《核用金屬材料》【稀缺資源路過別錯(cuò)過】ppt課件

1、一、金屬材料1.1.金屬材料根本概念金屬材料根本概念1.11.1材料分類材料分類 金屬材料、陶瓷材料、高分子材料和金屬材料、陶瓷材料、高分子材料和復(fù)合材料四大類復(fù)合材料四大類 金屬材料通常可分為黑色金屬和有色金屬材料通常可分為黑色金屬和有色金屬兩大類。金屬兩大類。 一、金屬材料1.21.2黑色金屬黑色金屬 以鐵元素為主要基體的金屬或合金以鐵元素為主要基體的金屬或合金，如各類鋼材和鑄鐵。如各類鋼材和鑄鐵。1.31.3有色金屬有色金屬 以其它金屬元素作為基體的金屬或合以其它金屬元素作為基體的金屬或合金，如銅合金、鋁合金等。金，如銅合金、鋁合金等。 一、金屬材料1.21.2金屬晶體構(gòu)造金屬晶體構(gòu)造

2、組成物質(zhì)的原子在空間有序的排列，組成物質(zhì)的原子在空間有序的排列，此種物質(zhì)稱為晶體。固態(tài)的金屬和合金都此種物質(zhì)稱為晶體。固態(tài)的金屬和合金都是晶體。是晶體。 常見的晶體構(gòu)造有常見的晶體構(gòu)造有體心立方體心立方 面心立方面心立方 密排六方密排六方 一、金屬材料體心立方體心立方一、金屬材料面心立方面心立方一、金屬材料密排六方密排六方一、金屬材料多晶體多晶體 金屬是由許多結(jié)晶方向不同的小晶粒金屬是由許多結(jié)晶方向不同的小晶粒組成組成晶粒晶粒 每個(gè)規(guī)那么排列的小晶體稱為一個(gè)晶每個(gè)規(guī)那么排列的小晶體稱為一個(gè)晶粒粒 晶粒間的交界為晶界晶粒間的交界為晶界結(jié)晶結(jié)晶 金屬從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程稱為結(jié)晶金屬從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣?/p>

3、態(tài)的過程稱為結(jié)晶一、金屬材料1.31.3鋼的根本組織鋼的根本組織 含碳量含碳量0.02%-2%0.02%-2%的鐵碳合金稱為鋼的鐵碳合金稱為鋼 鐵素體鐵素體F F 在在-鐵的晶格中溶入少量的碳原子，鐵的晶格中溶入少量的碳原子，形成的間隙固溶體，稱鐵素體。形成的間隙固溶體，稱鐵素體。 原子排列體心立方，強(qiáng)度和硬度低，原子排列體心立方，強(qiáng)度和硬度低，塑性和韌性好塑性和韌性好 一、金屬材料 奧氏體奧氏體AA 碳在碳在-鐵中的固溶體稱奧氏體鐵中的固溶體稱奧氏體 原子排列面心立方。它塑性好，合適原子排列面心立方。它塑性好，合適熱壓力加工熱壓力加工 滲碳體滲碳體CmCm 滲碳體是鐵和碳形成的化合物滲碳體是

4、鐵和碳形成的化合物FeFe3 3C C，含碳量含碳量6.67%6.67% 硬度很高，塑性很差硬度很高，塑性很差一、金屬材料 珠光體珠光體PP F FCmCm的機(jī)械混合物。的機(jī)械混合物。P P中的中的CmCm以片狀以片狀分布，稱片狀分布，稱片狀P P 強(qiáng)度和硬度較高，塑性也較好強(qiáng)度和硬度較高，塑性也較好 承壓設(shè)備用鋼的含碳量一般低于承壓設(shè)備用鋼的含碳量一般低于0.25%0.25% 一、金屬材料2.2.核設(shè)備常用構(gòu)造材料核設(shè)備常用構(gòu)造材料 2.12.1低碳鋼低碳鋼 含碳量含碳量0.25%0.25% 特性：特性： 含碳量增加，鋼的強(qiáng)度增加，塑性和含碳量增加，鋼的強(qiáng)度增加，塑性和韌性降低，焊接性能變差

