合金钢耐热钢有色金属

合金钢――合金元素对钢的影响合金元素在钢中的存在形式

•溶入铁素体中形成固溶体11/21/2023

·合金渗碳体，如(Fe,Mn)3C；

·特殊碳化物，如Cr7C3、MoC、WC、VC、TiC

。

稳定性，熔点、硬度比Fe3C高得多，显著提高钢的强、硬度→弥散强化•

形成非金属夹杂、形成化合物、自由存在•形成碳化物11/21/2023合金元素对铁碳合金相图的影响铁—碳—锰相图11/21/2023铁—碳—铬相图11/21/2023合金元素对钢热处理的影响对奥氏体形成过程的影响对奥氏体化的影响对A晶粒度的影响对过冷奥氏体转变的影响对回火转变的影响↑回火抗力产生二次硬化影响高温回火脆性11/21/2023•合金钢的分类•

合金钢的编号方法11/21/2023合金结构钢普通低合金钢渗碳钢调质钢弹簧钢滚动轴承钢

11/21/2023合金工具钢双头钻铣刀高速钢刀具刃具钢

•低合金刃具钢

•高速钢

量具钢模具钢11/21/2023量具钢11/21/2023特殊性能钢磁钢•硬磁材料→磁滞损失大、Hc大→难磁化、难退磁→永久磁铁•软磁材料→磁滞损失小、Hc小→易磁化、易退磁不锈钢•金属的腐蚀与反腐蚀◆化学腐蚀：金属在非电解质中的腐蚀，如金属高温时的氧化，钢的脱碳◆电化学腐蚀：金属在电解质中的腐蚀，如金属在常温下的氧化

11/21/202311/21/2023阴极保护法防腐效果很好，且简单易行很多电厂中对各类储罐、循环水系统管道、消防水箱、燃油箱、凝结水箱等设备采用了阴极保护法（牺牲阳极）防腐阳极用单芯电缆与被保护结构连接，电缆和阳极之间采用环氧树脂绝缘11/21/2023常用不锈钢铬不锈钢

•F不锈钢：如1Cr17，化工设备、食品工业

耐氯化物应力腐蚀破裂

•M不锈钢：如1Cr13用于汽轮机叶片；

3Cr13做手术器具及刀具

M不锈钢主要用于要求高硬度部件(耐磨零件、弹性元件、切削工具),以及在弱腐蚀性介质中使用。

铬镍不锈钢

•A不锈钢：如1Cr18Ni9Ti用于化工、食品、医疗行业11/21/2023•铁素体—奥氏体双相不锈钢

抗氯化物应力腐蚀性能、抗孔蚀和晶间腐蚀性能优于奥氏体不锈钢•沉淀硬化型不锈钢既能保持奥氏体不锈钢优良的焊接性能，又具有马氏体不锈钢的高强度。它是在最终形成马氏体后，经过时效处理析出碳化物和金属间化合物产生沉淀硬化。具有很高强度，耐蚀性和一般不锈钢相同。11/21/2023耐磨磨损―两物体作相对运动时，物体表面物质不断损耗或产生塑性变形的现象磨损的类型

•粘着磨损

•磨料磨损

•疲劳磨损

•腐蚀磨损冲蚀――电厂中的风机叶片和输灰管道气蚀――水电站中的水涡轮及火电厂的水泵11/21/2023高锰钢――耐磨钢

水韧处理

低合金耐磨钢――冲击不大、应力较小时其他耐磨材料11/21/2023耐热钢

◆热强性：高温下保持足够的强度的品质

◆热稳定性：高温下保持化学稳定性（耐腐蚀、不起皮）的品质火电厂热力设备中很多零部件是在高温、高压和腐蚀介质中长期工作的。因此，这些零部件需用耐热钢制造。此外，耐热钢还用来制造汽车和飞机发动机的排气阀，化学热处理设备中的耐热构件等。11/21/2023耐热钢的高温性能高温对钢材强度的影响

