【正文】 示意圖 ? 金屬的結(jié)晶 ?結(jié)晶：一切物質(zhì)從液態(tài)到固態(tài)的轉(zhuǎn)變過(guò)程統(tǒng)稱為“ 凝固 ” ，如果通過(guò)凝固能形成晶體結(jié)構(gòu)，則可稱為結(jié)晶。 應(yīng)力腐蝕的發(fā)生條件： – 元件承受拉應(yīng)力的作用 – 具有與材料種類相匹配的特定腐蝕介質(zhì)環(huán)境 – 材料應(yīng)力腐蝕的敏感性 應(yīng)力腐蝕裂紋發(fā)生在與腐蝕介質(zhì)接觸的表面。 ?苛性脆化 由于介質(zhì)內(nèi)具有含量很高的苛性鈉（ NaOH）促使鋼材腐蝕加劇而引起的脆化現(xiàn)象（一般都發(fā)生在受壓元件的鉚接等處）。 ?氫脆 鋼材中的氫會(huì)使材料的力學(xué)性能脆化，這種現(xiàn)象稱為氫脆。 材料的斷裂韌度 K1c值可通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定。 使用高屈強(qiáng)比的材料可以節(jié)省材料用量，但該 類材料對(duì)應(yīng)力集中較為敏感，抗疲勞性能較差，較 易出現(xiàn)加工硬化現(xiàn)象而使材料變脆。 ?應(yīng)用：材料沖擊韌性的高低，取決于材料有無(wú)迅速塑性變形的能力，沖擊韌性高的一般都有較高的塑性，但塑性較高的材料卻不一定都有較高的沖擊韌性。 ?里氏硬度可方便實(shí)現(xiàn)多種硬度之間的相互轉(zhuǎn)換以及與強(qiáng)度之間的相互轉(zhuǎn)換。 ?洛氏硬度試驗(yàn)是在初始試驗(yàn)壓力及總試驗(yàn)壓力的先后作用下，將頂角為 1200金剛石圓錐體壓入試驗(yàn)表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力。單純追求塑性會(huì)限制材料的使用能力，造成材料的極大浪費(fèi)。 ? 塑性 塑性是指材料在載荷作用下斷裂前發(fā)生不可逆永久變形的能力。 ? 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)度可以通過(guò)拉伸試驗(yàn)測(cè)出。 ?承壓類特種設(shè)備殼體的工作應(yīng)力 絕大多數(shù)承壓類特種設(shè)備都承受內(nèi)壓，內(nèi)部壓強(qiáng)會(huì)使殼體產(chǎn)生拉應(yīng)力，這一應(yīng)力稱為工作應(yīng)力。 ?應(yīng)變與應(yīng)力：物體在外力作用下，其形狀尺寸所發(fā)生的相對(duì)改變稱為應(yīng)變；物體在外力作用下而變形時(shí)，其內(nèi)部任一截面單位面積上的內(nèi)力大小通常稱為應(yīng)力；方向垂直于截面的應(yīng)力稱為正應(yīng)力。 通常所指的金屬材料性能是指金屬材料的使用性能和工藝性能。如力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能等使用性能和冷、熱加工的工藝性能。 ?應(yīng)力的種類：拉應(yīng)力、壓應(yīng)力、剪切應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、交變應(yīng)力等。 ?按照薄壁回轉(zhuǎn)理論，對(duì)于圓筒形容器來(lái)說(shuō)，軸向應(yīng)力是切向應(yīng)力的一半，環(huán)焊縫受力僅是縱焊縫的一半。 ?金屬材料拉伸試驗(yàn) ?彈性變形 ?滯彈性變形 ?屈服前微塑性變形 ?屈服變形 ?均勻塑性變形 ?局部塑性變形 ? 應(yīng)用： 抗拉強(qiáng)度 Rm、屈服強(qiáng)度 (ReH、 ReL）是評(píng)價(jià)材料性能的兩個(gè)主要指標(biāo)。 ?