【正文】 《承壓設(shè)備特種設(shè)備無損檢測相關(guān)知識》第一部分 金屬材料及熱處理基本知識一， 材料性能：通常所指的金屬材料性能包括兩個方面：1， 使用性能 即為了保證機(jī)械零件、設(shè)備、結(jié)構(gòu)件等能夠正常工作，材料所應(yīng)具備的性能，主要有力學(xué)性能（強(qiáng)度、硬度、剛度、塑性、韌性等），物理性能（密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性、熱膨脹性等）。使用性能決定了材料的應(yīng)用范圍，使用安全可靠性和壽命。2， 工藝性能 即材料被制造成為零件、設(shè)備、結(jié)構(gòu)件的過程中適應(yīng)的各種冷、熱加工的性能，如鑄造、焊接、熱處理、壓力加工、切削加工等方面的性能。工藝性能對制造成本、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量有重要影響。二，材料力學(xué)基本知識 金屬材料在加工和使用過程中都要承受不同形式外力的作用，當(dāng)達(dá)到或超過某一限度時，材料就會發(fā)生變形以至于斷裂。材料在外力作用下所表現(xiàn)的一些性能稱為材料的力學(xué)性能。承壓類特種設(shè)備材料的力學(xué)性能指標(biāo)主要有強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性等。這些指標(biāo)可以通過力學(xué)性能試驗(yàn)測定。1，強(qiáng)度 金屬的強(qiáng)度是指金屬抵抗永久變形和斷裂的能力。材料強(qiáng)度指標(biāo)可以通過拉伸試驗(yàn)測出?？估瓘?qiáng)度σb和屈服強(qiáng)度σs是評價材料強(qiáng)度性能的兩個主要指標(biāo)。一般金屬材料構(gòu)件都是在彈性狀態(tài)下工作的。是不允許發(fā)生塑性變形，所以機(jī)械設(shè)計中一般采用屈服強(qiáng)度σs作為強(qiáng)度指標(biāo)，并加安全系數(shù)。2，塑性 材料在載荷作用下斷裂前發(fā)生不可逆永久變形的能力。評定材料塑性的指標(biāo)通常用伸長率和斷面收縮率。伸長率δ=[（L1—L0）/L0]100% L0試件原來的長度 L1試件拉斷后的長度斷面收縮率φ=[（A1—A0）/A0]100% A0試件原來的截面積 A1試件拉斷后頸縮處的截面積斷面收縮率不受試件標(biāo)距長度的影響，因此能夠更可靠的反映材料的塑性。對必須承受強(qiáng)烈變形的材料，塑性優(yōu)良的材料冷壓成型的性能好。3，硬度 金屬的硬度是材料抵抗局部塑性變形或表面損傷的能力。硬度與強(qiáng)度有一定的關(guān)系，一般情況下，硬度較高的材料其強(qiáng)度也較高，所以可以通過測試硬度來估算材料強(qiáng)度。另外，硬度較高的材料耐磨性也較好。 工程中常用的硬度測試方法有以下四種（1） 布氏硬度HB （2）洛氏硬度HR（3）維氏硬度HV（4）里氏硬度HL4，沖擊韌性 指材料在外加沖擊載荷作用下斷裂時消耗的能量大小的特性。材料的沖擊韌性通常是在擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)是測定的，擺錘沖斷試樣所作的功稱為沖擊吸收功。以Ak表示，Sn為斷口處的截面積，則沖擊韌性ak=Ak/Sn。在承壓類特種設(shè)備材料的沖擊試驗(yàn)中應(yīng)用較多。三 金屬學(xué)與熱處理的基本知識1，金屬的晶體結(jié)構(gòu)物質(zhì)是由原子構(gòu)成的。根據(jù)原子在物質(zhì)內(nèi)部的排列方式不同，可將物質(zhì)分為晶體和非晶體兩大類。凡內(nèi)部原子呈現(xiàn)規(guī)則排列的物質(zhì)稱為晶體，凡內(nèi)部原子呈現(xiàn)不規(guī)則排列的物質(zhì)稱為非晶體，所有固態(tài)金屬都是晶體。 晶體內(nèi)部原子的排列方式稱為晶體結(jié)構(gòu)。常見的晶體結(jié)構(gòu)有：（1）體心立方晶格，如金屬α鐵、δ—鐵、βTi、Cr、V等。（2）面心立方晶格，如金屬α鐵、AI、Cu、Ni等。（3）密排六方晶格，如金屬M(fèi)g、Zn、γTi 等。實(shí)際使用的金屬是由許多晶粒組成的，叫做多晶體。每一晶粒相當(dāng)于一個單晶體，晶粒內(nèi)的原子排列是相同的，但不同晶粒的原子排列的位向是不同的，晶粒之間的界面稱為晶界。晶界容易產(chǎn)生缺陷。