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高压锅炉用无缝钢管材质：HR3C（SA-213TP310HCbN）
HR3C（25Cr-20Ni-Nb-N钢）是20世纪80年代日本住友公司成功研制出的一种新型不锈钢。HR3C是日本住友金属定名的商标，在ASME标准中的材料商标为SA-213TP310HCbN，在日本JIS标准中的材料商标为SUS310JITB。其标准成分见下表。
因为传统的18-8型奥氏体耐热钢抗水蒸气氧化机能和抗烟气腐化机能较低，而锅炉过热器和再热器的末级部件请求有优胜的抗水蒸气和抗烟气氧化机能，是以在18-8型奥氏体耐热钢的基本上，开辟了25-20型奥氏体耐热钢TP310。将Cr质量分数进步到25%，在经久服役过程中，Cr元素会向外面扩散，与氧结合形成氧化层，起到优胜的抗氧化感化。然则，跟着Cr含量的进步，脆性相σ相的析出趋势加倍明显。是以，同时进步了Ni含量，稳定奥氏体组织的同时克制σ相的析出偏向。是以，25-20型奥氏体耐热钢TP310的抗氧化机能明显进步，并有稳定的奥氏体组织，有利于适应超超临界锅炉蒸汽和烟气的恶劣前提。
然则，仅仅进步材料的抗氧化机能是不敷的，因为在经久服役过程中还须要优胜的蠕变断裂强度。Cr和Ni含量的进步均不会获得更高的蠕变断裂强度，是以为了进步材料的蠕变断裂强度，日本住友金属公司开辟了HR3C奥氏体耐热钢。为了进步25Cr-20Ni型奥氏体耐热钢的高温强度，同样应用了多元合金强化道理，即在TP310的基本上，经由过程限制C含量，并复合添加质量分数为0.20%~0.60%的强碳氮化物形成元素Nb和质量分数为0.15%~0.35%的N，应用析出弥散分布、渺小的NbCrN相和富Nb的碳、氮化物以及M23C6来进行强化，成功地开辟了新型奥氏体耐热钢HR3C，其蠕变断裂强度明显进步到181MPa。
综合推敲，与其他耐热钢比拟，HR3C具有优良的蠕变断裂强度和更优良的抗蒸汽和烟气的氧化机能，是以更合实用于超超临界机组中情况极为恶劣的锅炉过热器和再热器部件的末级管道中。
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石化工业是国民经济建设中重要的基础工业之一。随着我国经济的发展，石化行业技术正朝着油化一体化、深度加工以及生产过程清洁高效化方向发展。无缝钢管是石化行业工厂建设、设备制造和运营维护中的主要原材料。石化用无缝钢管的主要工况特点是高温（或低温）、高压和高腐蚀性，接触介质往往是有毒、有害、易燃和易爆等危险品。石化用无缝钢管中尤其以石油化工厂的炉管、热交换器管和输送管道用管的用量最大。 随着我国石化工业用原油结构的变化（原油中平均硫含量从目前的1.0％左右上升到2.0％以上），以及石化装置不断朝着大型化，采用新工艺、新装备的发展，对无缝钢管的品种和质量均提出了更高的要求。新版GB9948-2013《石油裂化用无缝钢管》国家标准于2013年9月18日发布，2014年7月1日正式实施以来，天津荣盛建成商贸有限公司对标准进行深入理解，深入石化行业设计、使用单位对石油裂化管的技术要求和需求现状进行调研，优化了生产工艺、热处理控制以及质量检验等，走出一条符合自身发展的石油裂化管的特色发展之路，满足石化行业不同需求。
