【正文】 在400～500℃長(zhǎng)期加熱后，常會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度升高，韌性急劇下降，并且耐蝕性也降低。但這類鋼中使用中存在下列問題：其一，由于加熱和冷卻時(shí)不發(fā)生相變，因而無法用熱處理方法改變其組織和改善其性能。鋼中含鉻量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）一般為17%以上?；鼗鸾?jīng)常采用兩種規(guī)范：當(dāng)要求較高的綜合力學(xué)性能和耐蝕性時(shí)，采用200～300℃的低溫回火，當(dāng)要求較好的組織穩(wěn)定性和一定的耐蝕性時(shí)，則采用600～700℃的高溫回火。隨著碳量的增加，鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性顯著提高，而耐蝕性下降。這類鋼在高溫為單相奧氏體，淬火后得到馬氏體組織。因此，不能用熱處理來強(qiáng)化的奧氏體1Crl8Ni9鋼，而只能采用冷加工的方法來對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)化處理。同時(shí)奧氏體類鋼還具有良好的高溫性能，也可作耐熱鋼。奧氏體不銹鋼一般以固溶熱處理狀態(tài)供貨，其屈服點(diǎn)低，塑性、韌性好，焊接性優(yōu)良。例如為改善抗晶間腐蝕性能而發(fā)展出的低碳（C≤％）的0Crl8Ni9，超低碳（C≤％）的00Crl8Nil0，以及加入鈦來穩(wěn)定碳的0Crl8Ni9Ti，為提高抗點(diǎn)蝕性能而發(fā)展的含鉬不銹鋼0Crl7Nil2Mo2等。在氧化性和某些還原性介質(zhì)中耐蝕性很高，但在敏化狀態(tài)時(shí)存在晶間腐蝕敏感性，并且在高溫氯化物溶液中容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂。奧氏體不銹鋼包括兩個(gè)系列：FeCrNi系和FeCrMnN系。n 奧氏體不銹鋼在冷加工時(shí)，亞穩(wěn)的奧氏體在塑性變形過程中形成馬氏體，所以奧氏體不銹鋼只能采用冷加工方法進(jìn)行強(qiáng)化處理 。n ：n 奧氏體不銹鋼的力學(xué)性能與鐵素體類相比較，其屈服強(qiáng)度低，但屈服后的加工硬化性高，塑性、韌性好，不會(huì)發(fā)生低溫脆性，可以作為低溫用鋼。其中奧氏體不銹鋼在壓力容器中應(yīng)用較為廣泛。根據(jù)不銹鋼金相組織的不同，國(guó)標(biāo)中將不銹鋼劃分為5類：奧氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、高鉻鐵素體不銹鋼、奧氏體鐵素體雙相鋼、以及沉淀硬化不銹鋼。耐酸鋼是指在強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)中耐蝕的鋼。一般均稱為不銹鋼。國(guó)產(chǎn)鍋爐壓力容器用低合金高強(qiáng)度鋼板的標(biāo)準(zhǔn)和牌號(hào)如下：GB7132008 《鍋爐和壓力容器用鋼板》Q245R、Q345R、Q370R、18MnMoNbR、13MnNiMoR、15CrMoR、12Cr1MoVR、14Cr1MoR、12Cr2Mo1R。壓力管道所使用的碳素鋼，%。低碳鋼使用可靠性好，正常情況下不會(huì)脆性斷裂，應(yīng)力腐蝕傾向小。低碳鋼供應(yīng)方便、價(jià)格便宜，具有良好的塑性和韌性，雖然強(qiáng)度較低，但仍能滿足一般容器的要求。