合金鋼耐熱鋼有色金屬

合金鋼――合金元素對鋼的影響合金元素在鋼中的存在形式

?溶入鐵素體中形成固溶體11/21/2023

·合金滲碳體，如(Fe,Mn)3C；

·特殊碳化物，如Cr7C3、MoC、WC、VC、TiC

。

穩(wěn)定性，熔點、硬度比Fe3C高得多，顯著提高鋼的強、硬度→彌散強化?

形成非金屬夾雜、形成化合物、自由存在?形成碳化物11/21/2023合金元素對鐵碳合金相圖的影響鐵—碳—錳相圖11/21/2023鐵—碳—鉻相圖11/21/2023合金元素對鋼熱處理的影響對奧氏體形成過程的影響對奧氏體化的影響對A晶粒度的影響對過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響對回火轉(zhuǎn)變的影響↑回火抗力產(chǎn)生二次硬化影響高溫回火脆性11/21/2023?合金鋼的分類?

合金鋼的編號方法11/21/2023合金結(jié)構(gòu)鋼普通低合金鋼滲碳鋼調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼滾動軸承鋼

11/21/2023合金工具鋼雙頭鉆銑刀高速鋼刀具刃具鋼

?低合金刃具鋼

?高速鋼

量具鋼模具鋼11/21/2023量具鋼11/21/2023特殊性能鋼磁鋼?硬磁材料→磁滯損失大、Hc大→難磁化、難退磁→永久磁鐵?軟磁材料→磁滯損失小、Hc小→易磁化、易退磁不銹鋼?金屬的腐蝕與反腐蝕◆化學(xué)腐蝕：金屬在非電解質(zhì)中的腐蝕，如金屬高溫時的氧化，鋼的脫碳◆電化學(xué)腐蝕：金屬在電解質(zhì)中的腐蝕，如金屬在常溫下的氧化

11/21/202311/21/2023陰極保護法防腐效果很好，且簡單易行很多電廠中對各類儲罐、循環(huán)水系統(tǒng)管道、消防水箱、燃油箱、凝結(jié)水箱等設(shè)備采用了陰極保護法（犧牲陽極）防腐陽極用單芯電纜與被保護結(jié)構(gòu)連接，電纜和陽極之間采用環(huán)氧樹脂絕緣11/21/2023常用不銹鋼鉻不銹鋼

?F不銹鋼：如1Cr17，化工設(shè)備、食品工業(yè)

耐氯化物應(yīng)力腐蝕破裂

?M不銹鋼：如1Cr13用于汽輪機葉片；

3Cr13做手術(shù)器具及刀具

M不銹鋼主要用于要求高硬度部件(耐磨零件、彈性元件、切削工具),以及在弱腐蝕性介質(zhì)中使用。

鉻鎳不銹鋼

?A不銹鋼：如1Cr18Ni9Ti用于化工、食品、醫(yī)療行業(yè)11/21/2023?鐵素體—奧氏體雙相不銹鋼

抗氯化物應(yīng)力腐蝕性能、抗孔蝕和晶間腐蝕性能優(yōu)于奧氏體不銹鋼?沉淀硬化型不銹鋼既能保持奧氏體不銹鋼優(yōu)良的焊接性能，又具有馬氏體不銹鋼的高強度。它是在最終形成馬氏體后，經(jīng)過時效處理析出碳化物和金屬間化合物產(chǎn)生沉淀硬化。具有很高強度，耐蝕性和一般不銹鋼相同。11/21/2023耐磨磨損―兩物體作相對運動時，物體表面物質(zhì)不斷損耗或產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象磨損的類型

?粘著磨損

?磨料磨損

?疲勞磨損

?腐蝕磨損沖蝕――電廠中的風(fēng)機葉片和輸灰管道氣蝕――水電站中的水渦輪及火電廠的水泵11/21/2023高錳鋼――耐磨鋼

水韌處理

低合金耐磨鋼――沖擊不大、應(yīng)力較小時其他耐磨材料11/21/2023耐熱鋼

◆熱強性：高溫下保持足夠的強度的品質(zhì)

◆熱穩(wěn)定性：高溫下保持化學(xué)穩(wěn)定性（耐腐蝕、不起皮）的品質(zhì)火電廠熱力設(shè)備中很多零部件是在高溫、高壓和腐蝕介質(zhì)中長期工作的。因此，這些零部件需用耐熱鋼制造。此外，耐熱鋼還用來制造汽車和飛機發(fā)動機的排氣閥，化學(xué)熱處理設(shè)備中的耐熱構(gòu)件等。11/21/2023耐熱鋼的高溫性能高溫對鋼材強度的影響

