等壓力容器，熱形制造的壓力容器筒節、封頭等零部件，都采用噴淋淬火，為保證噴淋管道噴射水柱有一定壓力，又避免噴射孔堵塞，噴孔一般為2.5-3mm，但噴射孔不能太多。B：在強烈循環水中浸入淬火在淬火槽內用消耗使水強制循環，提高冷卻能力。C：浸入法：將工件整體浸入大的靜止水槽內冷卻，此前兩種效果差一些，但設備簡單易

23、行。（2） 鋼的淬火加熱溫度和保溫時間與正火工藝基本相同。4、 回火（1） 壓力容器用鋼回火一般采用高溫回火處理，回火后的組織一般為回火馬氏體或回火馬氏體+回火貝氏體，對于正火后獲得鐵素體+珠光體組織的鋼種一般沒有必要進行高溫回火。（2） 回火工藝壓力容器用鋼回火處理加熱溫度隨鋼種和力學性能要求不同而異，保溫時間以板厚(鍛件以最大厚度)每毫米保溫2.5-3.5min,或者按每25mm保溫1h計算。5、 回火脆性與回火脆化（1） 回火脆性隨著回火溫度的提高，一般鋼的硬度和抗拉強度都降低，伸長率和斷面收縮率則增加，但沖擊韌性不一定，回火溫度的增高而簡單的增加，因為有一些鋼在某一溫度區域回火時，其沖

24、擊韌性隨回火溫度增高反而降低，這種現象稱回火脆性。回火脆性基本上分為兩類，即第一類回火脆性和第二類回火脆性。在250-400回火時出現的脆性，稱第一類回火脆性，凡是淬火后形成的馬氏體組織的鋼，在此溫度區間，回火都有可能發生這種脆化現象，由于這類回火脆性一旦出現就不易消除，所以也稱為不可逆回火脆性。在450-600回火或更高溫度（600-700）回火后緩冷時出現的脆性稱為第二類回火脆性，第二類回火脆性主要產生于鉻鋼、錳鋼和鉻鎳鋼，出現這類回火脆性時，可重新加熱至回火溫度（稍高于脆化溫度范圍）。然后快冷至室溫的方法來消除，所以這類回火脆性又稱之為可逆回火脆性，在鋼中加0.3%-0.5%的鉬可有效抑

25、制這類回火脆性的產生。總之，產生第一類回火脆性的鋼件，需重新加熱淬火或正火才能消除脆性，產生第二類回火脆性的鋼件應重新回火并快速冷卻，就可以消除脆性。（2） 回火脆化鋼制壓力容器在380-750溫度范圍內長期使用，使鋼材脆化的現象稱之為回火脆化，這并不是回火熱處理后產生的脆性，而是鋼在高溫下長時間使用過程中產生的，請注意兩都之間的區別。一般碳鋼不會出現回火脆化，公在鉻鎳鋼、鉻鉬鋼、鉻鎳鉬鋼中才出現，合金元素錳和硅及鋼中雜元素，磷、砷、錫、碲等會促使鋼脆化。為防止壓力容器用鋼高及長期使用發生脆化，一般通過控制鋼的化學成份來減小回火脆化的傾向。6、 調質：鋼材淬火后再進行回火的熱處理工藝方法稱為調

26、質。壓力容器用低碳鋼和低合金鋼采用調質處理，可以提高鋼材的強度和韌性，以更好發揮材料的潛力。7、 穩定化處理含穩定化元素的奧氏體不銹鋼在850-900加熱，并保溫一段時間，然后空冷，使碳充分與穩定化元素（如鈦）形成碳化物，并使奧氏體晶內元素擴散均勻。從而提高晶間腐蝕處理方法，稱穩定化處理。8、 固溶化處理將奧氏體不銹鋼加熱至1100左右的高溫并保溫，有碳化物充分深入奧氏體中，然后以較快的速度冷卻（一般采用水冷或風冷），以獲得碳化物完全溶于奧氏體基體均有的單相組織，從而提高抗晶間腐蝕和延展性的工藝方法稱之為固溶化處理。對于奧氏體不銹鋼碳化物完全溶入奧氏體的溫度一般高于900，奧氏體不銹鋼的碳化物

27、主要是鉻的碳化物。它在奧氏體中溶解相當緩慢，欲使之在較短時間內完全溶解并均勻化，必須采用更高溫度，但溫度太高又會使晶粒過分粗大，影響鋼的使用性能。故在實際生產中一般采用加熱溫度1000-1150，保溫時間一般按1-1.5min/mm計算。八、 碳素鋼和低合金鋼1、 碳素鋼特點與應用碳素鋼是指鋼中不特意加入其他金屬元素，除鐵和炭以處，只含有少量硅、錳、硫、磷等雜質元素的鐵碳合金。碳素鋼生產工藝較簡單，價格低廉，工藝性能良好，因而在機械制造業中得到廣泛應用。碳素鋼包括普通碳素鋼，優質碳素鋼，壓力容器用和鍋爐用碳素鋼等多種類型。鍋爐和壓力容器制造中，低碳鋼得到了廣泛的應用。受壓元件所用的主要有兩類：

28、一類是優質碳素結構鋼，另一類是專用碳素鋼最常用的是20鋼和10鋼軋制的無縫鋼管制作鍋爐受熱后管件集箱，汽水管道，換熱器列管等受壓元件，10鋼和20鋼具有良好的塑性，加工工藝性能好，焊接性能也好，20鋼的含碳量比10鋼高20%，近年來大多采用20鋼，并在此基礎上派生出來，專用碳素鋼如15g、20g、20R等，主要是對硫磷等有害元素控制更加嚴格，對鋼材表面質量和內部缺陷的要求也較高。對鍋爐與壓力容器用鋼的化學成份有嚴格的的審批同意。力學性能也必須保證。特別對沖擊韌性有較嚴格的要求，并要求其時效敏感性小。保證良好的塑性和韌性。組織結構應該均勻一致，晶粒度希望能控制在一定范圍內（晶粒度一般控制在3-7

29、級間）應盡量減少夾層，收縮，疏松及氣孔等缺陷。九、 低合金結構鋼1、 特點和應用低合金結構鋼是在碳素結構鋼的基礎上，加入少量合金元素，提高其強度，并改善其實用性能而發展起來的一類工程結構用鋼，其合金總含量不超過5%，一般在3%以下，是介于碳結構鋼和合金結構鋼之間的一類鋼。錳是鋼中的最基本合金元素，在碳鋼中主要通過固溶強化來提高鋼的強度，在低合金鋼中主要利用其降低相變溫度，同時較大程度推遲珠光體轉變，細化先析出鐵素鐵及貝氏體型尺寸來提高鋼的強度和韌性，釩、鈦、鈮是微合金化元素，通過細化晶粒以及析出強化作用來明顯改善鋼的強韌性，并可使鋼板獲得良好的焊接性。低合金結構鋼的生產工藝相對比較簡單，交貨狀態多為熱軋和正火，部分鋼種為正火加回火或調質。焊接性能優良，其中以高強度低焊接裂紋敏感性鋼（屈服強度490MPa以上）的強韌