电站锅炉金属材料金属技术监督基础知识-2011.ppt

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1、电站锅炉金属材料金属技术监督基础知识中国特种设备检测研究院钱公一、金属学及热处理基本知识•金属学基本概念金属学就是研究金属和合金的性能与它们内部结构之间的关系，以及影响金属与合金组织和性能的因素的一门科学。•常见合金元素对电站锅炉用钢性能的影响C、Cr、Mo、W、V、Ni、Nb、Ti、B和稀土元素（Re）、Si和Al。•晶体与晶体结构•铁的几种基本固态项α铁、β铁、γ铁、δ铁。•晶粒和晶界•钢中晶界的特殊性晶界比晶粒容易被腐蚀；晶界的熔点比晶粒低；当金属内部发生相变时，晶界是优先成核的部位；原子在晶界上扩散比晶粒内快；晶界对晶粒的滑移变形起阻碍作用，晶界不易产

2、生塑性变形；晶界处容易聚集与晶粒元素不同的其他杂质元素的原子。•等强温度Tθ晶界强度和晶粒强度相等时的温度称为等强温度Tθ。•金属材料的塑性变形及再结晶加工硬化：金属在塑性变形后，金属的强度和硬度会升高，塑性和韧性会降低，这种现象称为加工硬化（或冷作硬化）。再结晶过程：将经冷加工变形后的金属部件加热到适当温度并保温后，金属内形成新晶粒并长大，从而获得没有内应力和加工硬化的组织的软化过程，称为再结晶过程。•钢及铸铁中的几种基本组织铁素体：碳原子溶于体心立方α—Fe中形成的间隙固溶体。以α或F表示。渗碳体：晶体结构属正交系，化学式为Fe3C的金属化合物，是钢和铁中

3、常见的固相，在合金钢中为合金渗碳体。奥氏体：碳原子溶于面心立方晶格γ—Fe中所形成的间隙固溶体，以A表示。珠光体：由铁素体和渗碳体所组成的机械混合物，通常呈片层状相间分布。以P表示。索氏体：过冷奥氏体在600℃～650℃左右分解所形成的珠光体，其片层较薄。以S表示。屈氏体（或托氏体）：过冷奥氏体在650℃～550℃左右分解所形成的珠光体，其片层极薄。以T表示。贝氏体：钢铁奥氏体化后，过冷到珠光体转变温度区与Ms之间的中温区等温，或连续冷却通过这个中温区时形成的组织。按照组织形式和形成温度不同，分为上贝氏体和下贝氏体。上贝氏体中铁素体呈羽毛状，羽毛之间分布有片装

4、和棒状的渗碳体。下贝氏体为针状的铁素体上分布有大量的渗碳体。贝氏体中的铁素体含有较多的（或过饱和的）碳，以B表示。马氏体：钢铁或非铁金属中通过无扩散共格切变型转变所形成的产物。以M表示。莱氏体：钢铁或高碳高合金钢中由奥氏体（或其转变产物）与碳化物（包括渗碳体）组成的共晶组织。以L表示。石墨：碳的一种同素异构体，晶体结构属于六方晶系，是铸铁中常出现的固相，其空间形态有片状、球状、团絮状、蠕虫状等。其中以片状对金属的危害最大。•铁碳平衡图平衡图也叫相图或状态图，是表示合金体系在平衡状态时各相区温度和成分极限的图解。一般最常用的平衡图是二元系的平衡图。二元系的平衡图

5、以纵坐标表示温度，横坐标表示合金的成分。知道了合金的成分和温度，就可以在平衡图上找到相应的平衡状态下的组织，并可用杠杆定律求出两相区相的相对量。从平衡图上也可以知道一定成分的合金在冷却过程中相的变化。铁碳平衡图是铁和碳的二元系相图。严格来说，铁碳平衡图应当是铁和石墨的平衡图。而我们应用最多的是含碳量6.67％以下的富铁部分平衡图，而且是铁和化合物Fe3C的一种平衡图。因此，虽然铁碳平衡图有Fe－C和Fe－Fe3C两种，但实际上都把Fe－Fe3C系的平衡图称为铁碳平衡图。包晶反应：所谓包晶反应即由一个固相和一个液相反应成为一个固相的反应。共晶反应：所谓共晶反应即

6、由一个液相反应成两个固相的反应。共析反应：所谓共析反应即由一个固相反应成两个固相的反应。杠杆定律：当测定各相的相对量时，可先通过已知点做水平线，此水平线在该已知点和决定相成分之间的线段长度与这些相的重量成反比。点的符号温度（℃）含碳量（％）说明A15340纯铁的熔点B14930.51包晶反应时液态合金的浓度C11474.3共晶点D~16006.67渗碳体的熔点E11472.06碳在γ铁中的最大溶解度F11476.67渗碳体G9210α铁－γ铁同素异形转变点H14930.10碳在δ铁中的最大溶解度J14930.16包晶点K7236.67渗碳体M7690磁性转变点

7、N13900γ铁－δ铁同素异形转变点O769~0.5磁性转变点P7230.02碳在α铁中的最大溶解度S7230.8共析点Q100~0.008碳在α铁中的溶解度应用举例1：应用举例2：•钢的热处理正火:将钢加热到Ac3或Acm以上30℃～50℃,使钢全部奥氏体化，并保温一定时间，随后在空气中冷却，使之得到珠光体型组织的热处理。正火目的：①、细化晶粒，改善钢的力学性能，并可作为某些钢（如20G锅炉管）的最终热处理。②、改善组织，以改善切削加工性能，并为淬火做组织准备。淬火：将工件加热到临界温度以上保持一定时间，使奥氏体化并均匀化后，放入水、盐水或油中（个别材料在空

8、气中）急冷下来以获得马氏体或（和）贝氏