評(píng)定與計(jì)算：材料塑性的指標(biāo)通常用伸長(zhǎng)率 A和斷面收縮率 Z。 ? 硬度 ?定義：是指材料抵抗局部塑性變形或表面損傷的能力。通過(guò)測(cè)量殘余壓痕深度，確定材料的硬度值。 ? 沖擊韌性 ?定義：是指材料在外加沖擊載荷作用下斷裂時(shí)消耗能量大小的特性。沖擊韌性是對(duì)材料的化學(xué)成分、冶金質(zhì)量、組織狀態(tài)、內(nèi)部缺陷以及試驗(yàn)溫度等比較敏感的一個(gè)質(zhì)量指標(biāo)，同時(shí)也是衡量材料脆性轉(zhuǎn)變和斷裂特性的重要指標(biāo)。 鋼的強(qiáng)度等級(jí)越高，其屈強(qiáng)比也越高，特別是抗拉強(qiáng)度下限值大于 540MPa的低合金高強(qiáng)度鋼材料的使用要十分注意。斷裂韌度是材料固有的力學(xué)性能指標(biāo)，是強(qiáng)度和韌性的綜合體現(xiàn)，與裂紋的大小、形狀、外加應(yīng)力等無(wú)關(guān)，主要取決于材料的成份、內(nèi)部組織和結(jié)構(gòu)。 ?鋼中氫的來(lái)源： – 冶煉過(guò)程中溶解在鋼水中的氫未及時(shí)逸出； – 焊接過(guò)程中水、油在高溫分解的氫溶入鋼材； – 設(shè)備運(yùn)行時(shí)工作介質(zhì)中的氫進(jìn)入鋼材； – 鋼試件酸洗不當(dāng)導(dǎo)致氫脆。 苛性脆化 的破壞形式是在肉眼可看到的主裂紋上有大量肉眼看不到的分支細(xì)裂紋。 金屬學(xué)與熱處理基本知識(shí) ? 金屬的晶體結(jié)構(gòu) ?定義：內(nèi)部原子呈規(guī)則排列的物質(zhì)稱為 晶體 ，原子的排列方式稱為 晶體結(jié)構(gòu) 。 ?“ 平衡結(jié)晶溫度 ” ：凡純?cè)兀ń饘倩蚍墙饘伲┑慕Y(jié)晶都具有一個(gè)嚴(yán)格的 “ 平衡結(jié)晶溫度 ” ，高于此溫度便熔化，低于此溫度才能進(jìn)行結(jié)晶。 ?影響晶核的形成和成長(zhǎng)速率的因素：過(guò)冷度、未熔雜質(zhì) ? 鐵碳合金的基本組織 ?定義：通常把鋼和鑄鐵統(tǒng)稱為鐵碳合金，一般把碳含量 ％～ ％的稱為鋼，含碳量大于 ％的稱為鑄鐵。 ?珠光體（ P） 層片狀鐵素體與滲碳體構(gòu)成的機(jī)械混合物。 ?貝氏體（ B）：過(guò)冷奧氏體在中溫區(qū)間（約250— 4500C）相變產(chǎn)生的過(guò)飽和的鐵素體和滲碳體混合物 。 ?σ相：是在研究 FeCr合金變脆時(shí)發(fā)現(xiàn)的一種合金相 。 ?含碳量 %的鐵碳合金的結(jié)晶過(guò)程： 液態(tài)金屬隨著溫度的降低開(kāi)始結(jié)晶，冷卻至 AB線以下時(shí)析出 б Fe；至 HJB線（ 14950C）發(fā)生包晶反應(yīng)，液相和 б Fe一起轉(zhuǎn)變，形成奧氏體；繼續(xù)冷至 GS線，奧氏體開(kāi)始向鐵素體轉(zhuǎn)變，同時(shí)引起母相奧氏體（ A）中碳濃度的變化。 ?鋼在熱處理過(guò)程中的組織變化，由兩個(gè)過(guò)程組成：一是加熱時(shí)，鋼的常溫組織轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體；二是冷卻時(shí)奧氏體分解，隨著冷卻速度的不同，得到不同形態(tài)和組分的珠光體、鐵素體或馬氏體等轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。將不同溫度下奧氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始和結(jié)束的時(shí)間繪制成曲線，即得到奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線，由于曲線形狀像字母 C，所以又稱C曲線。