金属材料基本知识课件(一).ppt

1、金属材料基础，钢材分类，金属材料基础，一，GB/T150.2压力容器-材料，钢材热处理，范围，总则，二，1，螺柱合金钢分为低合金钢(合金元素总量10%以下)和高合金钢(合金元素总量10%)。2、按用途分类：可分为建筑和工程用钢、结构钢、工具钢、特殊性能钢、专业用钢(如压力容器用钢)。3.根据质量分为普通钢、优质钢、高级优质钢、特级优质钢。4.可以根据冶炼方法分类。可以按炉别(如氧气电炉钢和电炉钢)、脱氧程度(如安定钢、半安定钢、沸腾钢)和浇注制度(如铸钢和铸钢)分类。5，金相组织分类：可以根据退火状态的钢、净化状态的钢等进一步分类。也就是说，钢的金属组织(如低温压力容器用低合金钢16MnDR)

2、是要求正常火灾状态下交货的钢，金属组织(金属组织)必须是铁氧体珠光体的组织。我国压力容器用钢按照GB/T150中引用的钢材标准分为碳钢(Q235系列、Q245、20等)、低合金钢、高合金钢(不锈钢和耐热钢)。低合金钢包括：低合金高强度钢(Q345R、Q370R等)、低温钢(16MnDR、15MnNiDR、15MnNiNbDR、09MnNiDR等)、中温抗氢钢(15CrMoR、)高强度可调钢板必须点火，高温化处理，以确保所需的力学性能。(威廉莎士比亚、回火、钢、钢、钢、钢、钢、钢、钢)不锈钢板大部分都需要溶液处理，以改善耐蚀性。具体的热处理工艺包括退火、净化、火、火、回火、回火、曹征、溶液、稳定

3、。1 .退火将钢加热到高于或低于Acl(加热时珍珠岩转换为奥氏体的起始温度点)温度的温度，并保温一段时间(压力容器通常用钢零件的退火加热到Acl点以下)，然后缓慢冷却(通常用炉子冷却)。这种热处理过程称为退火。根据工艺特性，退火可以分为完全退火、低温退火、球形退火、等温退火和扩散退火。低温退火在Acl点以下进行，主要是为了消除钢的残余应力，稳定尺寸，消除冷硬化，降低硬度。低温退火也称为应力退火，是压力容器制造中最常用的热处理方法。退火的主要目的是(1)降低钢的硬度。(2)改善或消除毛坯铸造、锻造和焊接时产生的成分或组织的均匀性。(3)消除内部应力，稳定大小。(4)晶粒细化，改善钢中碳化物的形态

4、和分布(完全退火)。2 .净化是将钢铁加热到Ac3(加热时珠光体转变为奥氏体的终止温度)以上30 50以上的温度，保温一段时间，然后在空气中冷却的热处理工艺。净化的主要目的：(1)晶粒细化，提高钢材韧性，稳定钢材的力学性能(2)获得要求的金相。3 .淬火是将钢加热到Ac3(加热时珠光体转变为奥氏体的最终温度)以上的温度，保温一段时间，用奥氏体制成，然后迅速冷却，获得凝固组织。例如马氏体网站组织的热处理工艺。淬火的主要目的是(1)提高钢的强度和硬度。例如15CrMo和12Cr2Mo1钢锻件，其淬火的强度和硬度高于净化后的强度。(2)可提高特定特殊钢的力学和化学性能。在压力容器钢水的情况下，淬火的

5、钢通常会持续高温化，以达到预期的最佳性能。4。淬火后的钢加热到小于加热时珠光体转变为奥氏体的起始温度点(Acl)的温度，保温一段时间，然后以恒定速度冷却到室温的热处理过程称为回火。回火的主要目的是：(1)消除淬火或净化后产生的热应力和组织应力，降低脆性以防止变形和开裂。(2)急冷或净化后，将硬化组织(马氏体网站、贝氏体等)转变为更稳定的组织，获得所需的综合力学性能。(3)徐璐在不同的温度下点火，徐璐得到不同的组织和性能。因此，可以选择不同的回火温度，在淬火或净化后调整钢的力学性能。5 .调质通常将淬火后高温回火的组合热处理工艺称为淬火回火处理，这种处理获得了07MnCrMoVR和07MnNiM

