金屬材料的基礎(chǔ)知識(shí)論述(參考版)
2025-06-30 22:29本頁面
【正文】 。我國(guó)生產(chǎn)的10Cr9Mo1VNb鋼規(guī)格、尺寸、化學(xué)成分、金相組織、力學(xué)性能（含高溫瞬時(shí)力學(xué)性能）持久強(qiáng)度等都達(dá)到或超過技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（但國(guó)產(chǎn)P91實(shí)際達(dá)不到性能要求），彎管焊接工藝性能良好，適用于600℃~650℃受熱面管，當(dāng)該鋼用于590℃~650℃范圍時(shí)，許用應(yīng)力分別高于12Cr2MoWVTiB和TP304H奧氏體鋼。② 12CrMoWVTiB(也成鋼102)鋼，曾推薦用于600℃~620℃受熱面管，數(shù)十年運(yùn)行實(shí)踐表明，該鋼達(dá)到或略超過620℃時(shí)，氧化速度很快，而鍋爐在啟動(dòng)和運(yùn)行中，難免超過金屬設(shè)計(jì)溫度，為減少失效現(xiàn)象發(fā)生，后建議該鋼用于設(shè)計(jì)溫度600℃，在570℃~595℃這一溫度區(qū)內(nèi)，該鋼具有足夠的抗氧化性能，具比12Cr1MoV鋼，有較高的許用應(yīng)力，是性能比好，是經(jīng)考驗(yàn)的低合金熱強(qiáng)鋼鋼種。我國(guó)已有的鍋爐用鋼體系件表。我國(guó)對(duì)12Cr2MoWVTiB600℃的低合金耐熱鋼和用于580℃的鉻鉬釩低合金鋼，12CrMoV鋼在使用方面比較合理。 我國(guó)電站材料技術(shù)現(xiàn)狀國(guó)產(chǎn)超超臨界機(jī)組蒸汽溫度參數(shù)為566℃/566℃，與國(guó)外600℃蒸汽溫度參數(shù)的超超臨界機(jī)組相比，用材差距較大的是汽輪機(jī)用鋼，鍋爐用鋼差距較小。 通過多年的試驗(yàn)，9%~12%Gr鋼用于制造參數(shù)為610℃、30MPa的設(shè)備，其溫度參數(shù)有望提高到630℃，COST501系列和COST522系列新開發(fā)的材料，機(jī)械性能重視性好，已取樣比較成熟使用的試驗(yàn)。 研發(fā)計(jì)劃COST501/COST522計(jì)劃是歐共體開發(fā)高效低耗火力發(fā)電設(shè)備材料的規(guī)劃，COST501系列和COST522系列是綜合了歐洲16個(gè)國(guó)家70個(gè)組織的試驗(yàn)制造資料而篩選出來的，COST501開發(fā)9%~12%Gr鋼材系列已用于生產(chǎn)400MW、580℃/580℃/580℃超超臨界機(jī)組，試制530MW，30MPa、580℃/600℃機(jī)組，COST522材料作為30MPa、620℃/650℃機(jī)組的目標(biāo)材料。80年代由于低鉻耐熱鋼和改良型9%~12%Gr鐵素體型鋼的研制及成功應(yīng)用，發(fā)展了蒸汽參數(shù)593℃以上的超超臨界技術(shù)，促進(jìn)發(fā)展超超臨界機(jī)組的發(fā)展，并降低了造價(jià)。過熱器出口集箱，主蒸汽管調(diào)節(jié)閥和截止閥出現(xiàn)熱疲勞裂紋。 超超臨界鍋爐用鋼的發(fā)展過程超臨界和超超臨界機(jī)組是20世紀(jì)50年代同時(shí)開發(fā)的。⑦ 相對(duì)低的材料價(jià)格。⑤ 易于冷，熱加工。③ 金相組織穩(wěn)定，無常溫脆性和長(zhǎng)期時(shí)效脆性。 超超臨界火電機(jī)組蒸汽參數(shù)與鍋爐用鋼 超超臨界鍋爐對(duì)鋼材性能的要求熱強(qiáng)度高，抗高溫?zé)煔庋趸g，抗高溫水汽介質(zhì)腐蝕焊接性和工藝性良好，其對(duì)鋼材要求的原則是：① 滿足部件工作溫度的需要。低合金結(jié)構(gòu)鋼的生產(chǎn)工藝相對(duì)比較簡(jiǎn)單，交貨狀態(tài)多為熱軋和正火，部分鋼種為正火加回火或調(diào)質(zhì)。十、 低合金結(jié)構(gòu)鋼 特點(diǎn)和應(yīng)用低合金結(jié)構(gòu)鋼是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上，加入少量合金元素，提高其強(qiáng)度，并改善其實(shí)用性能而發(fā)展起來的一類工程結(jié)構(gòu)用鋼，其合金總含量不超過5%，一般在3%以下，是介于碳結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼之間的一類鋼。保證良好的塑性和韌性。力學(xué)性能也必須保證。