高溫的液態(tài)金屬冷卻轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)金屬的過程是一個結(jié)晶過程態(tài)，即原子由不規(guī)則狀態(tài)（液態(tài)）過渡到規(guī)則狀態(tài)（固態(tài)）的過程。2，鐵碳合金的基本組織通常把鋼和鑄鐵統(tǒng)稱為鐵碳合金，因?yàn)殇摵丸T鐵的成分雖然復(fù)雜，但是基本上是鐵和碳兩種元素組成的。%2%的稱為鋼，含碳量大于2%的稱為鑄鐵。碳含量對鋼鐵的性質(zhì)有決定性的影響。碳含量低，其性質(zhì)是“強(qiáng)而韌”， 碳含量高，其性質(zhì)是“弱而脆”， 鐵碳合金Fe—FeC的金相結(jié)構(gòu)有以下幾種：（1）鐵素體，（2）奧氏體，（3）滲碳體%。1， 熱處理的一般過程 熱處理是將固態(tài)金屬及合金按預(yù)定要求進(jìn)行加熱，保溫和冷卻，以改變其內(nèi)部組織，從而獲得所要求性能的一種工藝過程。在實(shí)際生產(chǎn)中，熱處理過程是比較復(fù)雜的，但是其基本工藝過程是由加熱，保溫和冷卻三個階段構(gòu)成的，溫度和時間是影響熱處理的主要因素，任何熱處理過程都可以用溫度時間曲線來說明。2， 承壓類特種設(shè)備常用熱處理工藝 根據(jù)鋼在加熱和冷卻時的組織和性能變化規(guī)律，熱處理工藝分為退火、正火、淬火、回火、化學(xué)熱處理等。（1） 退火將鋼件加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時間后緩慢冷卻，以獲得接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝。根據(jù)鋼的成分和目的的不同，退火又分為完全退火、不完全退火、消除應(yīng)力退火等，承壓類特種設(shè)備的消除應(yīng)力退火處理主要指焊后熱處理（PWHT），也有在焊接過程中間和冷變形加工后進(jìn)行消除應(yīng)力處理的，其目的主要是消除焊接過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力及冷作硬化。（2） 正火將鋼件加熱到Ac3或Acm以上30—50℃，保溫一定時間后在空氣中冷卻的熱處理工藝。正火的目的和退火基本相同，主要是細(xì)化晶粒，均勻組織，降低內(nèi)應(yīng)力，正火和退火的不同之處在于前者的冷卻速度較快，過冷度較大，鋼正火后的強(qiáng)度、硬度、韌性都比退火高。（3） 淬火將鋼件加熱到臨界溫度以上，經(jīng)過適當(dāng)保溫后快冷，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的過程。材料通過淬火獲得馬氏體組織，可以提高其強(qiáng)度、硬度，這對于軸承、模具等工件是有用的，但是馬氏體硬而脆，韌性差，內(nèi)應(yīng)力很大，容易產(chǎn)生裂紋，所以承壓類特種設(shè)備材料和焊縫的組織一般不希望出現(xiàn)馬氏體。（4） 回火將經(jīng)過淬火的鋼件加熱到Ac1以下的適當(dāng)溫度，保溫一定時間后，然后用符合要求的方法冷卻（通常是空冷），以獲得所需組織和性能的熱處理工藝。回火的目的是降低材料的內(nèi)應(yīng)力，提高韌性。通過調(diào)整回火溫度，可獲得不同的強(qiáng)度、硬度、韌性，以滿足所要求的力學(xué)性能。按回火溫度的不同可將回火分為低溫、中溫、高溫回火三種。四，承壓類特種設(shè)備常用材料 承壓類特種設(shè)備都是在承壓狀態(tài)下運(yùn)行，材料要承受較大的工作應(yīng)力，有些還要同時承受高溫和腐蝕介質(zhì)的作用，工作條件惡劣，如果在使用過程中發(fā)生破壞性事故，將會造成嚴(yán)重?fù)p失，因此，對承壓類特種設(shè)備的材料有一定的要求。 承壓類特種設(shè)備常用材料很多，下面簡單介紹1， 鋼的分類和命名方法國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3304—91《鋼分類》中規(guī)定，鋼的分類分為“按化學(xué)成份分類”和“按主要質(zhì)量等級和主要性能及使用特性分類”。 按化學(xué)成份分類，鋼可分為非合金鋼，低合金鋼，合金鋼三大類。 A， 碳鋼的分類和命名： 按含碳量分為：（1）低碳鋼，C≤%（2）中碳鋼，C=%% （3）高碳鋼，C＞%按質(zhì)量分為： （1）普通碳素鋼，S≤%，P≤%（2）優(yōu)質(zhì)碳素鋼，S≤%，P≤%（3）高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼，S≤%，P≤%