合金鋼耐熱鋼有色金屬

1、Q,Friday, March 27, 2020,合金鋼,合金元素對(duì)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,Q,Friday, March 27, 2020,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(diǎn)、硬度比,Fe3C,高得多，顯著,提高鋼的強(qiáng)、硬度彌散強(qiáng)化,?,形成非金屬夾雜、形成化合物、自由存在,?,形成碳化物,Q,Friday, March 27, 2020,合金元素對(duì)鐵碳合金相圖的影響,鐵,碳,錳相圖,Q,Friday, March 27, 2020,鐵,碳,鉻相圖,Q,

2、Friday, March 27, 2020,合金元素對(duì)鋼熱處理的影響,?,對(duì)奧氏體形成過(guò)程的影響,對(duì)奧氏體化的影響,對(duì),A,晶粒度的影響,?,對(duì)過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響,?,對(duì)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,Q,Friday, March 27, 2020,?,合金鋼的分類(lèi),?,合金鋼的編號(hào)方法,Q,Friday, March 27, 2020,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(dòng)軸承鋼,Q,Friday, March 27, 2020,?,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,

3、?,模具鋼,Q,Friday, March 27, 2020,?,量具鋼,Q,Friday, March 27, 2020,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(shí)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,Q,Friday, March 27, 2020,Q,Friday, March 27, 2020,陰極保護(hù)法防腐效果很好，且簡(jiǎn)單易行,很多電廠(chǎng)中對(duì)各類(lèi)儲(chǔ)罐、循環(huán)水系統(tǒng)管道、消,

4、防水箱、燃油箱、凝結(jié)水箱等設(shè)備采用了陰極,保護(hù)法（犧牲陽(yáng)極）防腐,陽(yáng)極用單芯電纜,與被保護(hù)結(jié)構(gòu)連,接，電纜和陽(yáng)極,之間采用環(huán)氧樹(shù),脂絕緣,Q,Friday, March 27, 2020,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(jī)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),Q,Friday, March 2

5、7, 2020,?,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(qiáng)度,。,它是在最終形成馬氏體后，經(jīng)過(guò)時(shí)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(qiáng)度，,耐蝕性和一般不銹鋼相同,。,Q,Friday, March 27, 2020,耐磨,?,磨損,兩物體作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(lèi)型,?,粘著磨損,?,磨料磨損,?,疲勞磨損,?,腐蝕磨損,沖蝕,電廠(chǎng)中的風(fēng)機(jī)葉片和輸灰管道,氣蝕,水電站中的水渦輪及火電廠(chǎng)

6、的水泵,Q,Friday, March 27, 2020,?,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(shí),?,其他耐磨材料,Q,Friday, March 27, 2020,耐熱鋼,熱強(qiáng)性：高溫下保持足夠的強(qiáng)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(chǎng)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(zhǎng)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(lái)制造汽車(chē)和飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的排,氣閥，化學(xué)熱處理設(shè)備中的耐熱構(gòu)件等。,Q,Friday, March 27, 2020,耐熱鋼的高溫性能,?,高溫對(duì)鋼材強(qiáng)度的影響,蘭脆：,鐵及其合金在,

7、200,300時(shí)的強(qiáng)度比室溫時(shí),高，其脆性也比室溫時(shí)大的現(xiàn)象,金屬?gòu)?qiáng)度由晶內(nèi)強(qiáng)度和晶界強(qiáng)度組成,Q,Friday, March 27, 2020,蠕變,?,工程材料常用“,蠕變極限,”和“,持久強(qiáng)度,”來(lái),表示其蠕變強(qiáng)度。,Q,Friday, March 27, 2020,?,蠕變強(qiáng)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(lái)表示,?,熱力設(shè)備零部件用鋼中規(guī)定的蠕變速度，一般是,h,V,%,10,1,5,?,?,?,h,V,%,10,1,4,?,?,?,或,?,蠕變極限就相應(yīng)寫(xiě)成,或,。有時(shí)也以,或,表示在溫度,t,時(shí)的蠕變極限，單位是,MPa,。