5、韌性降低，焊接性能變差一、金屬材料雜質(zhì)的影響：雜質(zhì)的影響： 硫硫 硫生成硫化鐵后，與鐵在晶界形成低硫生成硫化鐵后，與鐵在晶界形成低熔點(diǎn)共晶體，使鋼在熱軋時(shí)沿晶開裂，形熔點(diǎn)共晶體，使鋼在熱軋時(shí)沿晶開裂，形成成“熱脆，應(yīng)嚴(yán)格限制其含量熱脆，應(yīng)嚴(yán)格限制其含量 磷磷 磷使鐵素體晶格畸變，大大降低鋼的磷使鐵素體晶格畸變，大大降低鋼的塑性和韌性，形成塑性和韌性，形成“冷脆冷脆一、金屬材料 氫氫 氫還會(huì)引起氫脆，產(chǎn)生白點(diǎn)氫還會(huì)引起氫脆，產(chǎn)生白點(diǎn) 核承壓設(shè)備用低碳鋼的主要有：核承壓設(shè)備用低碳鋼的主要有：20HR20HR、SA106BSA106B、16Mn16Mn 主要在核電站的二、三級(jí)設(shè)備、主蒸汽主要在核電站

6、的二、三級(jí)設(shè)備、主蒸汽管道、二回路管道、平安殼襯里等上面使管道、二回路管道、平安殼襯里等上面使用用 一、金屬材料2.22.2低合金高強(qiáng)度鋼低合金高強(qiáng)度鋼 鋼中添加了不超過鋼中添加了不超過10%10%的合金元素的合金元素 改造鋼的各種性能，得到既有較高的改造鋼的各種性能，得到既有較高的強(qiáng)度，又有較好的塑性和韌性強(qiáng)度，又有較好的塑性和韌性 一、金屬材料 核電站的反響堆壓力容器、蒸汽發(fā)生核電站的反響堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器、主泵殼體等。這些設(shè)備采用器、穩(wěn)壓器、主泵殼體等。這些設(shè)備采用鍛件制造，各國(guó)都用鍛件制造，各國(guó)都用ASMEASME標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的SA508 cl.3SA508 cl.3

7、鋼或成分類似的其它牌號(hào)鋼。鋼或成分類似的其它牌號(hào)鋼。 核承壓設(shè)備的螺栓也主要用低合金高核承壓設(shè)備的螺栓也主要用低合金高強(qiáng)度鋼，它們的牌號(hào)有強(qiáng)度鋼，它們的牌號(hào)有SA540SA540、40CrNiMo40CrNiMo、42CrMo42CrMo、42CrMo42CrMo鋼棒材。鋼棒材。一、金屬材料2.32.3奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼 在鋼中參加在鋼中參加18%18%左右的鉻和左右的鉻和8%8%以上的鎳以上的鎳時(shí)，可在常溫下獲得單相奧氏體組織，稱時(shí)，可在常溫下獲得單相奧氏體組織，稱為奧氏體不銹鋼為奧氏體不銹鋼 具有優(yōu)良的耐腐蝕性和焊接性具有優(yōu)良的耐腐蝕性和焊接性 堆內(nèi)構(gòu)件材料、離心澆注的主管道、堆內(nèi)構(gòu)

8、件材料、離心澆注的主管道、主管道平安端、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)材料、熱交換器主管道平安端、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)材料、熱交換器傳熱管等設(shè)備中被廣泛使用傳熱管等設(shè)備中被廣泛使用 一、金屬材料2.42.4有色金屬有色金屬 有色合金也是核設(shè)備制造的重要材料有色合金也是核設(shè)備制造的重要材料 蒸汽發(fā)生器的蒸汽發(fā)生器的U U型傳熱管型傳熱管 多采用多采用Inconel800Inconel800、Inconel600Inconel600或或Inconel690Inconel690等材料來制造，其耐應(yīng)力腐蝕等材料來制造，其耐應(yīng)力腐蝕性強(qiáng)性強(qiáng) InconelInconel合金中的鎳含量很高，可歸類合金中的鎳含量很高，可歸類于鎳基合金。于鎳

9、基合金。 一、金屬材料傳熱管傳熱管 設(shè)備冷卻熱交換器和凝汽器大量采用設(shè)備冷卻熱交換器和凝汽器大量采用鈦管來做傳熱管鈦管來做傳熱管 鈦具有低的密度、高的強(qiáng)度和高的腐鈦具有低的密度、高的強(qiáng)度和高的腐蝕穩(wěn)定性。鈦合金不發(fā)生接觸腐蝕和潰瘍蝕穩(wěn)定性。鈦合金不發(fā)生接觸腐蝕和潰瘍腐蝕，特別重要的是不發(fā)生應(yīng)力腐蝕腐蝕，特別重要的是不發(fā)生應(yīng)力腐蝕 一、金屬材料3.3.核燃料元件常用材料核燃料元件常用材料3.13.1鈾及鈾合金鈾及鈾合金 天然存在的裂變材料只有天然存在的裂變材料只有235235U U，它是鈾，它是鈾的一種同位素的一種同位素 壓水堆核電站常用壓水堆核電站常用UOUO2 2作為裂變材料作為裂變材料一、

