电厂金属材料基础知识.doc

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1、金属材料的基础知识一、金属材料的分类方法：金属材料分为两大类：即黑色金属与有色金属1、黑色金属元素：铁、锰、铬2、有色金属元素：除上述三种元素外，其余称为有色金属元素。通常将以铁、锰、铬为基的合金称为黑色金属，以铁为基的合金称为钢，以其余金属元素为基的合金称为有色金属。二、金属材料的表示方法。①钢的编号方法：根据国标GB/T221-2000《钢铁产品牌号表示方法》的规定，一般采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。世界各国的钢号表示方法不一致，主要由于习惯上各自采用本国的国家标准，某部门标准或协会团体标准中的钢号表示方法，这给技术交流等带来很

2、大的不便。②有色金属的编号方法：有色金属及其合金编号方法与钢的编号方法大致相同，都是采用汉语拼音字母，化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。由于铝合金与钛合金分类方法相对简单，放在铝合金和钛合金的材料牌号中一般不出现化学元素符号。三、合金元素在钢中的作用1、铝（Al）熔点为660℃，主要用于脱氧和细化晶粒，在渗氮钢中促使形成坚硬耐蚀的渗氮层，含量高时，提高钢高及抗氧化能力，固溶强化作用大。2、碳（C）是钢中的基本化元素之一，钢中随着碳含量的增加，其强度和硬度也随之增加，但其塑性和韧性则随之降低。碳含量每增加0.1%，钢材抗拉强度大约提高90MPa，屈服强度大

3、约提高40~50MPa,碳同时也能提高钢材的高温强度，在焊接碳含量较高的钢材时，焊接热影响区易出现淬硬现象，易产生冷裂纹的倾向。因此，一般用于焊接结构压力容器，主要受压主件的碳素钢和低合金钢，其含碳量不应大于0.25%。3、铬（Cr）熔点为1920℃，增加钢的淬透性并有二次硬化作用，在轴承钢和工具钢中，铬提高碳钢的耐磨性，在不锈耐热钢中，当超过铬含量12%时，使其具有良好的高温抗氧化性和耐氧化性，介质腐蚀性能，并增加钢的热强性，但含量高时或处理不当，易产生α相和475℃脆相，钢的可焊性随铬含量增加而降低，主要是焊接过程中易产生冷裂纹。1、铜（Cu）熔点为1083

4、℃，铜的固溶强化作用仅次于磷。铜不和碳形成碳化物，某些作用与镍相似，但较弱。在低碳合金钢中，特别是与磷共同存在时，铜可提高其耐大气腐蚀性能。钢中铜含量较高时对热变形加工不利，含量高于0.75%时，也给焊接作业带来困难。2、锰（Mn）熔点1244℃，对铁素体和奥氏体均有较强的固溶强化作用，提高硬度和强度。锰是弱碳化物形成元素，可形成合金渗碳体，并是良好的脱氧剂和脱硫剂，与硫形成MnS，可防止因硫而导致的热脆现象，提高焊缝金属抗热裂纹能力。锰降低钢的下临界点，增加奥氏体冷却时的过冷度，细化珠光体组织，改善其力学性能。锰为低合金钢的重要合金元素，并为无镍或少镍奥氏体不

5、锈钢的主要合金化元素。在高碳高锰耐磨钢和中碳高锰无磁钢中，锰也是主要合金元素之一，锰还强烈增加钢的粹透性，并有增加晶粒细化和回火脆性的不利影响。6、氧（O）熔点为-218.7℃，固溶中钢中氧超过溶解度部分的氧，以各种夹杂物的形式存在，则其对钢的塑性、韧性及疲劳性能不利，尤其使钢的冲击韧性下降并提高钢的脆性转变温度。所以通常把钢中的氧作为有害的但又不可避免的元素。在铁氧磁性材料中，氧增加矫顽力和电阻系数，降低导磁率，是有益的重要元素。7、磷（P）熔点44℃，磷是钢中有害的伴生杂质元素，它以铁的磷化物形式存在于钢中，Fe3P与铁形成低熔点共晶，分布于晶界面而增加产生

6、热裂纹的倾向，但磷也有其有利的一面，如磷对提高钢的强度及冷作硬化的作用很强，但这增加了钢的脆性，尤其是低温脆性。磷与铜配合使用，可提高低合金钢耐大气腐蚀的性能，磷与硫、锰配合使用，可提高钢的被切削性。8、硫（S）熔点为118℃，在铁中的溶解度很低，主要以硫化物的形式存在。硫是残存在钢中的有害元素之一，硫化铁（FeS）与铁以及氧化铁（FeO）与硫都能形成一种低熔点共晶体，其熔点仅为988℃。国此，钢中的硫含量高会降低钢材的高温塑性，加大钢材焊接时产生的热裂纹的敏感性。9、硅（Si）熔点为1410℃，硅和氧的亲和力仅次于铝和钛，为常用的脱氧剂，硅在钢中不形成碳化物，

7、提高钢中固溶体的强度，冷加工变形硬化率的作用极强。但同时也相应地降低钢的韧性和塑性。硅还提高钢的淬透性和抗回火性，对钢综合的力学性能特别是对弹性极限，屈强比的提高较显著，并可增强钢在大气中的耐蚀性。硅提高和改善钢的电阻率和磁导率，降低磁滞损耗，为硅钢片的主要合金元素。硅是耐热钢中抗高温腐蚀的有益元素。在高温下，在含硅的耐热钢表面上形成一层保护性好、致密的SiO2膜。实践证明：钢中含硅量达1-2%时，就有明显的高温抗氧化效果，但硅含量过高会导致钢的塑性下降，因此耐热钢中硅的含量一般在3%以下。10、钨（W）熔点为3380℃，钨是强碳化物形成元素，常形成特殊碳化物。

8、对钢的影响与钼相似，但效