目前船体用钢化学性能等.docx
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目前船体用钢化学性能等
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目前常用船体用钢的化学成分，供货状态、力学性能
1．一般强度的船体用钢
我国船级社将船用碳素结构钢称为“一般强度船体结构钢”（按船体结构的要求专门生产的热轧碳素钢,它包括钢板和型钢，供制造船体结构用）。
为适应建造出口船舶的需要，参照世界主要造船国家的经验和标准，《规范》将一般强度船体结构钢分为A、B、D、E4个等级。
表1一般强度船体结构用钢的化学成分
等级
A
B
D
E
脱氧方法
半镇静、镇静、
沸腾钢
半镇静、镇静钢
全镇静细晶粒
（铝处理）
全镇静细晶粒（铝处理）
化学成分/%
C
≤0.21
≤0.21
≤0.21
≤0.18
Mn
②
≥0.80
≥0.60
≥0.70
Si
≤0.35
≤0.35
0.10～0.35
0.10～0.35
S
≤0.040
≤0.040
≤0.040
≤0.040
P
≤0.040
≤0.040
≤0.040
≤0.040
Al（酸溶）
----
≥0.015
≥0.015
注：
①经船级社和业主同意，厚度≤12mm的A级钢,可用沸腾钢,但应在证明书上注明。
②A级钢材在厚度大于12mm时，其含锰量应不小于含碳量的2.5倍。
B级钢材要作冲击试验时，其最底含锰量可降低至0.6%。
③对型钢最大含碳量可在0.23%。
④所有等级的钢均须满足：
C%+1/6Mn≤0.40%。
⑤钢中残余含铜量不得大于0.35%,铬、镍的残余含量不得大于0.30%。
表2一般强度船体结构用钢供应状态
等级与厚度
供货状态
A（所有厚度）
B（所有厚度）
D（厚度≤35mm）
（厚度＞35mm）
E（所有厚度）
热轧,正火或控制轧制
热轧,正火或控制轧制
热轧,正火或控制轧制
正火
正火
注:
①经船级社同意,可用控制轧制代替正火,但冲击试验应按规范规定取样。
②对控制轧制的型钢，可不必正火，但冲击试验应按规范规定取样。
表3一般强度船体结构用钢的力学性能
等
级
拉力试验
夏比V型缺口冲击试验
屈服强度σs/Mpa不小于
抗拉强度σb/Mpa
伸长率δ/%不小于
试验温度/℃
平均冲击能量/J
纵向试样
横向试样
不小于
A
235
400～490
22
--
--
--
B
235
0
27
20
D
-10
E
-40
注:
①厚度＞25mm的A级钢材,最低屈服强度可为220Mpa。
②除订货合同上注明外，冲击试验仅纵向试验。
③希望钢厂采取措施，使A级钢在试验温度为20℃时，纵向试样的冲击能量不低于27J。
④厚度＜25mm的B级钢，经船级社同意可免做冲击试验。
从表中可能看出，就力学性能而言，一般强度船体结构钢四个级别的强度、伸长率、抗弯能力差别不大，其主要区别在于抗冲击载荷和抗脆性破坏的能力，即低温下摆猛锤V型缺口冲击试验温度和能量，这对于船体结构钢来说是非常重要的性能指标。
在1984年以前，国际上常用一种软钢作为船体钢，它只有极限抗拉强度、伸长率等性能指标，而对于化学性能、抗脆性破坏能力没有限制。
在第二次世界大战期间，大量的焊接船发生结构破坏现象，有些船在发生结构破坏时所受的应力远远低于材料抗拉强度。
这促使人们对钢在多向应力作用下抗脆性能力进行研究。
从而认识到：
对于同一种材料，有两个主要因素影响材料的抗脆性破坏能力：
一是温度，二是材料的板厚。
钢材的温度较高时，它的缺口韧性较好。
但当温度下降到一定值时，其缺口韧性急剧变差，这时的温度称为脆性转变温度。
材料脆性转变温度愈低，其缺口韧性愈好。
板厚的因素也很重要，厚板可能出现脆性，即在同样条件下薄板具有相当大的缺口韧性。
2．高强度船体用钢