10、金屬材料3.23.2鈾的氧化物和化合物鈾的氧化物和化合物 二氧化鈾和鈾的化合物是制造燃料元二氧化鈾和鈾的化合物是制造燃料元件的主要核材料之一件的主要核材料之一 二氧化鈾在熔點(diǎn)以下只有一種結(jié)晶形二氧化鈾在熔點(diǎn)以下只有一種結(jié)晶形態(tài)，并且是各項(xiàng)同性態(tài)，并且是各項(xiàng)同性 二氧化鈾的熱導(dǎo)系數(shù)很低，具有良好二氧化鈾的熱導(dǎo)系數(shù)很低，具有良好的耐腐蝕性能的耐腐蝕性能一、金屬材料3.33.3常用包殼材料常用包殼材料 核燃料元件的包殼是用于保護(hù)核燃料核燃料元件的包殼是用于保護(hù)核燃料不受冷卻劑的腐蝕和其它機(jī)械損傷，并防不受冷卻劑的腐蝕和其它機(jī)械損傷，并防止裂變產(chǎn)物進(jìn)入冷卻回路。止裂變產(chǎn)物進(jìn)入冷卻回路。 制造核燃料元件

11、包殼的材料要求對(duì)中制造核燃料元件包殼的材料要求對(duì)中子的吸收截面小，有一定的機(jī)械強(qiáng)度，抗子的吸收截面小，有一定的機(jī)械強(qiáng)度，抗冷卻劑腐蝕以及對(duì)裂變產(chǎn)物的化學(xué)穩(wěn)定冷卻劑腐蝕以及對(duì)裂變產(chǎn)物的化學(xué)穩(wěn)定一、金屬材料鋁及鋁合金鋁及鋁合金 鋁及鋁合金是制造核燃料包殼的常用材鋁及鋁合金是制造核燃料包殼的常用材料。由于它耐高溫水腐蝕才能和強(qiáng)度的限料。由于它耐高溫水腐蝕才能和強(qiáng)度的限制，多半應(yīng)用于低溫消費(fèi)堆和試驗(yàn)堆中。制，多半應(yīng)用于低溫消費(fèi)堆和試驗(yàn)堆中。鋁鎂硅系合金或鋁鐵鎳鎂合金的性能有所鋁鎂硅系合金或鋁鐵鎳鎂合金的性能有所進(jìn)步，但可焊性不好，影響了使用進(jìn)步，但可焊性不好，影響了使用一、金屬材料鋯合金鋯合金 鋯的熱

12、中子吸收截面小，在一定的溫鋯的熱中子吸收截面小，在一定的溫度下能保持足夠強(qiáng)度，耐腐蝕性和高溫機(jī)度下能保持足夠強(qiáng)度，耐腐蝕性和高溫機(jī)械性能好械性能好 在動(dòng)力堆中廣泛使用在動(dòng)力堆中廣泛使用 常用的鋯常用的鋯-2-2、鋯、鋯-4-4和和M5M5一、金屬材料不銹鋼不銹鋼 奧氏體不銹鋼已被廣泛應(yīng)用在快中子奧氏體不銹鋼已被廣泛應(yīng)用在快中子堆的燃料元件包殼上堆的燃料元件包殼上 它的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)水、氣體和液態(tài)金屬都它的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)水、氣體和液態(tài)金屬都有很好的耐腐蝕性，可焊性好，價(jià)格比鋯有很好的耐腐蝕性，可焊性好，價(jià)格比鋯廉價(jià)得多廉價(jià)得多一、金屬材料 缺點(diǎn)是熱中子吸收截面大，它做的包殼缺點(diǎn)是熱中子吸收截面大，它做的包殼