以12Cr5Mo（老版标准牌号为1Cr5Mo）牌号为例，新版标准要求有两种交货状态，分别为退火和正火＋回火状态，以12Cr5MoI和12Cr5MoNT区分。技术部门从两种交货状态的不同要求，优化了不同的生产工艺。采用共性的轧制工艺，即管坯检验→管坯下料→管坯定心→管坯环形炉加热→穿孔→热连轧管→步进炉再加热→定径→冷却。采用控轧控冷技术，钢管表面质量好，尺寸精度高，组织均匀。而热处理采用特性的工艺要求，12Cr5MoI采用完全退火工艺，降低钢管硬度，提高韧性，提高后续加工性能。12Cr5MoNT采用正火＋回火工艺，提高钢管强度，细化晶粒，提高钢管的耐热和耐腐蚀性能。
退火状态的12Cr5MoI钢管更适合用于石化管件加工，石油精炼厂的连接管道等，多用于煤炭液化项目。而正火＋回火状态的12Cr5MoNT钢管更适用于石油精炼厂的炉管、热交换器用管，多用于高压加氢裂化项目和乙烯项目等具有高酸高硫等腐蚀环境下。符合SH/T 3129-2012《高酸原油加工装置设备和管道设计选材导则》、SH/T3096-2012《高硫原油加工装置设备和管道设计选材导则》、NACE MR0103《腐蚀性石油炼制环境中抗硫化物应力开裂材料的选择》等。 新版GB9948-2013标准结合我国石油裂化用管的生产和使用现状，采纳国外先进标准ASTM A335/A335M-10《高温用铁素体合金钢无缝钢管》、ASTMA213/A213M-10《锅炉、过热器和换热器用铁素体和奥氏体合金钢无缝钢管》和EN 10216-2：2002《承压用无缝钢管 交货技术条件 第2部分：规定高温性能的非合金钢和合金钢》等部分条款，其指标不低于相关标准。技术先进、合理，既符合我国国情，又能满足特殊环境使用要求。
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这类钢的主要特点是工艺性好，淬火温度低，热处理变形小，强韧性好，并具有适当的耐磨性。如GD(6CrMnNiMoVSi)、7CrSiMnMoV（简称CH）、DS钢等。GD钢用于制作易崩刃、断裂的冷冲模具有高的使用寿命。CH钢的成分与日本的SX105V钢相同，是一种火焰淬火钢，常用于制做汽车等生产线上用的模具零件，火焰淬火时加热模具刃口切料面，硬化层下又有一个高韧性的基体做衬垫，从而使模具获得较高的使用寿命。DS钢是一种冲击冷作模具钢，其冲击韧性显著优于常用的高韧性刀片用工具钢6CrW2Si。
基体钢一般指其成分与高速钢淬火组织中基体化学成分相同的钢。
美国、日本在七十年代初即研究过牌号为VascoMA、VascoMatrixI和MOD2的基体钢，相当于M2和M36高速钢的基体，但未得到广泛的使用。我国研制了一些基体钢，如65Cr4W3Mo2VNb（简称65Nb）、65W8Cr4VTi（简称LM1）65Cr5Mo3W2VSiTi（简称LM2）钢等。这些基体钢的主要特点是其含碳量稍高于基体的含碳量，以增加一次碳化物量和提高耐磨性，还加入少量的强碳化物形成元素铌或钛，以形成比较稳定的碳化物，阻止淬火加热时晶粒的长大并改善钢的工艺性能。这类基体钢已较广泛地用于制作冷挤压、厚板冷冲、冷镦等模具，特别适于难变形材料用的大型复杂模具，还可用做黑色金属的温热挤压模具。
为了改善Cr12型冷作模具钢的碳化物偏析，提高其韧性，并进一步增加钢的耐磨性，我国做了大量的研究工作，开发出不少新的钢种，如LD、ER5和GM钢等。在这些钢中，适当降低了铬含量以改善碳化物偏析，增加钨、钼和钒的含量以增加二次硬化的能力和提高耐磨性。与Cr12型冷作模具钢比较，这类钢的碳化物偏析有所改善，有较高的韧性。这类钢比Cr12型冷作模具钢有更好的耐磨性，因而制做的模具有更高的寿命，更适于高速冲床和多工位冲床的使用。