8、,t,10,-5,?,t,10,4,-,?,4,-,10,1,?,?,5,-,10,1,?,Q,Friday, March 27, 2020,Q,Friday, March 27, 2020,過(guò)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(shí)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(jìn)行低于回火溫,度,20,50（固溶處理在400以下）保溫,2,6,小時(shí),高溫除應(yīng)力退火,。需要鍍鉻的泵軸在鍍后必,須經(jīng)過(guò),200,10，保溫,2,4,小時(shí)的,低溫除氫處,理。,Q,Friday, March 27, 2020,?,持久強(qiáng)度,:,是選用,鍋爐,和,汽輪機(jī)

9、,零部件用鋼的重,要技術(shù)指標(biāo),?,應(yīng)力松弛,剩余應(yīng)力,Q,Friday, March 27, 2020,?,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(mén)和汽輪機(jī)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(zhǎng)期運(yùn)行中,會(huì)發(fā)生應(yīng)力松弛現(xiàn)象。,25Cr2MoV, 25Cr2Mo1V,Q,Friday, March 27, 2020,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(diǎn)腐蝕、穿晶腐蝕,Q,Friday, March 27, 2020,電廠(chǎng)常見(jiàn)的腐蝕損壞類(lèi)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

10、,?,腐蝕疲勞,?,?,?,?,2,4,3,2,4,4,3,H,O,Fe,O,H,Fe,20,鋼水冷壁管氫脆爆管的宏觀(guān)及微觀(guān)組織,Q,Friday, March 27, 2020,?,對(duì)產(chǎn)生腐蝕疲勞的零部件進(jìn)行分析時(shí)，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(hào)鋼省煤器管子腐蝕性,熱疲勞損壞的實(shí)物照片,20,號(hào)鋼省煤器管子腐蝕性熱疲,勞損壞的顯微組織,Q,Friday, March 27, 2020,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,、,A,Q,Friday, March 27, 2

11、020,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(yùn)行,85672h,后球化,1000,Q,Friday, March 27, 2020,耐熱鋼中的合金元素及其作用,?,耐熱鋼的強(qiáng)化原理,固溶體強(qiáng)化,晶界強(qiáng)化,碳化物的彌散強(qiáng)化,?,合金元素的作用,耐熱鋼的分類(lèi),Q,Friday, March 27, 2020,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

12、+ W,、,Mo(,強(qiáng)化基體的合金元素）,+ V,、,Ti,、,Nb(,強(qiáng)碳化物形成元素）,4Cr9Si2 4Cr10SiMo 1Cr13 1Cr11MoV,?,馬氏體型耐熱鋼,?,奧氏體型耐熱鋼,高溫強(qiáng)度比馬氏體型耐熱鋼要高，工作溫度：,650700,；,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。,1Cr18Ni9Ti 4Cr14Ni14W2Mo,300,：普通結(jié)構(gòu)鋼；,300600,：,P-M,型耐熱鋼,600800,：,A,型耐熱鋼；,8001000,：鎳基合金,1000,以上：鉬基合金和金屬陶瓷,Q,Friday, March 27, 2020,Ch6,有色金屬

13、,鋁及其合金,除黑色金屬,(,鋼、鐵,),以外的所有金屬。,分類(lèi),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。,Q,Friday, March 27, 2020,一、工業(yè)純鋁,特點(diǎn),:,密度??；導(dǎo)電及導(dǎo)熱性能好；抗大氣腐蝕性好；塑性高,;,強(qiáng)度,低；無(wú)磁性；無(wú)打擊火花；加工工藝,性好等。,牌號(hào)：,舊,代,號(hào)：,L1 L2 L3 ,四位數(shù)字牌號(hào)：,1070 1060 1050,鋁及其合金,Q,Fri