13、壁厚較薄。但快中子堆的中子能量大，中壁厚較薄。但快中子堆的中子能量大，中子損失影響不大。假設(shè)要用在熱中子堆中子損失影響不大。假設(shè)要用在熱中子堆中那么必須采用更濃縮的鈾那么必須采用更濃縮的鈾一、金屬材料4.4.金屬材料的性能金屬材料的性能 金屬材料的力學(xué)性能主要有金屬材料的力學(xué)性能主要有: : 強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性強(qiáng)度強(qiáng)度 金屬抵抗永久變形和斷裂的才能金屬抵抗永久變形和斷裂的才能塑性塑性 金屬材料受力時(shí)，產(chǎn)生不可恢復(fù)的變金屬材料受力時(shí)，產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形而不破壞的才能形而不破壞的才能一、金屬材料硬度硬度 材料抵抗其它物質(zhì)侵入其外表而變形材料抵抗其它物質(zhì)侵入其外表而變形的才

14、能或抵抗破壞的才能的才能或抵抗破壞的才能韌性韌性 金屬材料在外力作用下，斷裂前所吸金屬材料在外力作用下，斷裂前所吸收能量的大小收能量的大小一、金屬材料 5.5.斷裂韌性和斷裂力學(xué)根本概念斷裂韌性和斷裂力學(xué)根本概念 斷裂力學(xué)是從材料中存在各種裂紋缺斷裂力學(xué)是從材料中存在各種裂紋缺陷的前提出發(fā)，從力學(xué)的角度，研究宏觀陷的前提出發(fā)，從力學(xué)的角度，研究宏觀缺陷與材料的強(qiáng)度和斷裂間關(guān)系的學(xué)科缺陷與材料的強(qiáng)度和斷裂間關(guān)系的學(xué)科 一、金屬材料斷裂韌性斷裂韌性 度量裂紋擴(kuò)展阻力的指標(biāo)度量裂紋擴(kuò)展阻力的指標(biāo)應(yīng)力強(qiáng)度因子應(yīng)力強(qiáng)度因子K K K =Y K =Ya a1/21/2 Y Y無量綱系數(shù)，與裂紋形狀加載方式

15、、無量綱系數(shù)，與裂紋形狀加載方式、試樣尺寸有關(guān)試樣尺寸有關(guān) 外加拉應(yīng)力外加拉應(yīng)力 a a裂紋長(zhǎng)度裂紋長(zhǎng)度一、金屬材料平面應(yīng)變斷裂韌性平面應(yīng)變斷裂韌性K KC C 當(dāng)外加應(yīng)力到達(dá)斷裂應(yīng)力時(shí)，應(yīng)力強(qiáng)當(dāng)外加應(yīng)力到達(dá)斷裂應(yīng)力時(shí)，應(yīng)力強(qiáng)度因子度因子K K到達(dá)斷裂的臨界值到達(dá)斷裂的臨界值K KC C在在I I型裂紋的型裂紋的幾何條件下，記為幾何條件下，記為K KICIC 斷裂韌性表征了材料抵抗裂紋擴(kuò)展的才斷裂韌性表征了材料抵抗裂紋擴(kuò)展的才能，是材料抵抗脆性破壞的一個(gè)韌性指標(biāo)。能，是材料抵抗脆性破壞的一個(gè)韌性指標(biāo)。按應(yīng)力強(qiáng)度因子建立的脆性斷裂判據(jù)表達(dá)按應(yīng)力強(qiáng)度因子建立的脆性斷裂判據(jù)表達(dá)為：為：K KI IK

16、KICIC 一、金屬材料 K KICIC反映材料阻止裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的才能，反映材料阻止裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的才能，它是由材料本身的性質(zhì)決定的它是由材料本身的性質(zhì)決定的 K KI I是一個(gè)力學(xué)參量，與材料性質(zhì)無關(guān)是一個(gè)力學(xué)參量，與材料性質(zhì)無關(guān)一、金屬材料6.6.輻射環(huán)境下的材料性能輻射環(huán)境下的材料性能6.16.1核性能核性能 燃料元件芯體必須采用中子吸收截面燃料元件芯體必須采用中子吸收截面最低的鈾合金最低的鈾合金 燃料元件包殼采用中子吸收截面很小燃料元件包殼采用中子吸收截面很小的鋯合金等的鋯合金等 控制棒、調(diào)節(jié)棒等采用中子吸收截面控制棒、調(diào)節(jié)棒等采用中子吸收截面很大的材料例如很大的材料例如C Cd d棒制