我国《钢质海船入级和建造规范》将船用低合金高强度钢称为高强度船体结构用钢，并按其最小屈服应力划分为两个强度等级。
每一个强度等级又按其缺口冲击韧性的不同分为A、D、E3个级别。
而且规定，高强度船体结构用钢均为镇静钢，其化学成分、供应状态及力学性能应符合表4、表5、表6的要求。
表4高强度船体结构用钢的的化学成分
钢级
A32、A36
D32、D36
E32、E36
化
学成
分
/
%
C
≤0.18
Mn
0.70～1.60
0.90～1.60
Si
0.10～0.50
S
≤0.040
P
≤0.040
AL（酸溶）
≥0.015
Nb
0.02～0.05
V
0.05～0.10
Ti
≤0.02
Cu
≤0.35
Cr
≤0.20
Ni
≤0.40
Mo
≤0.08
注:
①可以用测定铝含量来代替酸溶铝含量,在此情况下,总铝含量应不小于0.02%。
②对各种强度等级的A级和D级钢，钢厂可以将细化晶粒的元素（铝、铌、钒等）单独或以任一组合形式加入钢中。
当单独加入一种元素时，其含量不得低于表列的下限；若混合加入两种以上细化晶粒元素时，则表内对单项元素的规定不适用。
表5高强度船体结构用钢的供应状态
钢级
厚度/mm
供应状态
A32
A36
≤12.0
＞12.0
热轧、控制轧制或正火
正火或控制轧钢
D32
D36
≤12.0
＞12.0
正火或控制轧制
正火
E32、E36
所有厚度
正火
表6高强度船体结构用钢的力学性能
钢
级
拉力实验
冷弯
实验
摆锤V型缺口冲击实验
屈服强度σa/Mpa不小于
抗拉强度σb/Mpa
伸长率
δ/%
实验温度/℃
纵向试样/J
横向试样/J
不小于
A32
315
440～590
≥22
不裂
0
31
22
D32
-20
W32
-40
A36
355
490～620
≥21
不裂
0
34
24
D36
-20
E36
-40
注:
①按规定工艺规程生产的钢材,如其冷弯试验持续得到良好结果,经验船部门同意,可以免试；A32.A36级钢板试验时,压头直径为试样厚度的2倍,弯曲角度为180°；其他各级钢板试验时,压头直径为试样钢板厚度的3倍,弯曲角度为120°。
②除定货合同上注明外，冲击试验一般仅做纵向试验。
3．舰艇（军用）高强度船体用钢
“90”系列低合金高强度钢是舰艇结构专用低合金高强度钢，因这类钢是以“90”来编号的，所以一般称作“90”系列低合金高强度钢。
目前已定型生产的钢种有901、902、903、904等，其化学成分、力学性能见表7。
901、902钢分别由16Mn、15MnTi演变而来，它们含S、P量较低，因此具有较高的塑性，902钢的淬火性能较差，特别是高温淬火后，弯曲时易产生裂纹。
903钢是从14MnVTiRe演变而来，具有良好的综合机械性能和加工工艺性，且焊接性较好，但成分较复杂，冶炼时难以控制。
903在水面舰艇上用的较多。
904一般以调质状态供货，在σs＞588Mpa时，仍保持较好的塑性和韧性，可代替高镍铬的921钢，用以制造潜艇的耐压壳体。
表790系列钢的化学成分、力学性能
钢
号
化学成分/%
力学性能
C
Mn
Si
S
P
V
Ti
Cr
Ni
抗拉强度
σb/
MPa
屈服点
σs/
MPa
伸长率
δ/%
冲击值αk/
（J/M2）
901
0.12～0.20
1.3～1.6
0.4～0.6
≤0.04
≤0.04
Al≤0.04
≥510
345
22
-40℃
29
902
0.12～0.18
1.25～1.5
0.3～0.6
≤0.04
≤0.04
0.08～0.20
530～645
390
22
-40℃
39～49
903
板厚3～5mm
0.1～0.15
1.3～1.6
0.3～0.6
≤0.03
≤0.03
0.03～0.09
0.07～0.16
Re
0.10～0.15
550～685
440
20
-40℃
34
厚度
≥10mm
板厚6～16mm
0.12～.17