6、oVDR钢板等回火烧结组织，展示了良好的综合力学性能。6.溶液奥氏体不锈钢加热到10001100，保温一定时间，然后迅速冷却，获得单相奥氏体组织的工艺方法称为溶液处理。这种处理过的奥氏体不锈钢具有一定的强度、高韧性和优良的耐蚀性。7.稳定化将含有Ti、Nb等稳定元素的奥氏体不锈钢加热到850950绝热，然后在一定时间后通过水冷、液体冷却或空冷加热，稳定元素Ti、Nb、钢的碳形成TiC和NbC，提高改善钢的内定间腐蚀等的能力。8，压力容器的一般热处理：压力容器行业根据目的，将常用的热处理方法分为焊后热处理、除氢处理、提高力学性能热处理和力学性能恢复热处理四类茄子。8.1焊接后热处理过大的焊接热应

7、力加快了现有缺陷的扩大、新缺陷的发生和压力容器的应力状态障碍。过多焊接残余应力的存在也可能引起应力腐蚀开裂。焊后热处理目的：消除或减少焊接残余应力和冷化硬化，提高接头耐脆性，改善焊接接头的塑性和韧性，提高应力腐蚀耐受度，稳定焊接零部件的形状，避免或减少焊后加工和使用过程中的变形，从而在焊接过程中将氢扩散出去。对于安全要求高的压力容器，焊后热处理可以提高安全性。但是，焊接后热处理温度过高或保温时间过长，焊接金属的碳化物聚集和粗糙，力学性能、蠕变强度、冲击韧性下降。焊接应力大小通常与材料、钢厚度、预热温度等三个茄子元素相关，GB150.4是根据不同材料、厚度和预热温度设置压力容器需要焊后热处理的条

8、件。此外，还必须考虑分割隔板焊接的碳钢和低合金、介质环境(如湿硫化氢应力腐蚀环境)等结构因素。GB150规定，如果容器及其压缩元件满足以下条件之一，则应进行焊后热处理，焊接后热处理应包括压缩元件和未压缩元件的连接焊接：(A)A类、B类焊接接头符合以下条件：注意事项：对于异种钢熔接接合，请根据热处理决定是否执行熔接后热处理。(b)具有应力腐蚀倾向的容器。(C)用于容纳剧毒或危险性高的介质的容器。(D)除非设计文件另有说明，否则奥氏体不锈钢、奥氏体-铁素体不锈钢焊接接头可以不热处理。，8.2除氢热处理：危险：氢进入金属后会对金属力学性能造成严重损伤，溶于晶格的氢会导致可塑性、韧性下降，甚至裂纹。破

9、坏前容器外观没有可见变形，破坏容易突然产生金属碎片，在低应力情况下发生，也称为低应力破坏，因此危险性大。来源：金属中的氢可在制造过程中吸收。例如，在焊接时，氢可溶于液态金属，冷却后未能及时逸出，留在焊接中，焊接时氢可来自焊接材料的水分。因此，焊接材料库必须安装除湿器，使用焊接材料之前，要严格干燥，放入热水瓶。氢也可能来自焊接环境的水分，因此GB150.4规定，如果雨、雪环境或相对湿度超过90%，没有有效的保护措施，禁止焊接是焊条选择低氢型的原因。金属中的氢可能在材料长期高温的氢环境中使用，氢逐渐被金属吸收。8.2除氢热处理：延迟裂纹：由于氢导致焊接接头开裂，通常发生在焊接后几小时到几天内，因此

10、称为延迟裂纹。并非所有金属焊接都会引起延迟裂纹，它与材料的强度水平和化学成分有关，只能发生在强度水平高的低合金钢中。(Cr-Mo钢，18MnMoNbR)移除：已证明熔接后及时热处理可以消除过度的熔接应力，并可以从熔接接合中逸出扩散氢。GB150.4提供了焊接后需要除氢处理的容器(例如，焊接后立即热处理，防止除氢)。8.3力学性能改善热处理：由于钢铁厂的热处理技术水平优于容器制造厂，因此这种热处理一般在钢铁厂进行。但是，制造工艺和质量控制的要求是，当材料供应的热处理状态与使用状态(即设计要求)一致时，在整个设备制造过程(主要是热整形、热处理等)中，供应时的热处理状态将渡边杏受到破坏。否则，必须再