17、成棒制成一、金屬材料6.26.2輻照效應(yīng)輻照效應(yīng) 中子對(duì)金屬的輻射會(huì)引起輻射損傷，中子對(duì)金屬的輻射會(huì)引起輻射損傷，高通量的的中子輻射導(dǎo)致屈從強(qiáng)度和極限高通量的的中子輻射導(dǎo)致屈從強(qiáng)度和極限的增加，塑性和沖擊韌性的降低，的增加，塑性和沖擊韌性的降低，無塑性無塑性轉(zhuǎn)變溫度的進(jìn)步轉(zhuǎn)變溫度的進(jìn)步 中子的通量越大，輻照的時(shí)間越長(zhǎng)，中子的通量越大，輻照的時(shí)間越長(zhǎng)，輻照效應(yīng)的影響越大輻照效應(yīng)的影響越大 一、金屬材料 當(dāng)材料經(jīng)受能量大于當(dāng)材料經(jīng)受能量大于1 1兆電子伏物的快兆電子伏物的快中子輻照到達(dá)一定程度時(shí)，材料的無塑性中子輻照到達(dá)一定程度時(shí)，材料的無塑性斷裂轉(zhuǎn)變溫度脆性轉(zhuǎn)變溫度會(huì)顯著進(jìn)斷裂轉(zhuǎn)變溫度脆性轉(zhuǎn)變溫

18、度會(huì)顯著進(jìn)步，并且使高于脆性轉(zhuǎn)變溫度范圍的沖擊步，并且使高于脆性轉(zhuǎn)變溫度范圍的沖擊韌性降低，這就是材料的輻照效應(yīng)。為了韌性降低，這就是材料的輻照效應(yīng)。為了盡可能減少這些設(shè)備材料的輻照效應(yīng)，要盡可能減少這些設(shè)備材料的輻照效應(yīng)，要對(duì)鋼中的雜質(zhì)元素和氣體含量作嚴(yán)格的控對(duì)鋼中的雜質(zhì)元素和氣體含量作嚴(yán)格的控制。例如鋼中的銅、硫、磷、氫等元素是制。例如鋼中的銅、硫、磷、氫等元素是越少越好越少越好一、金屬材料6.36.3活化活化 金屬材料被腐蝕后，某些合金成分伴隨金屬材料被腐蝕后，某些合金成分伴隨一回路水流入堆芯，受到中子的照射會(huì)生一回路水流入堆芯，受到中子的照射會(huì)生成放射性核素而產(chǎn)生放射性，這個(gè)過程叫成放

19、射性核素而產(chǎn)生放射性，這個(gè)過程叫活化，產(chǎn)生的放射性產(chǎn)物叫活化產(chǎn)物活化，產(chǎn)生的放射性產(chǎn)物叫活化產(chǎn)物 堆芯材料以及和一回路水接觸的材料堆芯材料以及和一回路水接觸的材料中所含的元素成分必須是在中子流中活化中所含的元素成分必須是在中子流中活化較弱，而且必須有很好的耐腐蝕性較弱，而且必須有很好的耐腐蝕性 一、金屬材料6.46.4抗腐蝕性抗腐蝕性 高能量和高通量的輻照，金屬的電化高能量和高通量的輻照，金屬的電化學(xué)性能和腐蝕性能會(huì)發(fā)生以下變化：學(xué)性能和腐蝕性能會(huì)發(fā)生以下變化：輻射分解效應(yīng)使分解產(chǎn)物輻射分解效應(yīng)使分解產(chǎn)物O O2 2、H H2 2O O2 2的濃度的濃度增加，加快了一般鋼材的氧化腐蝕速度。增加

20、，加快了一般鋼材的氧化腐蝕速度。輻射電化學(xué)效應(yīng)使金屬外表原子的能量輻射電化學(xué)效應(yīng)使金屬外表原子的能量增加，加快了電化學(xué)反響的速度，一般鋼增加，加快了電化學(xué)反響的速度，一般鋼材的腐蝕速率會(huì)增快。材的腐蝕速率會(huì)增快。分解破壞效應(yīng)使金屬外表生成的保護(hù)性分解破壞效應(yīng)使金屬外表生成的保護(hù)性氧化膜產(chǎn)生輻射損傷，使一般鋼材、不銹氧化膜產(chǎn)生輻射損傷，使一般鋼材、不銹鋼、鋯合金等的腐蝕速率明顯加快。鋼、鋯合金等的腐蝕速率明顯加快。一、金屬材料7.核用材料的根本要求核用材料的根本要求 具有良好的室溫綜合性能，即較高的強(qiáng)具有良好的室溫綜合性能，即較高的強(qiáng)度、韌性和防脆斷才能度、韌性和防脆斷才能 沿截面應(yīng)有良好的性能