5CrNiMo钢主要用做大中型锻模。但其淬透性不够高，回火稳定性也不高，其性能不能满足大截面锻模对性能的要求。3Cr2W8V钢广泛用做黑色和有色金属热挤压模和Cu、Al合金的压铸模。这种钢的热稳定性高，使用温度达650℃，但钨系热作模具钢的导热性低、冷热疲劳性差。
我国在八十年代初引进国外通用的铬系热作模具钢H13(4Cr5MoSiV1)，H13钢有良好的冷热疲劳性，在使用温度不超过600℃时，代替3Cr2W8V钢，模具寿命有大幅度提高，因此H13钢迅速得到推广应用，其产量已超过3Cr2W8V钢。
为适应压力加工新工艺、新设备对模具钢在强韧性和热稳定性方面更高的要求，我国研制了不少的新热作模具钢，主要有：
国内在八十年代，针对5CrNiMo钢的淬透性不能满足大截面锤锻模的需要和使用温度不超过500℃的问题，对国内外用钢做过大量的分析对比和研究。研究工作表明，国外同类钢5CrNiMoV中的Cr、Ni、Mo含量均高于国产5CrNiMo钢，并含有少量的V，因而其淬透性和回火稳定性均高于国产5CrNiMo钢，并建议选用5CrNiMoV钢，用于制做大型、复杂的重载荷锤锻模。
国内还开发了大截面热锻模具钢5Cr2NiMoVSi和45Cr2NiMoVSi钢，已获得较广泛的应用。与5CrNiMo钢相比，这些钢中的碳含量稍低，提高了Cr和Mo的含量并加入适当的V和Si，因之有高的淬透性和热稳定性。45Cr2NiMoVSi钢中的碳和硅，较之5Cr2NiMoVSi钢，稍有降低，更适宜于做锤锻模。这种钢用于制造4000t以上机械压力机锻模和3t以上锻锤模，使用寿命较5CrNiMo和5CrNiMoV提高0.5~1.5倍。3Cr2MoWVNi钢也是我国开发的一种热锻模用钢，有高的使用寿命。
H13已是国内外广泛使用的热作模具钢，在使用温度不超过600℃时，有良好的冷热疲劳性能，用做热挤压模和铝合金压铸模，有比较高的使用寿命。但H13钢有较大的尺寸效应，国外采用炉外精练、高温扩散退火、等向锻造等工艺，以改善其尺寸效应，减小Cr和Mo的成分偏析，国内多采用电渣重熔等工艺。
我国研制了许多强韧性好、热稳定性高的热挤压用热作模具钢。一些钢是在国外钼系3Cr3Mo3V钢和铬系H13钢的基础上发展起来，并在合金化方面有一定特色，如HMI(3Cr3Mo3W2V)、TM(4Cr3Mo2WMnVNb)、Y4(4Cr3Mo2MnVB)、Y10(4Cr5Mo2SiV1)、HD2(4Cr3Mo2VNiNbB)、012Al(5Cr4Mo3SiMnVAl)等钢。这些钢在保持较好的强韧性条件下，具有高的其热稳定性，分别用于制做热挤压模、精锻模、有色金属压铸模等，有良好的使用效果。
我国有关部门曾组织一些研究单位和使用单位，选择了27种国内外应用和新研制成功的热作模具钢，对其基本力学性能、工艺性能和使用性能进行测试和对比，并提出了各类热作模具的选材准则。
这类钢在钢厂经过充分锻打后制成模块，预先热处理至要求的硬度（一般预硬至30~35RHC）后，供使用单位制模。P20（即3Cr2Mo）是国外使用最广泛的预硬塑料模具钢，已列入我国合金工具钢标准，八十年代以来已在我国一些工厂广泛采用。718是瑞典生产的改型P20钢，较P20有更高的淬透性，调质后可在大截面尺寸保持硬度均匀一致，亦在我国得到较广泛地使用。
为了改善预硬塑料模具钢的被切削性能，可加入易切削元素。美国、日本、德国都发展了一些易切削预硬钢。国外易切削预硬钢主要是S系，也有S-Se系、Ca系。但Se价格较贵。S系易切削钢的各向异性较大，在截面增大时，硫化物的偏析比较严重。