碳化物形成元素含量較多時(shí)， C曲線的形狀也發(fā)生改變。 ?完全退火又稱重結(jié)晶退火，其方法是將工件加熱到Ac3以上 30～ 50℃ ，保溫后在爐內(nèi)緩慢冷卻。 ?消除應(yīng)力退火的目的：消除焊接、冷變形加工、鑄造、鍛造等加工方法所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力；使焊縫中的氫較完全地?cái)U(kuò)散；提高焊縫抗裂性和韌性；改善焊縫和熱影響區(qū)組織；穩(wěn)定結(jié)構(gòu)形狀。許多鍋爐壓力容器用的鋼板都是以正火狀態(tài)供貨的。鍋爐壓力容器材料和焊縫的組織不希望有馬氏體。此外回火還可以穩(wěn)定工件的尺寸，改善加工性能。 ?穩(wěn)定化處理：對(duì)于含有鈦或鈮的鉻鎳奧氐體不銹鋼，為防止晶間腐蝕，必須使鋼中的碳全部固定在碳化鈦或碳化鈮中，以此為目的的熱處理稱為穩(wěn)定化處理。 ?碳鋼的分類和命名 ?按含碳量分類：可分為 低碳鋼 ， C≤％； 中碳鋼 ， C％～ ≤ ％； 高碳鋼 ， C＞ ％； ?按鋼的質(zhì)量（即 S、 P含量）分類：可分為 普通碳素鋼 ， S≤％； P≤％； 優(yōu)質(zhì)碳素鋼 ，S≤％； P≤％； 高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼 ，S≤％； P≤％； ?按冶煉時(shí)脫氧程度分類：可分為 沸騰鋼 用 “ F”表示； 鎮(zhèn)靜鋼 ，用 “ Z”表示； 半鎮(zhèn)靜鋼 ，用 “ b”表示； ?按冶煉方法分類：可分為 平爐鋼 、 轉(zhuǎn)爐鋼 和 電爐鋼 。 ? 碳素鑄鋼表示方法 ：用 “ 鑄鋼 ” 的漢語(yǔ)拼音字首 ZG表示，其后兩組數(shù)字分別表示鑄鋼的 σS、 σb值，如 ZG200－400， ZG270－ 500等。 ?按用途分類 ：可分為專用于制造各種工程結(jié)構(gòu)和機(jī)器零件的鋼種，專用于制造各種工具的鋼種，特殊性能合金鋼（具有特殊物理、化學(xué)性能的）如：耐酸、耐熱和電工鋼等。牌號(hào)首部用數(shù)字表明碳含量，低合金鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼用兩位數(shù)表示平均量的萬(wàn)分比；高合金鋼、不銹耐酸鋼、耐熱鋼用一位數(shù)表示平均含碳量的千分比，當(dāng)平均含碳量小于千分之一時(shí)用 “ 0”表示，含碳量小于萬(wàn)分之三時(shí)用 “ 00”表示。 ?0Cr18Ni9Ti 表示該合金鋼屬高合金鋼，含碳量小于 %，含鉻量為 %，含鎳量為%；含鈦量小于 %。 – “ 熱脆 ” ：硫在鐵素體中溶解度極小，在鋼中主要以硫化鐵的形式存在。 ?氮 形成氣泡和疏松，含氮量高的低碳鋼特別不耐腐蝕，氮的存在會(huì)使低碳鋼出現(xiàn)時(shí)效現(xiàn)象。硅能提高抗氧化性和耐蝕性，含量低的錳影響不顯著。 ?釩 對(duì)碳、氮有很強(qiáng)的親和力，能在鋼中形成極穩(wěn)定的碳化物和氮化物，以細(xì)小顆粒呈彌散分布，阻止晶粒長(zhǎng)大，提高晶粒粗化溫度，從而降低鋼的過(guò)熱敏感性，顯著地提高鋼的常溫和高溫強(qiáng)度以及韌性。 ?硼 提高鋼的淬透性，改善鋼的高溫強(qiáng)度 ?氮 溶入鐵素體，起固溶強(qiáng)化作用，與其它合金元素形成氮化物，產(chǎn)生細(xì)化晶粒的效果。銅元素對(duì)鋼的熱加工不利，也使焊接性能惡化。 – Q345R 具有良好的力學(xué)性能，可焊性好，對(duì)大氣的耐腐蝕性能優(yōu)于低碳鋼，該材料的缺口敏感性大于碳素鋼，在有缺口存在時(shí)，疲勞強(qiáng)度下降，且