金屬材料使用性能的好壞，決定了它的使用范圍與使用壽命。由于加工條件不同，要求的工藝性能也就不同，如鑄造性能、可焊性、可鍛性、熱處理性能、切削加工性等。工藝性能：是指機(jī)械零件在加工制造過程中，金屬材料在規(guī)定的冷、熱加工條件下表現(xiàn)出來的性能。注意：GB7132008《鍋爐和壓力容器用鋼板》（由GB7131997《鍋爐用鋼板》與GB66541996《壓力容器用鋼板》合并而來）中的鋼材牌號(hào)表示法已更改。 合金鋼按合金元素含量又可分為：（1） 低合金鋼（合金元素總含量≤5%，或單一合金元素的含量＜3%）；（2） 中合金鋼（合金元素總含量=5%10%，或單一合金元素的含量3%～5%）；（3） 高合金鋼（合金元素總含量＞10%，或單一合金元素的含量＞5%）。 二． 按化學(xué)成分分類 按鋼材的化學(xué)成分可分為碳素鋼和合金鋼兩大類。 特殊性能鋼：是具有特殊物理化學(xué)性能的鋼。 工具鋼：用來制造各種工具的鋼。 2．用作工程結(jié)構(gòu)的鋼。 結(jié)構(gòu)鋼：。此外，承壓類特種設(shè)備鍛件和螺栓也有采用中碳鋼的。根據(jù)需要，也有采用其它材料制作承壓類特種設(shè)備的。 材料選用 鍋爐受壓元件用鋼板、鋼管、鍛件、鑄鋼件、鑄鐵件、緊固件及拉撐件和焊接材料應(yīng)當(dāng)按照本條規(guī)定選用。《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》相關(guān)條款： 基本要求鍋爐受壓組件金屬材料、承載構(gòu)件材料及其焊接材料應(yīng)當(dāng)符合相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，受壓元件金屬材料及其焊接材料在使用條件下應(yīng)當(dāng)具有足夠的強(qiáng)度、塑性、韌性以及良好的抗疲勞性能和抗腐蝕性能。，分層，疏松，非金屬夾雜物，氣孔等缺陷應(yīng)盡可能少，不允許有裂紋和白點(diǎn)。根據(jù)使用狀態(tài)的不同，材料的韌性指標(biāo)包括常溫沖擊韌性，低溫沖擊韌性以及時(shí)效沖擊韌性等。壓力容器用材料的要求：，所用材料應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，即較高的屈服極限和強(qiáng)度極限。所用設(shè)備一般為電阻絲陶瓷加熱片和控溫設(shè)備。5. 局部消除應(yīng)力熱處理 在容器制造過程中，由于熱處理加熱設(shè)備的原因或出于制造過程中的考慮，可以采用局部熱處理方法。4. 整體消除應(yīng)力熱處理對(duì)鍋爐壓力容器等承壓類特種設(shè)備整體消除應(yīng)力熱處理可以分為容器在加熱爐內(nèi)加熱和在容器內(nèi)部加熱兩種方法，熱源可以是電、油、煤氣等。中間消除應(yīng)力處理的溫度通常比最終消除應(yīng)力處理的溫度低20~30℃，保溫時(shí)間可按實(shí)際已焊成的焊縫厚度計(jì)算。（3）焊件形狀復(fù)雜或焊縫集中引起的附加應(yīng)力和塑性應(yīng)變，可能引起結(jié)構(gòu)部件的局部破壞。（1）厚壁高拘束度接頭焊完后在靜置過程中有較大的冷裂危險(xiǎn)。（5）穩(wěn)定容器結(jié)構(gòu)的形狀尺寸，避免在以后加工和使用過程中發(fā)生畸變。（3）改善焊縫及熱影響區(qū)的金相組織，使接頭中的淬硬組織經(jīng)受回火處理而提高接頭各區(qū)的塑性。1. 焊后熱處理（PWHT）焊后消除應(yīng)力熱處理的作用：（1）消除焊接接頭中的氫，提高接頭的抗裂性和韌性。