金屬材料基礎(chǔ)0906

鍋爐壓力容器壓力管道檢驗員考核培訓金屬材料基礎(chǔ)四川省特種設備檢驗研究院壓力：垂直作用于物體表面單位面積的力。MPa（N/mm2）

2.應力：斷面上單位面積承受的力。σ＝F/SN/mm2

3.壓應力－材料抵抗壓縮的能力。

4.剪切應力F/SS－剪切面積

材料抵抗剪切的能力。

剪應力τ＝F/S

一、金屬材料的性能：包括使用性能和加工工藝性能兩個方面。⒈使用性能——物理、化學和力學性能。

⑴物理性能——密度、熔點、導熱性、導電性、熱膨脹性、磁性、電阻率、彈性模量、泊松比等。

化學性能——抗氧化性、耐腐蝕性。①氫腐蝕②奧氏體鋼的氯離子敏化腐蝕③氧腐蝕④堿腐蝕和垢下腐蝕⑤應力腐蝕。⑵力學性能——強度、塑性、韌性、硬度和斷裂力學等。⒉加工工藝性能——材料承受各種冷、熱加工的能力。⑴冷加工：切削性能等。達到規(guī)定的幾何形狀和尺寸，公差配合，表面粗糙度等的要求。⑵熱加工：鑄造性能、壓力加工性能、焊接性能、熱處理等。材料力學性能：㈠、強度：金屬抵抗永久變形和斷裂的能力

強度指標：Rm（бb）―抗拉強度Reh（бs）―上屈服強度Rel（бs）―下屈服強度εбsбb0持久強度：

材料在規(guī)定溫度下，達到規(guī)定時間而不斷裂的最大應力。

700

b/1000蠕變強度：材料在規(guī)定溫度下，引起試樣在一定時間內(nèi)蠕變總伸長率或恒定蠕變速率不超過規(guī)定值的最大應力。4500.2σ試驗溫度：700℃持久時間：100000h

σ試驗溫度：450℃0.2%殘余伸長㈡塑性：材料在載荷作用下，斷裂前發(fā)生不可逆永久變形的能力。塑性指標：A（δ5、10）―伸長率Z（φ）―斷面收縮率㈢韌性：材料在外加載荷作用下斷裂時消耗能量大小的特性。（速度、溫度、應力）沖擊韌性指標：Ak――沖擊功Aku―u型缺口Akv―v型缺口符號為Akv，單位焦耳，代表材料韌性的一個指標。韌性的反面即脆性。承壓類鋼制特種設備其母材和焊縫的沖擊功一般要求≥27～41J。

脆性材料－δ5延伸率很小，沖擊功Akv很小，如鑄鐵。

塑性材料－δ5延伸率、沖擊功Akv適當，如承壓類鋼制特種設備其母材δ5在17％～25％間。

沖擊試樣截面尺寸：（1）10×105×10（mm）（2）試樣規(guī)格不同，相同材料其值無可比性。沖擊功與沖擊韌性：（1）沖擊功（J）（2）沖擊韌性（J/mm2）㈣硬度：

材料抵抗局部塑性變形或表面損傷的能力。硬度與強度有一定關(guān)系：

硬度――強度――耐磨性

硬度指標：HB布氏測鋼球壓入的壓痕DHR洛氏

測壓入的深度HL里氏測鋼球反彈的速率㈤彎曲：評價材料、焊縫及熱影響區(qū)等綜合抗彎曲能力（塑性和不同區(qū)域協(xié)調(diào)變形的能力）彎曲半徑：b=2a~3a彎曲角度：（面彎、背彎、側(cè)彎）

1800900GB713-2008（六）疲勞——材料在循環(huán)應力和應變作用下，經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)后產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的過程。①高周疲勞——經(jīng)105以上循環(huán)次數(shù)而產(chǎn)生的疲勞。②低周疲勞——經(jīng)102～105塑性應變循環(huán)次數(shù)而產(chǎn)生的疲勞。③熱疲勞——溫度循環(huán)變化產(chǎn)生的循環(huán)熱應力所導致的疲勞。④腐蝕疲勞——腐蝕環(huán)境和循環(huán)應力（應變）的復合作用所導致的疲勞。疲勞曲線圖⑶有害元素：S（硫）：有害元素，熱脆傾向增加P（磷）：有害元素，冷脆傾向增加形成低熔點化合物，使塑性、韌性下降。⑷微量元素Re、稀土元素，綜合力學性能有所提高。⒉組織結(jié)構(gòu)、晶粒度及供貸狀態(tài)等。①常見的顯微組織：奧氏體（A）——強度硬度不高，塑性韌性很好，無磁性。鐵素體（F）——強度硬度低，塑性韌性好。滲碳體（Fe3C）——硬而脆，隨C%增加，強度硬度提高，而塑性韌性下降。

珠光體（P）——性能介于F與Fe3C之間。馬氏體（M）——具有很高的強度和硬度，但很脆；延展性差，易導致裂紋。魏氏組織——粗大的過熱組織，塑性韌性下降，使鋼變脆。帶狀組織——雙相共存的金屬材料在熱變形時沿主伸長方向呈帶狀或?qū)訝罘植嫉慕M織。