兰脆：铁及其合金在200～300℃时的强度比室温时高，其脆性也比室温时大的现象

◆金属强度由晶内强度和晶界强度组成

11/21/2023蠕变工程材料常用“蠕变极限”和“持久强度”来表示其蠕变强度。11/21/2023蠕变强度通常有两种表示方法。一种方法是以一定的工作温度下引起规定的第二阶段蠕变速度的应力值来表示热力设备零部件用钢中规定的蠕变速度，一般是或蠕变极限就相应写成或。有时也以或表示在温度t时的蠕变极限，单位是MPa。5-101´s11/21/202311/21/2023过热器连接管接头处容易出现裂缝而发生漏气等事故。此为蠕变所致。

泵轴热处理时要“尺寸效应”。调质和固溶热处理后变形允许校直，但必须进行低于回火温度20－50℃（固溶处理在400℃以下）保温2－6小时高温除应力退火。需要镀铬的泵轴在镀后必须经过200±10℃，保温2－4小时的低温除氢处理。11/21/2023持久强度:是选用锅炉和汽轮机零部件用钢的重要技术指标应力松弛――剩余应力

11/21/2023在高参数大功率火力发电设备中，用于高压管法兰、阀门和汽轮机缸体结合面上的紧固螺栓，由于承受较高的工作温度，因而在长期运行中会发生应力松弛现象。

25Cr2MoV,25Cr2Mo1V11/21/2023耐热钢的化学稳定性耐蚀

◆

腐蚀损坏的形式

•均匀腐蚀

•局部腐蚀

晶间腐蚀、点腐蚀、穿晶腐蚀11/21/2023电厂常见的腐蚀损坏类型蒸汽腐蚀烟气腐蚀――硫腐蚀垢下腐蚀苛性脆化应力腐蚀腐蚀疲劳20钢水冷壁管氢脆爆管的宏观及微观组织11/21/2023对产生腐蚀疲劳的零部件进行分析时，发现其裂纹多为穿晶性的，端部圆钝内有灰色腐蚀产物，断口为带有疲劳特征的脆性断面。20号钢省煤器管子腐蚀性热疲劳损坏的实物照片20号钢省煤器管子腐蚀性热疲劳损坏的显微组织11/21/2023提高钢耐腐蚀性能的方法表面生成致密氧化膜↑钢的电极电位钢组织形成单相固溶体――F、A11/21/2023耐热钢的组织稳定性碳化物的球化球化的概念及危害球化的原因－能量降低球化的监督石墨化固溶体中合金元素的贫化西德的10CrMo910主蒸汽管道用12Cr1MoV钢原始状态700×12Cr1MoV钢运行85672h后球化100011/21/2023耐热钢中的合金元素及其作用耐热钢的强化原理

●固溶体强化

●晶界强化

●碳化物的弥散强化合金元素的作用耐热钢的分类

11/21/2023经淬火、回火后使用，得到回火马氏体或回火索氏体主要元素是Cr、Mo、Si等。Cr13+W、Mo(强化基体的合金元素）

+V、Ti、Nb(强碳化物形成元素）4Cr9Si24Cr10SiMo1Cr131Cr11MoV马氏体型耐热钢奥氏体型耐热钢高温强度比马氏体型耐热钢要高，工作温度：650~700℃；抗氧化性能好；良好的塑性变形性能和焊接性能，但切削加工性能不好。1Cr18Ni9Ti4Cr14Ni14W2Mo<300℃：普通结构钢；300~600℃：P-M型耐热钢600~800℃：A型耐热钢；800~1000℃：镍基合金1000℃以上：钼基合金和金属陶瓷11/21/2023Ch6有色金属——铝及其合金除黑色金属(钢、铁)以外的所有金属。分类重金属(密度＞3.5);Cu、Ni等。轻金属(密度＜3.5);Al、Mg等。贵重金属;Au、Ag、Pt等。稀有金属;W、Ti、Ra、Nb等。半金属;Si、Te、B等。11/21/2023一、工业纯铝特点:密度小；导电及导热性能好；抗大气腐蚀性好；塑性高;强度低；无磁性；无打击火花；加工工艺性好等。牌号：旧代号：L1L2L3······四位数字牌号：107010601050铝及其合金11/21/2023加Cu、Si、Mn、Mg、Zn等铝合金11/21/2023固溶、时效强化退火回归铝合金的热处理固溶处理：