對(duì)一些特殊材料和結(jié)構(gòu)，也有在成形階段和焊接中間階段安排消除應(yīng)力熱處理的。局部焊后熱處理常用的方法有爐內(nèi)分段熱處理和圓周帶狀加熱熱處理。工件加熱方法多種多樣，可分整體焊后熱處理和局部焊后熱處理兩大類。焊后熱處理（PWHT）是其中最重要的一種。（3）應(yīng)用：含穩(wěn)定化元素奧氏體不銹鋼0Cr18Ni10Ti、0Cr18Ni12Mo2Ti，焊接后穩(wěn)定化處理，除了能提高焊接接頭耐蝕性外，還可使殘余應(yīng)力消除80%左右。經(jīng)過處理的焊接接頭即使再加熱到敏化溫度（450850℃），也不會(huì)導(dǎo)致晶間腐蝕。4. 穩(wěn)定化處理（1）目的：在適當(dāng)溫度下使鉻碳化合物分解，使鉻充分?jǐn)U散到晶界附近貧鉻層。（3）應(yīng)用：壓力容器用鉻鎳奧氏體不銹鋼，如0Cr18Ni0Cr18Ni10Ti、0Cr17Ni2Mo2等板材、封頭都應(yīng)經(jīng)過固溶處理。保溫結(jié)束后，快速（下水）冷卻至427℃以下（要求從925℃至538℃冷卻時(shí)間小于3分鐘），以獲得均勻的奧氏體組織。經(jīng)固溶處理后奧氏體不銹鋼，組織均勻，其強(qiáng)度、硬度較低，而塑性、韌性較好，具有優(yōu)良的耐蝕性和高溫性能。但調(diào)質(zhì)處理也存在一些缺點(diǎn)，由于淬火時(shí)冷卻較劇烈，易造成工件變形甚至開裂，同時(shí)對(duì)熱處理設(shè)備要求也較高。常用的淬火介質(zhì)有水、油、鹽水等等，淬火結(jié)束后需高溫回火，回火溫度根據(jù)材料性能要求來確定。淬火即是把處理的工作擺放到加熱設(shè)備里，根據(jù)不同的材料選擇加熱溫度，～3分鐘計(jì)算。與正火相比，在相同硬度下，調(diào)質(zhì)處理后鋼的強(qiáng)度、塑性和韌性較正火有明顯提高。2. 調(diào)質(zhì)處理（1）目的：通過調(diào)質(zhì)處理使材料獲得一定的強(qiáng)度、硬度和良好的韌性。正火溫度根據(jù)材料性能要求來確定。保溫結(jié)束后，出爐空冷、風(fēng)冷或者霧冷。1. 正火處理（1）目的：主要為改善母材及焊縫的綜合機(jī)械性能，提高韌性和塑性，細(xì)化晶粒，均勻組織，降低應(yīng)力，消除冷作硬化，便于加工。13. 調(diào)質(zhì)通常將淬火加高溫回火相結(jié)合的熱處理工藝稱為調(diào)質(zhì)處理，簡(jiǎn)稱調(diào)質(zhì)。當(dāng)要求鋼件有較高的硬度和較好的耐磨性時(shí)，淬火后常采用低溫回火；當(dāng)要求鋼件有足夠的硬度和較高的彈性強(qiáng)度并保持一定韌性時(shí)，淬火后常用中溫回火處理；當(dāng)要求鋼件既有較高強(qiáng)度和硬度又有較好的韌性時(shí)，在淬火后常用高溫回火處理。此外，回火還可穩(wěn)定零件尺寸，改善加工性能。12. 回火鋼淬火后為了消除殘余應(yīng)力、提高韌性，以及獲得所需要的組織和性能，把已淬火的鋼重新加熱到Ac1以下某一溫度，保溫后機(jī)械冷卻的熱處理工藝，稱為回火。正火的冷卻速度比退火大，得到的組織比較細(xì)，機(jī)械性能也有所提高。鋼在正常淬火條件下所能達(dá)到的最高硬度，稱為淬硬性。作用：一般說來，淬火是為了得到馬氏體組織，使鋼得到強(qiáng)化。作用：主要用來消除形變硬化和殘余應(yīng)力，以降低硬度，提高塑性。作用：主要用來消除鑄件、鍛件、焊接件、熱軋件、冷拉件等的殘余應(yīng)力。