②晶粒度：常見1～8級。8級細小而均勻、綜合力學性能好。③熱軋、調(diào)質(zhì)、正火狀態(tài)供貨，以正火狀態(tài)組織性能最好。⒊加工工藝對組織性能影響

冷作變形會帶來纖維組織、加工硬化及殘余內(nèi)應力。熱變形會提高材料塑性變形能力及降低變形抗力。(如熱壓封頭、熱卷厚壁筒節(jié))三、金屬材料分類(以鋼材為主)：1、按化學成分分類：①碳素鋼：簡稱碳鋼。除鐵、碳外主要含有少量Si、Mn及P、S等雜質(zhì)，這些總含量不超過2%，按含碳量不同分為：低碳鋼——含碳量小于0.25%中碳鋼——含碳量等于0.25%～0.6%高碳鋼——含碳量大于0.6%②合金鋼：碳鋼所含元素外，還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類：低合金鋼——含量小于5%中合金鋼——含量等于5%～10%高合金鋼——含量大于10%⒉按用途分類：①結(jié)構(gòu)鋼——碳鋼、低合金鋼等。②工具鋼③特殊用途用鋼——不銹鋼、耐熱鋼、磁鋼等。⒊按冶煉中的脫氧方式分類：①沸騰鋼F②鎮(zhèn)靜鋼Z③半鎮(zhèn)靜鋼b④特殊鎮(zhèn)靜鋼TZ⒋按品質(zhì)分類：P、S雜質(zhì)含量分類：①普通鋼②優(yōu)質(zhì)鋼③高級優(yōu)質(zhì)鋼A④特級優(yōu)質(zhì)鋼E（四）鋼的牌號碳素鋼：Q235-AFQ:鋼材的屈服強度235：屈服強度值A(chǔ):質(zhì)量等級(B\C\D)F:鋼的脫氧程度20g(Q245R)20：含碳量≤0.2%g：鍋爐用鋼20R(Q245R)20：含碳量≤0.2%R：容器用鋼低合金鋼：16MnR（Q345R）16：含碳量0.16%錳：量約為1%Ｒ:容器鋼L360NB：L-管線鋼360-屈服強度等級為360MPaN-交貨狀態(tài)(形變正火狀態(tài))

B-有沖擊韌性和無損檢測的要求（五）鍋爐壓力容器常用材料標準GB6654《壓力容器用鋼板》GB713《鍋爐用鋼板》GB713-2008《鍋爐和壓力容器用鋼板》GB3531《低溫壓力容器用低合金鋼鋼板》GB8163《輸送流體用無縫鋼管》GB9948《石油裂化用無縫鋼管》GB3087《低中壓鍋爐用無縫鋼管》GB5310《高壓鍋爐用無縫鋼管》

牌號標準

S（％）P（％）σb（MPa）σs（MPa）Akv（J）Q235AGB700≤0.050≤0.045

375（下限）

235

――――――Q235B≤0.045≤0.04527（20℃）縱向Q235C≤0.040≤0.04027（0℃）縱向Q235D≤0.035≤0.03527（-20℃）縱向20gGB713≤0.035≤0.035400（下限）24527（20℃）橫向20RGB6654≤0.020≤0.030400（下限）24527（0℃）橫向16MnR≤0.020≤0.030510（下限）34531（0℃）橫向16MnDRGB3531

≤0.025≤0.030490（下限）31524（-40℃）橫向Q245RGB713≤0.015≤0.025400（下限）24531（0℃）橫向Q345RGB713≤0.015≤0.025510（下限）34534（0℃）橫向Q370RGB713≤0.015≤0.025540（下限）37034（-20℃）橫向鋼板：注：鍋爐鋼板增加時效沖擊和高溫拉力鋼管：牌號標準成分拉力硬度壓扁卷邊擴口冷彎沖擊水壓超聲渦流漏磁晶粒度非金屬夾雜顯微組織低倍組織脫碳層20GB81621222－－－－―――－－－－－－20GB816312―2－－－－逐根逐根逐根－－－－－－20GB308712－2222－逐根協(xié)議協(xié)議－－－－－－20GGB531012－2－2－6逐根逐根逐根逐根22222注：G－高壓管鍛件：鍛件級別硬度

拉伸

沖擊

超聲

I件－件－－－II－批批批批批－－III批批批批批－件件件IV件件件件件－件件件JB4726－2000《壓力容器用碳素鋼和低合金鋼鍛件》JB4727－2000《低溫壓力容器用低合金鍛件》JB4728－2000《壓力容器用不銹鋼鍛件》

壓力容器對材料的要求：C（碳）≤0.25％；特殊C≤0.45％；S（硫）≤0.020％（原0.03%）；P（磷）≤0.030％（原0.035%）；Q235Q235MPa℃厚度不允許介質(zhì)A·F不允許A不允許B≤1.60~350≤20高毒、極毒C≤2.50~400≤30－－－鍋爐對材料的要求鎮(zhèn)靜鋼；伸長率δ5≥18％（20℃）；碳素鋼、碳錳鋼AkV≥27J（20℃）；鋼板：鋼號工作壓力MPa壁溫℃Q235A／B≤1.0*Q235C／D≤1.0－20g（Q245R）≤5.9≤45016Mng（Q345R）≤5.9≤400材料驗收1、材質(zhì)證書審查：1）真實性：制造許可證；選用