11、次进行热处理。例如，以淬火回火状态(如热整形(热轧辊/热冲压)供应的钢，其加热温度超过原始回火温度，从而破坏钢供应时的热处理状态。牙齿钢的化学成分没有变化，但金属组织和性能完全变化，使用时可能会产生危险。使用对温度非常敏感的材料(如调质钢)时，制造商必须慎重。特别要慎重考虑钢板卷、磁头整形能力。8.4力学性能热处理恢复：目的：恢复加工硬化减少的可塑性、韧性，确保压力容器的质量和安全。塑性、韧性下降与相对变形量和钢材种类有关，GB150等标准是区分牙齿两个茄子指标是否需要还原力学性能热处理的条件。相对变形量是钢厚度与圆柱内径的比率，比率越大，材料加工硬化越严重，可塑性、韧性指标越差。磁头形成时的

12、变形量比桶大得多。ASME标准是纤维伸长，在GB150.4中，冷变形率测量磁头形成时的变形量。从而作为判断磁头冷却后是否需要进行还原力学性能热处理的指标。恢复力学性能热处理可以消除应力退化、净化、净化、火焰。标准没有具体规定，但国内采用了很多预应力退化。如有必要，可将还原力学性能热处理与焊后热处理相结合。如GB150中所述，如果成型物的变形率超过以下要求，则应保持整形后退化或溶液处理恢复材料的性能：1使用钢板冷成型的压缩元件(例如，如果应变超过下表的范围并满足以下条件之一，则必须在整形后热处理):1)具有剧毒的容器，作为极度或极危险的介质；2)应力腐蚀容器；3)碳钢、低合金钢的整形前厚度大于1

13、6mm。4)碳钢、低合金钢在整形后薄10%以上。5)碳钢、低合金钢、材料要成为冲击试验者。2、分步冷整形时，如果没有进行中间牙齿处理，整形部件的应变率为各个分步整形应变的总和。如果进行中间热处理，则分别计算中间热处理前后整形零件的应变总和。3.如果需要消除温度整形工件的变形残余应力，可以参考第一个冷成形工件的热处理条件和要求。4、热整形或温度成型改变材料供应热处理状态时，需要再次执行热处理以恢复材料供应热处理状态。8.5。奥氏体感应及一般热处理奥氏体感应现象：奥氏体不锈钢在450850(感应温度)下长期停留，在晶界析出铬的碳化物，使晶界附近铬含量减少，用于可能引起晶间腐蚀的电解质时，会引起晶间

14、腐蚀。晶间腐蚀是奥氏体不锈钢中最常见、最危险的破坏形式。对具有晶间腐蚀要求的不锈钢，必须通过试件的晶间腐蚀实验验证工件的晶间腐蚀性能。1)。稳定处理：包含稳定元素(Ti、Nb等)的奥氏体不锈钢，在850900中加热，保温一定时间，通过空冷形成碳稳定元素和碳化物，均匀扩散奥氏体晶体内元素，提高结晶间腐蚀阻力的处理方法。2)。固体溶解处理：将奥氏体不锈钢加热和保温到约1100的高温，使所有碳化物充分溶解到奥氏体中，然后以更快的速度冷却，使碳化物完全溶解到奥氏体体内均匀的单向组织中，提高结晶间腐蚀性。(GB150.2中规定的奥氏体不锈钢被引向溶液状态。)、零点样本的长度。2。杨氏模量物体的形状和大小

15、会随着拉或压的外力而变化。如果外力不大，在去除外力后，物体会回到原来的形状和大小。此时物体处于弹性变形阶段，其变形称为弹性变形。在弹性变形阶段，应力和应变之间的关系是线性关系，符合胡克定律。即=E，表达式中，E是一个常数，即弹性系数，表示弹性变形阶段应力和变形的比率。3 .临界点某些成分的合金在加热或冷却过程中从一个相(组织结构)转换到另一个相(组织结构)的开始或结束温度，钢常用的临界点是Ac1:加热时珠光体转换到奥氏体的开始温度。Ar1:冷却时奥氏体转变为珠光体的最终温度；Ac3:加热时珠光体转变为奥氏体的最终温度；Ar3:冷却时奥氏体转变为珠光体的起始温度。4，钢晶粒大小，金属内部由许多晶粒组成，晶粒大小由单位体积内的晶粒数表示，数量越多，晶粒大小越小。一般来说，粒子越小，强度和硬度越高，可塑性、韧性越好。因此，通过添加合金元素(钒、铌等)、标准化热处理等多种茄子方法细化晶粒。，1拉伸时的力学性能拉伸测试是压力容器用金属材料的力学性能测试中最常见的实验方法，即在一定温度和静态载荷下沿轴拉伸样品，以了解