作用：退火可以細(xì)化晶粒，消除內(nèi)應(yīng)力，改善鋼的性能，主要用于亞共析成分的各種鋼材和熱軋型材。9. 退火把鋼加熱到臨界點(diǎn)（Ac1或Ac3）或再結(jié)晶溫度以上，保溫適當(dāng)時(shí)間，然后緩慢冷卻，使組織達(dá)到接近平衡狀態(tài)的熱處理工藝。8. 固溶處理將合金加熱至高溫單相區(qū)，并經(jīng)過充分的保溫，使過剩相充分溶解到固溶體中后快速冷卻，以得到過飽和固溶體的工藝，稱為固溶處理。由固溶處理所引起的時(shí)效稱為熱時(shí)效或淬火時(shí)效，而由冷變形所引起的時(shí)效則稱為應(yīng)變時(shí)效或機(jī)械時(shí)效。過燒的金屬或合金不能用熱處理及塑性變形加工的方法使其恢復(fù)。過熱的材料可以通過熱處理的方法使其恢復(fù)。再結(jié)晶時(shí)，金屬或合金沒有晶體結(jié)構(gòu)類型的變化。2. 重結(jié)晶固態(tài)的金屬及合金，在加熱（或冷卻）通過臨界點(diǎn)時(shí)，從一種晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶體結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，稱為重結(jié)晶。Ac3—為與平衡條件下的臨界點(diǎn)相區(qū)別，將在加熱時(shí)實(shí)際的A3溫度稱為Ac3。Ac1—為與平衡條件下的臨界點(diǎn)相區(qū)別，將在加熱時(shí)實(shí)際的A1溫度稱為Ac1。A3—表示亞共析鋼加熱時(shí)，先共析鐵素體完全溶入奧氏體的溫度，或冷卻時(shí)先共析鐵素體開始從奧氏體中析出的溫度。臨界點(diǎn)又稱為臨界溫度，是指鋼加熱或冷卻時(shí)發(fā)生相變的溫度。魏氏組織嚴(yán)重時(shí)會(huì)使鋼的沖擊韌性、斷面收縮率下降，使鋼變脆。這些在晶粒中出現(xiàn)的互成一定角度或彼此平行的片狀α—Fe，即為通常所稱的亞共析鋼的魏氏組織。下貝氏體與相同溫度的回火馬氏體強(qiáng)度相近，下貝氏體的性能優(yōu)于上貝氏體，有時(shí)甚至優(yōu)于回火馬氏體。上、下貝氏體只是形狀和碳化物分布不同，沒有質(zhì)的區(qū)別。在接近珠光體形成溫度所生成的組織叫“上貝氏體”，其特征為由晶粒邊界開始向晶內(nèi)同一方向平行排列的α—Fe片，處理片間夾著滲碳體顆粒，在金相組織中呈羽毛可對(duì)稱或不對(duì)稱。（6）貝氏體[ B ]貝氏體是過冷奧氏體在中溫區(qū)間（約250～450℃）相變產(chǎn)生的過飽和的鐵素體和滲碳體混合物。馬氏體具有很高的硬度（約為640～760HB），很脆，沖擊韌性低，斷面收縮率和延伸率幾乎近等于零。但因冷卻速度快，鋼中碳原子來不及擴(kuò)散，便保留了高溫時(shí)母相奧氏體的成分，因此馬氏體是鋼在奧氏體化后快速冷卻到馬氏體點(diǎn)之下發(fā)生無擴(kuò)散性相變的產(chǎn)物。（5）馬氏體[ M ]馬氏體是碳在α—Fe中的過飽和固溶體。珠光體在金相組織中，多為鐵素體和滲碳體相間排列的層片狀組織，片層一般稍彎曲。索氏體[S]：是奧氏體在600～650℃高溫分解的產(chǎn)物，硬度約為240～320HB，用高倍顯微鏡放大1000倍才能分辨Fe3C片。由于它們沒有本質(zhì)上區(qū)別，統(tǒng)稱為珠光體。珠光體的片間距取決于奧氏體分解時(shí)的過冷度，過冷度越大形成的珠光體片間距越小，強(qiáng)度越高。滲碳體的熔化溫度約為1600℃，%，硬度很高（約為＞700HB），脆性很大，塑性近乎于零。