14、day, March 27, 2020,加,Cu,、,Si,、,Mn,、,Mg,、,Zn,等,鋁合金,Q,Friday, March 27, 2020,?,固溶、時(shí)效強(qiáng)化,?,退火,?,回歸,鋁合金的熱處理,固溶處理：,將鋁合金加熱至,單相區(qū)恒溫保持，然,后快速冷卻。,時(shí)效處理,自然時(shí)效,人工時(shí)效,時(shí)效處理：,固溶處理后的鋁合金強(qiáng)度隨時(shí)間而變,化的現(xiàn)象。,Q,Friday, March 27, 2020,含,4%Cu,的鋁合金自然時(shí)效曲線(xiàn),Q,Friday, March 27, 2020,含,4%Cu,的鋁合金的人工時(shí)效曲線(xiàn),*,過(guò)時(shí)效：時(shí)效溫度過(guò)高合金軟化,Q,Friday, March 2

15、7, 2020,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(shí)間,溫,度,加,熱,200,270,水,淬,時(shí)效組織,原淬火組織,回歸,：,（人工）時(shí)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(qiáng)度下降）,Q,Friday, March 27, 2020,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(shí)驗(yàn)儀器。我國(guó),第一顆人造地球衛(wèi)星東方,紅,I,號(hào)”的外殼，就是全,東方紅,I,號(hào)人造衛(wèi)星,阿波羅,II,號(hào)宇宙飛船,部用鋁合金制成的,美

16、,國(guó),“阿波羅,號(hào)”,宇,宙飛船使用的金屬材料,中,75%,以上是鋁合金。,Q,Friday, March 27, 2020,Al alloys,Q,Friday, March 27, 2020,飛機(jī)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,Q,Friday, March 27, 2020,鋁硅合金變質(zhì)處理,?,變質(zhì)劑：,2/3NaF+1/3NaCl,?,組織變化：,細(xì)化硅晶體,?,性能變化：,強(qiáng)度提高、塑性改善,ZL102,未變質(zhì),ZL102,變質(zhì),Q,Friday, March 2

17、7, 2020,鑄造鋁,銅合金,(,ZL201,ZL203,) :,有較高的強(qiáng)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,Q,Friday, March 27, 2020,鑄造鋁,鎂合金,(,ZL301,、,ZL302,) :,有較高的強(qiáng)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(jī)用密封件,(ZL102),及抗空架件,(ZL301),Q,Friday, March 27, 2020,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(shí)效處理后,強(qiáng)度高,但耐蝕性

18、差。,大型空壓機(jī)活塞,(ZL401),Q,Friday, March 27, 2020,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(diǎn),:,密度大,;,導(dǎo)電及導(dǎo)熱性能好,;,抗大氣腐蝕,性好,;,塑性高,;,強(qiáng)度低,;,無(wú)磁性,;,無(wú)打擊火花,;,加工工,藝性好,純銅組織金相圖,Q,Friday, March 27, 2020,?,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(wú)錫青銅,特殊青銅,鋁青銅,鈹青銅,鉛青銅,?,白銅,Q,Friday, March 2

19、7, 2020,黃銅的力學(xué)性能與含鋅量的關(guān)系,Q,Friday, March 27, 2020,常用的黃銅,?,金獎(jiǎng)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 -,1,Q,Friday, March 27, 2020,青銅,?,習(xí)慣上把青銅分為,錫青銅和無(wú)錫青銅,兩大類(lèi)。,?,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(guò),6%7%,；用于鑄,造的錫青銅，含錫,量一般為,10%14%,。,Q,Friday, March 27, 2020,無(wú)錫青銅,?,除鋅錫以外，其他元素與銅的合金稱(chēng)無(wú)錫青銅。,無(wú)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(jià)格低廉，,強(qiáng)度、硬度和韌性均比黃銅和錫青銅高，井可通過(guò)淬火,和回火進(jìn)行進(jìn)一步強(qiáng)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(jī)酸的稀溶液、,乳酸、海水以及大氣中能耐腐蝕；,但是，由于堿會(huì)破壞,鋁青銅的保護(hù)膜,(A1,2,O,3,),，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(lái)制造耐磨抗蝕的