蘭脆：鐵及其合金在200～300℃時的強度比室溫時高，其脆性也比室溫時大的現(xiàn)象

◆金屬強度由晶內(nèi)強度和晶界強度組成

11/21/2023蠕變工程材料常用“蠕變極限”和“持久強度”來表示其蠕變強度。11/21/2023蠕變強度通常有兩種表示方法。一種方法是以一定的工作溫度下引起規(guī)定的第二階段蠕變速度的應(yīng)力值來表示熱力設(shè)備零部件用鋼中規(guī)定的蠕變速度，一般是或蠕變極限就相應(yīng)寫成或。有時也以或表示在溫度t時的蠕變極限，單位是MPa。5-101′s11/21/202311/21/2023過熱器連接管接頭處容易出現(xiàn)裂縫而發(fā)生漏氣等事故。此為蠕變所致。

泵軸熱處理時要“尺寸效應(yīng)”。調(diào)質(zhì)和固溶熱處理后變形允許校直，但必須進行低于回火溫度20－50℃（固溶處理在400℃以下）保溫2－6小時高溫除應(yīng)力退火。需要鍍鉻的泵軸在鍍后必須經(jīng)過200±10℃，保溫2－4小時的低溫除氫處理。11/21/2023持久強度:是選用鍋爐和汽輪機零部件用鋼的重要技術(shù)指標(biāo)應(yīng)力松弛――剩余應(yīng)力

11/21/2023在高參數(shù)大功率火力發(fā)電設(shè)備中，用于高壓管法蘭、閥門和汽輪機缸體結(jié)合面上的緊固螺栓，由于承受較高的工作溫度，因而在長期運行中會發(fā)生應(yīng)力松弛現(xiàn)象。

25Cr2MoV,25Cr2Mo1V11/21/2023耐熱鋼的化學(xué)穩(wěn)定性耐蝕

◆

腐蝕損壞的形式

?均勻腐蝕

?局部腐蝕

晶間腐蝕、點腐蝕、穿晶腐蝕11/21/2023電廠常見的腐蝕損壞類型蒸汽腐蝕煙氣腐蝕――硫腐蝕垢下腐蝕苛性脆化應(yīng)力腐蝕腐蝕疲勞20鋼水冷壁管氫脆爆管的宏觀及微觀組織11/21/2023對產(chǎn)生腐蝕疲勞的零部件進行分析時，發(fā)現(xiàn)其裂紋多為穿晶性的，端部圓鈍內(nèi)有灰色腐蝕產(chǎn)物，斷口為帶有疲勞特征的脆性斷面。20號鋼省煤器管子腐蝕性熱疲勞損壞的實物照片20號鋼省煤器管子腐蝕性熱疲勞損壞的顯微組織11/21/2023提高鋼耐腐蝕性能的方法表面生成致密氧化膜↑鋼的電極電位鋼組織形成單相固溶體――F、A11/21/2023耐熱鋼的組織穩(wěn)定性碳化物的球化球化的概念及危害球化的原因－能量降低球化的監(jiān)督石墨化固溶體中合金元素的貧化西德的10CrMo910主蒸汽管道用12Cr1MoV鋼原始狀態(tài)700×12Cr1MoV鋼運行85672h后球化100011/21/2023耐熱鋼中的合金元素及其作用耐熱鋼的強化原理

●固溶體強化

●晶界強化

●碳化物的彌散強化合金元素的作用耐熱鋼的分類

11/21/2023經(jīng)淬火、回火后使用，得到回火馬氏體或回火索氏體主要元素是Cr、Mo、Si等。Cr13+W、Mo(強化基體的合金元素）

+V、Ti、Nb(強碳化物形成元素）4Cr9Si24Cr10SiMo1Cr131Cr11MoV馬氏體型耐熱鋼奧氏體型耐熱鋼高溫強度比馬氏體型耐熱鋼要高，工作溫度：650~700℃；抗氧化性能好；良好的塑性變形性能和焊接性能，但切削加工性能不好。1Cr18Ni9Ti4Cr14Ni14W2Mo<300℃：普通結(jié)構(gòu)鋼；300~600℃：P-M型耐熱鋼600~800℃：A型耐熱鋼；800~1000℃：鎳基合金1000℃以上：鉬基合金和金屬陶瓷11/21/2023Ch6有色金屬——鋁及其合金除黑色金屬(鋼、鐵)以外的所有金屬。分類重金屬(密度＞3.5);Cu、Ni等。輕金屬(密度＜3.5);Al、Mg等。貴重金屬;Au、Ag、Pt等。稀有金屬;W、Ti、Ra、Nb等。半金屬;Si、Te、B等。11/21/2023一、工業(yè)純鋁特點:密度小；導(dǎo)電及導(dǎo)熱性能好；抗大氣腐蝕性好；塑性高;強度低；無磁性；無打擊火花；加工工藝性好等。牌號：舊代號：L1L2L3······四位數(shù)字牌號：107010601050鋁及其合金11/21/2023加Cu、Si、Mn、Mg、Zn等鋁合金11/21/2023固溶、時效強化退火回歸鋁合金的熱處理固溶處理：