21、均一性，尤其是沿截面應(yīng)有良好的性能均一性，尤其是尺寸較大、較厚截面的鍛件尺寸較大、較厚截面的鍛件 具有良好的焊接性，再熱裂紋敏感度低具有良好的焊接性，再熱裂紋敏感度低一、金屬材料8.8.核設(shè)備材料的特殊要求核設(shè)備材料的特殊要求殘留元素控制殘留元素控制 一回路材料：鉛、汞、硫、磷、鋅、一回路材料：鉛、汞、硫、磷、鋅、鎘、錫、銻、鉍、砷、銅、稀土元素等等鎘、錫、銻、鉍、砷、銅、稀土元素等等 二回路材料：低熔點(diǎn)元素及其化合物，二回路材料：低熔點(diǎn)元素及其化合物，特別是鉛、汞、砷、硫特別是鉛、汞、砷、硫一、金屬材料抗晶間腐蝕性能抗晶間腐蝕性能化學(xué)成分要求化學(xué)成分要求 一回路中奧氏體不銹鋼一回路中奧氏體不

22、銹鋼 鈷鈷 0.20% 0.20% 鈮鉭鈮鉭 0.15%0.15% 通常不允許硼的存在通常不允許硼的存在 為保證耐腐蝕性能為保證耐腐蝕性能 硫硫 0.020% 0.020% 磷磷0.030%0.030%對(duì)中子輻照應(yīng)有較高的穩(wěn)定性對(duì)中子輻照應(yīng)有較高的穩(wěn)定性二、金屬材料加工 1.1.金屬材料熱處理金屬材料熱處理1.11.1熱處理的一般過程熱處理的一般過程 熱處理是把金屬加熱到預(yù)定的溫度，熱處理是把金屬加熱到預(yù)定的溫度，保溫一定的時(shí)間，然后以預(yù)定的方式冷卻保溫一定的時(shí)間，然后以預(yù)定的方式冷卻下來的一種熱加工工藝下來的一種熱加工工藝 鋼的主要熱處理有：鋼的主要熱處理有：退火、正火、淬退火、正火、淬火、

23、回火、火、回火、外表淬火、化學(xué)熱處理等外表淬火、化學(xué)熱處理等二、金屬材料加工時(shí)間時(shí)間熱處理的基本工藝曲線熱處理的基本工藝曲線加熱溫度加熱溫度保溫時(shí)間保溫時(shí)間冷卻冷卻加熱加熱溫度溫度二、金屬材料加工1.21.2常用熱處理工藝常用熱處理工藝退火退火 將鋼加熱到一定的溫度，保溫一定的將鋼加熱到一定的溫度，保溫一定的時(shí)間后緩慢冷卻，以獲得接近平衡狀態(tài)組時(shí)間后緩慢冷卻，以獲得接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝，稱為退火?？椀臒崽幚砉に?，稱為退火。根據(jù)工藝和根據(jù)工藝和目的不同，退火可分為目的不同，退火可分為完全退火完全退火，不完全不完全退火，消應(yīng)力退火退火，消應(yīng)力退火等。等。二、金屬材料加工完全退火完全退火 將

24、工件加熱到將工件加熱到Ac3Ac3以上以上30-5030-50，保溫，保溫后在爐內(nèi)緩慢冷卻，得到接近平衡狀態(tài)組后在爐內(nèi)緩慢冷卻，得到接近平衡狀態(tài)組織?？?。其目的是細(xì)化晶粒，消除應(yīng)力，降低其目的是細(xì)化晶粒，消除應(yīng)力，降低硬度，改善加工性能硬度，改善加工性能不完全退火不完全退火 將工件加熱到將工件加熱到A Ac1c1以上以上30-5030-50，保溫后，保溫后緩慢冷卻。緩慢冷卻。其主要目的是改善加工切削性其主要目的是改善加工切削性能，消除應(yīng)力能，消除應(yīng)力二、金屬材料加工消應(yīng)力退火消應(yīng)力退火 將整個(gè)工件或部分加熱到將整個(gè)工件或部分加熱到A Ac1c1以下以下100-100-200200，保溫后緩慢冷