我国研制了一些含硫易切削预硬塑料模具钢，如8Cr2MnWMoVS（8Cr2S）和S-Ca复合易切削塑料模具钢5CrNiMnMoVSCa（5NiSCa）。5NiSCa钢采用了S-Ca复合易切削系和喷射冶金技术，改善了硫化物的形态、分布和钢的各向异性,在大截面中硫化物的分布仍比较均匀。5NiSCa钢有高的淬透性和镜面抛光性，模具硬度为35~45HRC时，可顺利进行各种加工。
这种钢不经调度处理，锻、轧后可达到预硬硬度，有利于节约能源、降低成本、缩短生产周期。我国开发的这类钢有：中碳锰硼系空冷贝氏体钢、可用于制作塑料模和橡胶模；非调质塑料模具钢2Mn2CrVTiSCaRe(FT),钢中加入S、Ca、Re做为易切削元素，比S-Ca复合系易切削钢有更好的切削性能；低碳MnMoVB系非调质贝氏体型大截面塑料模具钢（B30），钢中加入S、Ca作为易切削元素，工业试生产表明400mm厚板坯热轧后空冷，硬度沿截面分布较均匀。
我国开发了几种低镍时效硬化钢，这些钢经调质后进行机械加工，再经时效，通过析出金属间化合物提高硬度，热处理后变形很小。时效硬化钢适于制作高精度塑料模具、透明塑料用模具等。
这类钢有25CrNi3MoAl、10Ni3Mn2AlCu（PMS）和06Ni6CrMoVTiAl等钢。这些钢经调质后，硬度为20~30HRC，可进行机械加工，再经时效，硬度可达38~42HRC。
塑料制品在以化学性腐蚀塑料为原料时，模具需具有防腐蚀性能，一般采用耐蚀钢制造模具，此时还要求有较好的耐磨性。常用的钢种为4Cr13(420)、9Cr18、17-4PH。PCR(0Cr16Ni4Cu3Nb)是我国开发的一种耐蚀塑料模具钢，有较好的综合力学性能良好的抗蚀性。
硬质合金和钢结硬质合金
硬质合金是用粉末冶金方法制造的一类复合材料。硬质合金的硬度很高、耐磨性好，有高的弹性模量和高的使用工作温度。用于制作某些模具，模具使用寿命可提高数倍、数十倍以上。但硬质合金较脆，抗弯强度和韧性较差，且不能进行机械加工。硬质合金作为模具材料，主要用于拉丝模具、受冲击力不大的冷挤和冷冲模具等。目前,我国已可生产各类牌号的硬质合金，基本上可以满足国内市场的需要。
为了满足制造集成电路板钻孔用的微型钻头、计算机用的点阵打印针、精密工模具等的需要，近年来，各国都研制出一些微晶（WC晶粒小于1微米）和超细晶粒硬质合金（WC晶粒小于0.6微米）,传统的硬质合金中，WC晶粒尺寸为1.3～1.5微米。超细晶粒硬质合金弥补了常规硬质合金的许多不足，扩大了其应用范围，在制造耐磨耐冲击工模等方面取得了良好的效果。我国一些研究单位和硬质合金厂已研制出多种牌号的微晶硬质合金和超细晶粒硬质合金。开发高性能超细晶粒硬质合金目前仍是硬质合金研究的热点。
钢结硬质合金是以碳化物为硬质相，钢作粘接相形成的复合材料。钢结硬质合金有良好的耐磨性，其强度和韧性一般高于硬质合金，并具有可热处理性、可切削加工性、可锻性和可焊性这样一些工艺性能。模具是钢结硬质合金的主要应用领域。我国于60年代开始研制这种材料，已研制成多种牌号的钢结硬质合金，用作模具的钢结硬质合金，硬质相主要用TiC和WC，钢的基体主要采用低合金铬钼钢、中高合金工具钢或高速钢，如TiC系的GT35、R5、D1、T1和WC系的TLMW50、GW50、GJW50。钢结硬质合金已用于制作冷镦模、挤压模、拉伸模、冲裁摸、拉丝模、热镦模等。
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主要材质有：普碳钢有Q195、Q215、Q235、SS400、20#钢、45#钢等；低合金钢有Q345、16Mn、Q390、ST52-3等。
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