將鋁合金加熱至α單相區(qū)恒溫保持，然后快速冷卻。時效處理自然時效人工時效時效處理：固溶處理后的鋁合金強度隨時間而變化的現(xiàn)象。11/21/2023含4%Cu的鋁合金自然時效曲線11/21/2023含4%Cu的鋁合金的人工時效曲線*過時效：時效溫度過高合金軟化11/21/2023形變鋁合金的退火:

*消除應(yīng)力,硬度不變。*消除加工硬化,降低硬度,便于冷塑性加工。鑄造鋁合金的退火:

消除應(yīng)力;

均勻成分;退火時間溫度加熱200～270℃水淬時效組織原淬火組織

回歸：（人工）時效的鋁合金再經(jīng)固溶后性能恢復(fù)的現(xiàn)象（塑性改善，強度下降）11/21/2023鋁及其合金的應(yīng)用在各種航天器上也大量使用鋁合金，目的自然是減輕其自重，以能攜帶更多的科學(xué)實驗儀器。我國第一顆人造地球衛(wèi)星東方紅I號”的外殼，就是全東方紅I號人造衛(wèi)星阿波羅II號宇宙飛船部用鋁合金制成的,美國“阿波羅Ⅱ號”宇宙飛船使用的金屬材料中,75%以上是鋁合金。11/21/2023Alalloys11/21/2023飛機翼梁(腹板為硬鋁合金)鑄鋁活塞(裙部為鋁硅合金)超硬鋁合金(LC)鑄造鋁–硅合金:鑄造性能好,是最常用的鑄鋁合金11/21/2023鋁硅合金變質(zhì)處理變質(zhì)劑：

2/3NaF+1/3NaCl組織變化：細化硅晶體性能變化：

強度提高、塑性改善ZL102未變質(zhì)ZL102變質(zhì)11/21/2023鑄造鋁–銅合金(ZL201～ZL203):

有較高的強度、塑性及耐熱性,但鑄造性能和耐蝕性較差。

鋁銅合金鑄造組織(化染)210×汽缸頭11/21/2023鑄造鋁–鎂合金(ZL301、ZL302):

有較高的強度、韌性及耐蝕性,但鑄造性能和耐熱性較差。

鋁鎂合金鑄造組織(化染)150×鼓風(fēng)機用密封件(ZL102)及抗空架件(ZL301)11/21/2023鑄造鋁–鋅合金(ZL401、ZL402):

具有良好的鑄造性,經(jīng)變質(zhì)處理和時效處理后,強度高,但耐蝕性差。大型空壓機活塞(ZL401)11/21/2023銅及其合金工業(yè)純銅：紫銅（紫紅色），具有面心立方晶格性能特點:密度大;導(dǎo)電及導(dǎo)熱性能好;抗大氣腐蝕性好;塑性高;強度低;無磁性;無打擊火花;加工工藝性好純銅組織金相圖11/21/2023黃銅：Cu-Zn系合金

●普通黃銅●特殊黃銅：在普通黃銅基礎(chǔ)上，加入Al、

Mn、錫、Si、Pb等元素的黃銅青銅●錫青銅→耐磨、耐蝕件●無錫青銅――特殊青銅

◆鋁青銅◆鈹青銅◆鉛青銅白銅11/21/2023黃銅的力學(xué)性能與含鋅量的關(guān)系11/21/2023常用的黃銅金獎黃銅---H90彈殼黃銅---H70(H68)日用黃銅---H62(H59）法蘭閥閘閥冷凝器管易切削黃銅---HPb59-111/21/2023青銅習(xí)慣上把青銅分為錫青銅和無錫青銅兩大類。工業(yè)上應(yīng)用的錫青銅，其含錫量一般在3%~14%范圍內(nèi)；用于壓力加工的錫青銅，其含錫量不超過6%~7%；用于鑄造的錫青銅，含錫量一般為10%~14%。11/21/2023無錫青銅除鋅錫以外，其他元素與銅的合金稱無錫青銅。無錫青銅也叫做特殊青銅。1．鋁青銅鋁青銅中的含鋁量約為5％一l0％，這種青銅的價格低廉，強度、硬度和韌性均比黃銅和錫青銅高，井可通過淬火和回火進行進一步強化。鋁青銅的化學(xué)穩(wěn)定性比純銅、黃銅還要好。鋁青銅在鹽酸、磷酸、有機酸的稀溶液、乳酸、海水以及大氣中能耐腐蝕；但是，由于堿會破壞鋁青銅的保護膜(A12O3)，所以不能用鋁青銅制造在堿溶液中工作的零件。鋁青銅主要用來制造耐磨抗蝕的零件，如重要的彈簧、泵、齒輪、蝸輪、軸套等。海邊的火電廠曾試用鋁青銅制造冷凝器管