25、卻。，保溫后緩慢冷卻。其主要目的是其主要目的是消除焊接、冷加工、鍛壓等加工所產(chǎn)生的消除焊接、冷加工、鍛壓等加工所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。消應(yīng)力退火不改變材料組織，通內(nèi)應(yīng)力。消應(yīng)力退火不改變材料組織，通過高溫時(shí)的塑性變形或蠕變來釋放應(yīng)力。過高溫時(shí)的塑性變形或蠕變來釋放應(yīng)力。二、金屬材料加工正火正火 正火是將工件加熱到正火是將工件加熱到A Ac3c3或或AcmAcm以上以上30-30-5050，保溫后在空氣中冷卻，得到珠光體，保溫后在空氣中冷卻，得到珠光體類組織的熱處理工藝。類組織的熱處理工藝。 正火的目的也是細(xì)化晶粒，均勻組織，正火的目的也是細(xì)化晶粒，均勻組織，降低內(nèi)應(yīng)力。降低內(nèi)應(yīng)力。二、金屬材料加工 與

26、退火的不同在于冷卻速度較快，組與退火的不同在于冷卻速度較快，組織中珠光體增多，珠光體片層變薄。鋼的織中珠光體增多，珠光體片層變薄。鋼的強(qiáng)度、硬度、韌性增高。核承壓容器用的強(qiáng)度、硬度、韌性增高。核承壓容器用的低碳鋼都是以正火狀態(tài)供貨的。低碳鋼都是以正火狀態(tài)供貨的。二、金屬材料加工淬火淬火 淬火是將鋼件加熱到淬火是將鋼件加熱到A Ac3c3以上以上30305050，保溫后快冷，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的過保溫后快冷，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的過程。程。 只有到達(dá)臨界冷卻速度，奧氏體才能只有到達(dá)臨界冷卻速度，奧氏體才能轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。淬火時(shí)，鋼件外表冷卻得轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。淬火時(shí)，鋼件外表冷卻得快，越往心部冷卻越

27、慢。淬火時(shí)，鋼件獲快，越往心部冷卻越慢。淬火時(shí)，鋼件獲得馬氏體的深度越深，稱鋼的淬透性越大得馬氏體的深度越深，稱鋼的淬透性越大二、金屬材料加工 鋼的含碳量和合金元素能降低淬火的鋼的含碳量和合金元素能降低淬火的臨界冷卻速度，從而大大進(jìn)步鋼的淬透性。臨界冷卻速度，從而大大進(jìn)步鋼的淬透性。馬氏體組織硬度和強(qiáng)度都很高，但馬氏體馬氏體組織硬度和強(qiáng)度都很高，但馬氏體硬而淬，韌性很差，內(nèi)應(yīng)力很大，容易產(chǎn)硬而淬，韌性很差，內(nèi)應(yīng)力很大，容易產(chǎn)生裂紋，承壓容器材料和焊縫的組織中一生裂紋，承壓容器材料和焊縫的組織中一般都不希望出現(xiàn)馬氏體般都不希望出現(xiàn)馬氏體二、金屬材料加工回火回火 回火是將經(jīng)過淬火的鋼加熱到回火是將

28、經(jīng)過淬火的鋼加熱到Ac1Ac1以下以下的適當(dāng)溫度，保溫后冷卻，獲得所需組織，的適當(dāng)溫度，保溫后冷卻，獲得所需組織，消除淬火時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，適當(dāng)降低硬度消除淬火時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，適當(dāng)降低硬度和強(qiáng)度，進(jìn)步韌性的熱處理工藝。和強(qiáng)度，進(jìn)步韌性的熱處理工藝。 按回火溫度的不同分可為按回火溫度的不同分可為低溫、中溫、低溫、中溫、高溫回火高溫回火，以獲得不同要求的硬度、強(qiáng)度，以獲得不同要求的硬度、強(qiáng)度和韌性。和韌性。二、金屬材料加工 淬火后在淬火后在500-650500-650范圍內(nèi)的回火稱為范圍內(nèi)的回火稱為高溫回火。高溫回火。淬火加高溫回火的熱處理又稱淬火加高溫回火的熱處理又稱為調(diào)質(zhì)為調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)后的鋼材既有

29、一定的強(qiáng)度，調(diào)質(zhì)后的鋼材既有一定的強(qiáng)度，又有較高的塑性和沖擊韌性，即有良好的又有較高的塑性和沖擊韌性，即有良好的綜合機(jī)械性能綜合機(jī)械性能。核電主設(shè)備用的低合金高。核電主設(shè)備用的低合金高強(qiáng)度鋼都要進(jìn)展調(diào)質(zhì)處理。強(qiáng)度鋼都要進(jìn)展調(diào)質(zhì)處理。 二、金屬材料加工外表熱處理外表熱處理 外表熱處理包括外表淬火和化學(xué)熱處理外表熱處理包括外表淬火和化學(xué)熱處理: : 外表淬火是應(yīng)用外表快速加熱隨后快速外表淬火是應(yīng)用外表快速加熱隨后快速冷卻的方法，改變鋼件外表性能的工藝。冷卻的方法，改變鋼件外表性能的工藝。 化學(xué)熱處理是在一定的溫度下對(duì)鋼外表化學(xué)熱處理是在一定的溫度下對(duì)鋼外表滲入一些元素，以改變其表層的化學(xué)成分滲入一