904
0.09～0.14
0.6～1.0
0.15～0.35
≤0.03
≤0.03
0.03～0.09
Cu
0.15～0.5
0.4～0.8
0.7～1.0
655～805
590
16
室温78
注:
①901、902、903钢中残余含Cu量≤0.35%。
②901、902钢中P、S的总和应≤0.07%。
921、922、923等钢种为高Ni、Cr的高强度钢，调质供应，多用于制造大、中型潜艇的耐压壳体。
根据验收技术条件规定，“921”系列的船体结构钢用碱性平炉、电炉冶炼或电渣重溶，其化学成分和力学性能如表8、表9所示。
表8921、922、923钢的化学成分
钢号
化学成分/%
备注
C
Si
Mn
S
P
Cr
Ni
Mo
V
Cu
921
0.09～0.14
0.17～0.37
0.30～0.60
≤0.030
≤0.035
0.09～1.2
2.60～3.00
0.20～0.27
0.04～0.10
--
S和P的含量的总和应不超过0.06%,允许921钢的残余铜含量不超过0.35%
922
0.09～0.14
0.17～0.37
0.30～0.60
≤0.030
≤0.035
1.20～1.60
2.20～2.50
0.2.0～0.27
--
0.80～1.10
923
0.09～0.14
0.17～0.37
0.30～0.60
≤0.030
≤0.035
0.70～1.00
2.00～2.30
0.17～0.25
--
0.80～1.10
表9921、922、923钢的力学性能
钢号
品种
规格
σs/MPa
σb/MPa
δ/%
ψ/%
冷弯
b=7a,d=2a
921
钢板
球扁钢
厚度10～35mm
各型号
≥590
660～840
≥16
≥16
≥56
≥56
--
922
钢板
厚度36～70mm
≥510
610～810
≥16
≥56
--
923
钢板
厚度5～9mm
≥510
610～810
≥16
--
120°不裂
4．目前用于船舶制造的各类型钢的常用牌号与规格
（1）热轧等边角钢（GB9787—1988）。
热轧等边角钢的材料牌号和常用规格列于表10
表10热轧等边角钢材料牌号和常用规格
材料牌号
型号
b×b×d/
mm×mm×mm
质量/（kg/m）
材料牌号
型号
b×b×d/
mm×mm×mm
质量/（kg/m）
Q215-A
Q235-A
Q215-A·F
Q235-A·F
2.5
25×25×3
1.124
Q215-A
Q235-A
Q215-A·F
Q235-A·F
6.3
63×63×6
5.721
2.5
25×25×4
1.450
7.5
75×75×6
6.905
3
30×30×3
1.378
7.5
75×75×8
9.030
3
30×30×4
1.786
7.5
75×75×10
11.089
4
40×240×4
2.422
9
90×90×8
10.946
4
40×40×5
2.976
10
100×100×10
15.120
4.5
45×45×5
3.369
12.5
125×125×10
19.133
5
50×50×5
3.770
16
160×160×12
29.391
5
50×50×6
4.465
用碳素钢Q235-A轧制的50mm×50mm×5mm热轧等边角钢标记示例为
热轧等
边角钢
用途：
造船胎架之用。
（2）热轧不等边角钢（GB9788-1988）。
热轧不等边角钢的材料牌号和常用规格见表11
表11热轧不等边角钢材料牌号和常规规格
材料牌号
型号
b×b×d/
mm×mm×mm
质量/（kg/m）
材料牌号
型号
b×b×d/
mm×mm×mm
质量/（kg/m）
Q215-A
Q235-A
Q215-A·F
Q235-A·F
3.2/2
32×20×4
1.522
A级钢
B级钢
9.0/5.6
90×56×8
8.779
A级钢