（3）滲碳體 [Fe3C]滲碳體是鐵和碳的化合物，又稱碳化鐵，常溫下鐵碳合金中的碳大部分以滲碳體存在。在727℃時(shí)，%，%。鐵素體性能接近純鐵，硬度低（約為80～100HB），強(qiáng)度比較低（抗拉強(qiáng)度一般為245MPa左右）；塑性好（伸長(zhǎng)率可達(dá)50%，斷面收縮率可達(dá)80%）。是鋼中比容最小的組織。奧氏體溶碳能力較大，在1147℃%。奧氏體塑性很高，具有韌性，耐磨性及加工硬化能力。鋼在熱處理過程中的組織變化，由兩個(gè)過程組成：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)和組織的珠光體、鐵素體或馬氏體等轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。由鐵碳合金狀態(tài)圖可知，隨著溫度的變化，鋼在固體狀態(tài)下能夠發(fā)生相變，與低碳鋼相關(guān)的固態(tài)相變溫度為G—S線和P—S—K線，分別稱為A3 線和A1線。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，熱處理過程是比較復(fù)雜的，可以由多次加熱和冷卻過程組成，但其基本工藝是由加熱、保溫和冷卻三個(gè)階段構(gòu)成的，溫度和時(shí)間是熱處理的主要因素。熱處理是將固態(tài)金屬及合金按預(yù)定的要求進(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。過共析鋼:%的鐵碳合金稱為過共析鋼，其常溫組織是珠光體P+滲碳體Fe3C；過共析鋼的碳含量增加，組織中的滲碳體增多，珠光體含量減少，塑性和韌性下降，但硬度卻隨之增加。珠光體是層片狀鐵素體與滲碳體組成的機(jī)械混合物，珠光體的硬度和強(qiáng)度較高，塑性也較好。滲碳體的硬度很高（約為＞700HB），而塑性和韌性幾乎為零，脆性極大。滲碳體是鐵和碳的金屬化合物，又稱碳化鐵，%，符號(hào)是“Fe3C”。在鐵碳合金系中，奧氏體僅存在于727℃以上的高溫范圍內(nèi)。奧氏體是碳溶于—鐵中的固溶體，用符號(hào)“A”表示。鐵素體的溶碳能力極差（%），在727℃%?！F或者—鐵都是體心立方晶格，前者是指溫度低于910℃的鐵，后者是溫度在1390～1534℃之間的鐵。Fe～Fe3C合金中的基本相結(jié)構(gòu)有：鐵素體、奧氏體、滲碳體。例如，鋼的含碳量低，其性質(zhì)是“強(qiáng)而韌”，而普通鑄鐵的含碳量高，其性質(zhì)是“脆而弱”。%稱為鑄鐵（生鐵）。%%稱為低碳鋼，硬度較低，塑性很好；%%的鋼叫中碳鋼，其硬度中等；%%的稱為高碳鋼，硬度很高，可制刀槍、模具等。純鐵是很軟的金屬，有銀白色金屬光澤。 鐵碳合金狀態(tài)圖： 通常把鋼和鑄鐵統(tǒng)稱為鐵碳合金，這是因?yàn)殇摵丸T鐵的成份雖然復(fù)雜 ，但都是由鐵和碳兩種元素組成的。當(dāng)溫度降至910℃時(shí)，面心立方晶格的—Fe又轉(zhuǎn)變成體心立方晶格的—Fe（910℃以下時(shí)）。根據(jù)純鐵冷卻曲線，純鐵液體從1534℃開始凝固后所得到的是體心立方晶格的鐵，稱為—Fe（1534～1390℃）。金屬的同素異晶轉(zhuǎn)變與液態(tài)金屬的結(jié)晶很相似。液體中的原子不斷產(chǎn)生新的晶核，并不斷長(zhǎng)大，直到所有的晶粒長(zhǎng)大到相互接觸，結(jié)晶即告結(jié)束（）。由于細(xì)晶粒組織具有良好的機(jī)械性能，通常總是希望得到細(xì)晶粒組織，這可以通過熱處理的方法來達(dá)到。過冷度的大小