《金属材料基础》PPT课件.ppt

锅炉压力容器压力管道检验员考 核 培 训,金属材料基础,四川省特种设备检验研究院,压力：垂直作用于物体表面单位面积的力。MPa（N/mm2）,2.应力：断面上单位面积承受的力。F/S N/mm2,3.压应力材料抵抗压缩的能力。,4.剪切应力F/S S剪切面积 材料抵抗剪切的能力。 剪应力F/S,一、金属材料的性能： 包括使用性能和加工工艺性能两个方面。,使用性能物理、化学和力学性能。 物理性能密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性、电阻率、弹性模量、泊松比等。,化学性能抗氧化性、耐腐蚀性。 氢腐蚀 奥氏体钢的氯离子敏化腐蚀 氧腐蚀 碱腐蚀和垢下腐蚀 应力腐蚀。 力学性能强度、塑性、韧性、硬度和断裂力学等。,加工工艺性能材料承受各种冷、热加工的能力。 冷加工：切削性能等。 达到规定的几何形状和尺寸，公差配合，表面粗糙度等的要求。 热加工：铸造性能、压力加工性能、焊接性能、热处理等。,材料力学性能： 、强度：金属抵抗永久变形和断裂的能力 强度指标： Rm（b）抗拉强度 Reh（s）上屈服强度 Rel（s）下屈服强度,s,b,0,持久强度： 材料在规定温度下，达到规定时间而不断裂的最大应力。 700 b/1000,蠕变强度： 材料在规定温度下，引起试样在一定时间内蠕变总伸长率或恒定蠕变速率不超过规定值的最大应力。 450 0.2,试验温度：700 持久时间：100000h,试验温度：450 0.2%残余伸长,塑性：,材料在载荷作用下，断裂前发生不可逆永久变形的能力。 塑性指标： A（5、10）伸长率 Z（ ） 断面收缩率,韧性：,材料在外加载荷作用下断裂时消耗能量大小的特性。（速度、温度、应力） 冲击韧性指标： Ak冲击功 Aku u型缺口 Akv v型缺口,符号为Akv，单位焦耳， 代表材料韧性的一个指标。韧性的反面即脆性。承压类钢制特种设备其母材和焊缝的冲击功一般要求2741J。 脆性材料5延伸率很小，冲击功Akv很小，如铸铁。 塑性材料5延伸率、冲击功Akv适当，如承压类钢制特种设备其母材5 在1725间。,冲击试样截面尺寸： （1）1010 510（mm） （2）试样规格不同，相同材料其值无可比性。 冲击功与冲击韧性： （1）冲击功（J） （2）冲击韧性（J/mm2）,硬度：,材料抵抗局部塑性变形或表面损伤的能力。 硬度与强度有一定关系： 硬度 强度耐磨性,硬度指标： HB 布氏 测钢球压入的压痕,HR 洛氏 测压入的深度,HL 里氏 测钢球反弹的速率,弯曲：,评价材料、焊缝及热影响区等综合抗弯曲能力（塑性和不同区域协调变形的能力） 弯曲半径：b=2a3a 弯曲角度： （面弯、背弯、侧弯） 1800 900,GB713-2008,（六）疲劳材料在循环应力和应变作用下，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程。 高周疲劳经105以上循环次数而产生的疲劳。 低周疲劳经102105塑性应变循环次数而产生的疲劳。 热疲劳温度循环变化产生的循环热应力所导致的疲劳。 腐蚀疲劳腐蚀环境和循环应力（应变）的复合作用所导致的疲劳。,疲劳曲线图,有害元素： S （硫）：有害元素 ，热脆倾向增加 P （磷）：有害元素 ，冷脆倾向增加 形成低熔点化合物，使塑性、韧性下降。 微量元素Re、稀土元素，综合力学性能有所提高。,组织结构、晶粒度及供贷状态等。 常见的显微组织： 奥氏体（A）强度硬度不高，塑性韧性很好，无磁性。 铁素体（F）强度硬度低，塑性韧性好。 渗碳体（Fe3C） 硬而脆，随C%增加，强度硬度提高，而塑性韧性下降。,珠光体（P）性能介于F与Fe3C之间。 马氏体（M）具有很高的强度和硬度，但很脆；延展性差，易导致裂纹。 魏氏组织粗大的过热组织，塑性韧性下降，使钢变脆 。 带状组织双相共存的金属材料在热变形时沿主伸长方向呈带状或层状分布的组织。,晶粒度： 常见18级。8级细小而均匀、综合力学性能好。 热轧、调质、正火状态供货，以正火状态组织性能最好。,加工工艺对组织性能影响 冷作变形会带来纤维组织、加工硬化及残余内应力。 热变形会提高材料塑性变形能力及降低变形抗力。(如热压封头、热卷厚壁筒节),三、金属材料分类(以钢材为主)：,1、按化学成分分类： 碳素钢：简称碳钢。除铁、碳外主要含有少量Si、Mn及P、S等杂质，这些总含量不超过2%，按含碳量不同分为： 低碳钢含碳量小于0.25% 中碳钢含碳量等于0.25%0.6% 高碳钢含碳量大于0.6%,合金钢：碳钢所含元素外，还含有其它一些合金元素：Cr、Ni、Mo、W、V、B、Nb等，按合金元素含量不同分类： 低合金钢含量小于5% 中合金钢含量等于5%10% 高合金钢含量大于10%,按用途分类： 结构钢碳钢、低合金钢等。 工具钢 特殊用途用钢不锈钢、耐热钢、磁钢等。,按冶炼中的脱氧方式分类： 沸腾钢 F 镇静钢 Z 半镇静钢 b 特殊镇静钢 TZ,按品质分类：P、S杂质含量分类： 普通钢 优质钢 高级优质钢 A 特级优质钢 E,（四）钢的牌号,碳素钢： Q235-AF Q:钢材的屈服强度 235：屈服强度值 A:质量等级(BCD) F:钢的脱氧程度 20g(Q245R) 20：含碳量0.2% g：锅炉用钢 20R(Q245R) 20 ：含碳量0.2% R：容器用钢,低合金钢： 16MnR（Q345R） 16：含碳量0.16% 锰：量约为1% : 容器钢 L360NB： L -管线钢 360-屈服强度等级为360MPa N - 交货状态(形变正火状态) B - 有冲击韧性和无损检测的要求,（五）锅炉压力容器常用材料标准,GB6654压力容器用钢板 GB713 锅炉用钢板 GB713-2008 锅炉和压力容器用钢板 GB3531低温压力容器用低合金钢钢板 GB8163 输送流体用无缝钢管 GB9948石油裂化用无缝钢管 GB3087低中压锅炉用无缝钢管 GB5310高压锅炉用无缝钢管,钢板：,注：锅炉钢板增加时效冲击和高温拉力,钢管：,注：G高压管,锻件：,JB47262000压力容器用碳素钢和低合金钢锻件 JB47272000低温压力容器用低合金锻件 JB47282000压力容器用不锈钢锻件,压力容器对材料的要求：,C（碳） 0.25；特殊C0.45； S（硫）0.020（原0.03%） ； P（磷） 0.030（原0.035%） ； Q235,锅炉对材料的要求,镇静钢； 伸长率 518（20）； 碳素钢、碳锰钢 AkV27J （20）； 钢板：,材料验收,1、材质证书审查： 1）真实性： 制造许可证； 选用标准是否正确； 数据是否被涂改； 是否有供应商和经办人的鲜章。 2）实物与证书的一致