10/6.3
100×63×8
9.878
10/6.3
100×63×10
12.142
B级钢
4.5/2.8
45×28×4
2.203
12.5/8
125×80×8
12.551
6.3/4
63×40×5
3.920
12.5/8
125×80×10
15.474
6.3/4
63×40×6
4.638
14/9
140×90×10
17.475
7.5/5
75×50×5
4.808
16/10
160×100×10
19.872
7.5/5
75×50×6
5.699
16/10
160×100×12
23.592
7.5/5
75×50×8
7.431
20/12.5
200×125×12
29.761
A级钢
9.0/5.6
90×56×6
6.717
用A级钢轧制的125mm×80mm×8mm的热轧不等边角钢标记示例为
热轧不等
边角钢
用途:
肋骨、油轮纵骨。
（3）造船用球扁钢（GB9945-1988）。
造船用单面球扁钢的材料牌号和常用规格列于表12
表12单面球扁钢材料牌号和常用规格
材料牌号
型号
b×b×d/
mm×mm×mm
质量/（kg/m）
材料牌号
型号
b×b×d/
mm×mm×mm
质量/（kg/m）
B级钢
5
50×16×4
2.26
A级钢
B级钢
16a
160×36×8
14.17
6
6×9×5
3.38
18a
180×40×9
17.50
8
80×22×5
4.61
20a
200×44×10
21.58
9
90×24×5.5
5.55
22a
220×48×11
25.87
10
100×26×6
6.81
24a
240×52×12
30.55
A级钢
12
40×40×5
8.78
27a
270×55×12
34.53
A级钢
B级钢
14a
140×33×7
11.10
27b
270×57×14
38.77
用A级钢轧制的18a号造船用球扁钢标记示例为
造船用
球扁钢
用途：
肋骨、纵骨。
（4）船用热轧L型钢（不等边不等厚角钢）（GB9946-1988）。
热轧L型钢的材料牌号和常用规格列于表13
表13热轧L型钢材料牌号和常用规格
材料牌号
型号
规格/mm
质量/（kg/m）
h×b×t
T
A级钢
B级钢
D级钢
E级钢
AH32钢
DH32钢
EH32钢
AH36钢
DH36钢
EH36钢
L30
a
300×100×9.5
14
32.6
b
300×100×10.5
15
35.6
c
300×100×11.5
16
38.5
d
300×100×12.5
17
41.4
L35
a
350×120×9.5
15
39.6
b
350×120×10.5
16
43.1
c
350×120×11.5
18
47.4
d
350×120×12.5
19
50.9
L40
a
400×120×10.0
21
50.0
b
400×120×11.5
23
56.2
c
400×120×12.5
25
60.9
L45
a
450×120×10.0
23
55.7
b
450×120×11.5
25
62.4
C
450×120×12.5
27
67.4
L50
a
500×120×12.5
33
77.4
b
500×120×13.5
35
82.8
用D级钢轧制的300mm×100mm×11.5/16mm的船用热轧L型钢标记示例为
船用热轧
用途：
对于散装货轮，主要用于傍板肋骨、舱壁纵骨、舱口端梁、水平桁材和大肋板等；对于油轮，主要用于舷侧纵骨、纵舱壁纵骨、模舱壁扶强材等。
热轧圆钢材料牌号和常用规格见表14
表14热轧圆钢材料牌号和常用规格1
材料牌号
d/mm
质量/（kg/m）
材料牌号
d/mm
质量/（kg/m）
Q195
Q215-A
Q235-A
Q195·F
Q215-A·F
Q235-A·F
10
0.617
Q195
Q215-A
Q235-A