受壓元件所用的主要有兩類：一類是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)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(chǔ)上派生出來，專用碳素鋼如15g、20g、20R等，主要是對(duì)硫磷等有害元素控制更加嚴(yán)格，對(duì)鋼材表面質(zhì)量和內(nèi)部缺陷的要求也較高。碳素鋼包括普通碳素鋼，優(yōu)質(zhì)碳素鋼，壓力容器用和鍋爐用碳素鋼等多種類型。九、 碳素鋼和低合金鋼 碳素鋼特點(diǎn)與應(yīng)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(zhì)元素的鐵碳合金。它在奧氏體中溶解相當(dāng)緩慢，欲使之在較短時(shí)間內(nèi)完全溶解并均勻化，必須采用更高溫度，但溫度太高又會(huì)使晶粒過分粗大，影響鋼的使用性能。 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(fēng)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。 穩(wěn)定化處理含穩(wěn)定化元素的奧氏體不銹鋼在850900℃加熱，并保溫一段時(shí)間，然后空冷，使碳充分與穩(wěn)定化元素（如鈦）形成碳化物，并使奧氏體晶內(nèi)元素?cái)U(kuò)散均勻。 調(diào)質(zhì)：鋼材淬火后再進(jìn)行回火的熱處理工藝方法稱為調(diào)質(zhì)。一般碳鋼不會(huì)出現(xiàn)回火脆化，公在鉻鎳鋼、鉻鉬鋼、鉻鎳鉬鋼中才出現(xiàn)，合金元素錳和硅及鋼中雜元素，磷、砷、錫、碲等會(huì)促使鋼脆化。總之，產(chǎn)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(chǎn)生第二類回火脆性的鋼件應(yīng)重新回火并快速冷卻，就可以消除脆性。在450600℃回火或更高溫度（600700℃）回火后緩冷時(shí)出現(xiàn)的脆性稱為第二類回火脆性，第二類回火脆性主要產(chǎn)生于鉻鋼、錳鋼和鉻鎳鋼，出現(xiàn)這類回火脆性時(shí)，可重新加熱至回火溫度（稍高于脆化溫度范圍）?；鼗鸫嘈曰旧戏譃閮深悾吹谝活惢鼗鸫嘈院偷诙惢鼗鸫嘈?。（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(xué)性能要求不同而異，保溫時(shí)間以板厚(鍛件以最大厚度),或者按每25mm保溫1h計(jì)算。（2） 鋼的淬火加熱溫度和保溫時(shí)間與正火工藝基本相同。B：在強(qiáng)烈循環(huán)水中浸入淬火在淬火槽內(nèi)用消耗使水強(qiáng)制循環(huán)，提高冷卻能力。（1） 壓力容器鋼淬火的特點(diǎn)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(qiáng)度，良好的韌性，低的脆性轉(zhuǎn)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。鋼加熱時(shí)，加熱溫度比過熱溫度還要高，達(dá)到固相線附近時(shí)，會(huì)發(fā)生晶界開始部分熔化或氧化現(xiàn)象，稱為過燒，過燒鋼不能用熱處理方法來恢復(fù)，只能報(bào)廢。（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3050℃，保溫時(shí)間根據(jù)鋼材有效厚度，冷卻方式一般為空冷，也可采用風(fēng)冷，以及噴霧冷卻，厚度超200mm,也可采用水加速冷卻正火。 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。產(chǎn)生這種裂紋的原因，主要是鋼內(nèi)存在較多的碳化物形成元素，具有較高的沿淀硬化傾向。去應(yīng)力退火在壓力容器行業(yè)中常習(xí)慣稱之為高溫回火或焊后熱處理，但廣義焊后熱處理還應(yīng)包括正火、固溶化處理等熱處理。(1) 去應(yīng)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(yīng)力而進(jìn)行的退火稱為去應(yīng)力退火，去應(yīng)力退火的加熱保溫溫度在相變點(diǎn)以下。 退火將鋼加熱到高于或低于奧氏體化臨界點(diǎn)，保溫一段時(shí)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。常見類型有正火，淬火回火溫消除熱應(yīng)力退火等。在壓力容器設(shè)計(jì)過程中，多數(shù)選用本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。C：本質(zhì)晶粒度：將鋼加熱到（930℃177。B：實(shí)
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