将铝合金加热至α单相区恒温保持，然后快速冷却。时效处理自然时效人工时效时效处理：固溶处理后的铝合金强度随时间而变化的现象。11/21/2023含4%Cu的铝合金自然时效曲线11/21/2023含4%Cu的铝合金的人工时效曲线*过时效：时效温度过高合金软化11/21/2023形变铝合金的退火:

*消除应力,硬度不变。*消除加工硬化,降低硬度,便于冷塑性加工。铸造铝合金的退火:

消除应力;

均匀成分;退火时间温度加热200～270℃水淬时效组织原淬火组织

回归：（人工）时效的铝合金再经固溶后性能恢复的现象（塑性改善，强度下降）11/21/2023铝及其合金的应用在各种航天器上也大量使用铝合金，目的自然是减轻其自重，以能携带更多的科学实验仪器。我国第一颗人造地球卫星东方红I号”的外壳，就是全东方红I号人造卫星阿波罗II号宇宙飞船部用铝合金制成的,美国“阿波罗Ⅱ号”宇宙飞船使用的金属材料中,75%以上是铝合金。11/21/2023Alalloys11/21/2023飞机翼梁(腹板为硬铝合金)铸铝活塞(裙部为铝硅合金)超硬铝合金(LC)铸造铝–硅合金:铸造性能好,是最常用的铸铝合金11/21/2023铝硅合金变质处理变质剂：

2/3NaF+1/3NaCl组织变化：细化硅晶体性能变化：

强度提高、塑性改善ZL102未变质ZL102变质11/21/2023铸造铝–铜合金(ZL201～ZL203):

有较高的强度、塑性及耐热性,但铸造性能和耐蚀性较差。

铝铜合金铸造组织(化染)210×汽缸头11/21/2023铸造铝–镁合金(ZL301、ZL302):

有较高的强度、韧性及耐蚀性,但铸造性能和耐热性较差。

铝镁合金铸造组织(化染)150×鼓风机用密封件(ZL102)及抗空架件(ZL301)11/21/2023铸造铝–锌合金(ZL401、ZL402):

具有良好的铸造性,经变质处理和时效处理后,强度高,但耐蚀性差。大型空压机活塞(ZL401)11/21/2023铜及其合金工业纯铜：紫铜（紫红色），具有面心立方晶格性能特点:密度大;导电及导热性能好;抗大气腐蚀性好;塑性高;强度低;无磁性;无打击火花;加工工艺性好纯铜组织金相图11/21/2023黄铜：Cu-Zn系合金

●普通黄铜●特殊黄铜：在普通黄铜基础上，加入Al、

Mn、锡、Si、Pb等元素的黄铜青铜●锡青铜→耐磨、耐蚀件●无锡青铜――特殊青铜

◆铝青铜◆铍青铜◆铅青铜白铜11/21/2023黄铜的力学性能与含锌量的关系11/21/2023常用的黄铜金奖黄铜---H90弹壳黄铜---H70(H68)日用黄铜---H62(H59）法兰阀闸阀冷凝器管易切削黄铜---HPb59-111/21/2023青铜习惯上把青铜分为锡青铜和无锡青铜两大类。工业上应用的锡青铜，其含锡量一般在3%~14%范围内；用于压力加工的锡青铜，其含锡量不超过6%~7%；用于铸造的锡青铜，含锡量一般为10%~14%。11/21/2023无锡青铜除锌锡以外，其他元素与铜的合金称无锡青铜。无锡青铜也叫做特殊青铜。1．铝青铜铝青铜中的含铝量约为5％一l0％，这种青铜的价格低廉，强度、硬度和韧性均比黄铜和锡青铜高，井可通过淬火和回火进行进一步强化。铝青铜的化学稳定性比纯铜、黄铜还要好。铝青铜在盐酸、磷酸、有机酸的稀溶液、乳酸、海水以及大气中能耐腐蚀；但是，由于碱会破坏铝青铜的保护膜(A12O3)，所以不能用铝青铜制造在碱溶液中工作的零件。铝青铜主要用来制造耐磨抗蚀的零件，如重要的弹簧、泵、齿轮、蜗轮、轴套等。海边的火电厂曾试用铝青铜制造冷凝器管