Q195·F
Q215-A·F
Q235-A·F
50
15.4
12
0.888
55
18.6
14
1.21
60
22.2
16
1.58
65
26.0
18
2.00
70
30.2
20
2.47
80
39.5
22
2.98
90
49.9
25
3.85
100
61.7
28
4.83
110
74.6
30
5.55
120
88.8
32
6.31
130
104
36
7.99
140
121
40
9.86
150
139
45
12.5
160
158
表15热轧圆钢材料牌号和常用规格2
材料牌号
d/mm
质量/（kg/m）
材料牌号
d/mm
质量/（kg/m）
10
15
20
25
35
45
10
0.617
10
15
20
25
35
45
22
2.98
12
0.888
24
3.55
14
1.21
25
3.85
15
1.39
28
4.83
16
1.58
30
5.55
18
2.00
32
6.31
19
2.23
35
7.55
20
2.47
38
8.90
不锈钢
概述
能抵抗大气腐蚀的钢称为不锈钢，通常不锈钢还包括耐酸不锈钢和耐热不锈钢。
常用作制造受酸、碱严重腐蚀的设备和和容器。
不锈钢中含有大量的合金元素，铬是决定不锈钢抗腐蚀性能的主要元素，在钢的表面形成致密的氧化膜，使钢的表面与周围介质隔离，起到保护作用。
不锈钢中的含铬量都高于12%。
不锈钢分类
常见的不锈钢有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13的Cr13型不锈钢。
含Cr量平均为13%，含碳量小于0.4%。
含铬量高可提高钢的耐蚀性。
1Cr13和2Cr13具有抗大气、海水、蒸汽等介质的耐蚀能力，塑性、韧性好。
常用来制造在腐蚀介质下工作，受冲击载荷的零件，如增压器叶片。
3Cr13、4Cr13含碳量较高，常用来制造在弱腐蚀介质中工作，又要求高强度、高硬度的零件，如轴承、弹簧。
铬镍不锈钢
按组织形态属于奥氏体不锈钢，常用的牌号有0Cr19Ni9、1Cr18Ni9等，通称为18-8型不锈钢。
这类不锈钢含碳量低，含镍量高，其耐蚀性、塑性和韧性均较Cr13型不锈钢好。
⑴根据奥氏体不锈钢中铬、镍含量可分为以下三类。
①18-8型。
这是应用最广的一类奥氏体不锈钢，如1Cr18Ni9,为了提高钢的耐蚀性，发展了超低碳不锈钢，如00Cr19Ni11等。
②18-12型。
提高了镍含量（10%以上），主要用作耐酸不锈钢。
③25-20型。
这类钢的铬、镍含量很高，因而具有很好的耐蚀性和耐热性。
⑵根据钢中含碳量不同，铬镍奥氏体不锈钢又分三个等级。
一般含碳量（碳≤0.15%）、低碳级（碳≤0.08%）及超低碳级（碳≤0.03%）。
例如：
1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9、00Cr17Ni14Moz三种钢板分别属于上面三个等级，见表16
表16各国不锈钢标准牌号对照表
中国
GB/T14976-1994
美国
AISI/ASTM
日本
JIS
德国
DIN
CCS
1Cr18Ni9
302
SUS302
X12CrNi18.8
--
0Cr18Ni9
304
SUS304
X5CrNi18.9
--
00Cr19Ni10
304L
SUS304L
X2CrNi18.9
00Gr18Ni10
0Cr17Ni12Mo2
316
SUS316
X5CrNiMo18.10
--
00Cr17Ni14Mo2
316L
SUS316L
X2CrNiMo18.10
00Cr17Ni14Mo2
0Cr18Ni10Ti
321
SUS321
X10CrNi18.9
0Cr18Ni9Ti
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