30、些元素，以改變其表層的化學(xué)成分從而進(jìn)步表層的某些特殊性能如耐磨、耐從而進(jìn)步表層的某些特殊性能如耐磨、耐腐蝕和耐疲勞等。腐蝕和耐疲勞等。二、金屬材料加工奧氏體不銹鋼的固溶處理和穩(wěn)定化處理奧氏體不銹鋼的固溶處理和穩(wěn)定化處理 把奧氏體不銹鋼加熱到把奧氏體不銹鋼加熱到1050-11001050-1100，保溫后快速冷卻，以獲得單相的、均勻的保溫后快速冷卻，以獲得單相的、均勻的奧氏體組織，這種方法稱為固溶處理奧氏體組織，這種方法稱為固溶處理 含含18%18%左右的鉻和左右的鉻和8%8%左右鎳的奧氏體不左右鎳的奧氏體不銹鋼經(jīng)固溶處理后，才能在室溫下得到單銹鋼經(jīng)固溶處理后，才能在室溫下得到單相的奧氏體組織，

31、進(jìn)步韌性和耐腐蝕性相的奧氏體組織，進(jìn)步韌性和耐腐蝕性二、金屬材料加工1.31.3熱處理缺陷熱處理缺陷氧化和脫碳氧化和脫碳硬度缺乏與軟點(diǎn)硬度缺乏與軟點(diǎn)過熱和過燒過熱和過燒變形與開裂變形與開裂二、金屬材料加工氧化和脫碳氧化和脫碳 鋼件加熱時(shí)，外表被氧化生成氧化鐵皮。鋼件加熱時(shí)，外表被氧化生成氧化鐵皮。同時(shí)鋼表層中的碳被氧化，生成二氧化碳，同時(shí)鋼表層中的碳被氧化，生成二氧化碳，即造成脫碳。氧化和脫碳使鋼件外表硬度即造成脫碳。氧化和脫碳使鋼件外表硬度缺乏，降低疲勞強(qiáng)度。缺乏，降低疲勞強(qiáng)度。 防止的措施有：外表涂料、鹽浴加熱、防止的措施有：外表涂料、鹽浴加熱、保護(hù)氣或真空加熱。保護(hù)氣或真空加熱。二、金屬

32、材料加工硬度缺乏與軟點(diǎn)硬度缺乏與軟點(diǎn) 淬火時(shí)假如加熱溫度不夠或保溫時(shí)間缺淬火時(shí)假如加熱溫度不夠或保溫時(shí)間缺乏或部分冷卻速度缺乏都會(huì)造成硬度缺乏乏或部分冷卻速度缺乏都會(huì)造成硬度缺乏與軟點(diǎn)。與軟點(diǎn)。 二、金屬材料加工過熱和過燒過熱和過燒 由于加熱溫度過高或保溫時(shí)間過長(zhǎng)而造由于加熱溫度過高或保溫時(shí)間過長(zhǎng)而造成奧氏體晶粒粗大的缺陷叫過熱。成奧氏體晶粒粗大的缺陷叫過熱。過熱組過熱組織可通過重新淬火予以消除。織可通過重新淬火予以消除。 由于加熱溫度過高而造成奧氏體晶界部由于加熱溫度過高而造成奧氏體晶界部分熔化或氧化的現(xiàn)象稱過燒。分熔化或氧化的現(xiàn)象稱過燒。工件一旦過工件一旦過燒就只能報(bào)廢。燒就只能報(bào)廢。二、

33、金屬材料加工變形與開裂變形與開裂 淬火時(shí)產(chǎn)生熱應(yīng)力和組織應(yīng)力。當(dāng)淬淬火時(shí)產(chǎn)生熱應(yīng)力和組織應(yīng)力。當(dāng)淬火應(yīng)力超過鋼的屈從強(qiáng)度時(shí)，引起變形；火應(yīng)力超過鋼的屈從強(qiáng)度時(shí)，引起變形；當(dāng)淬火應(yīng)力超過極限強(qiáng)度時(shí)，會(huì)引起開裂。當(dāng)淬火應(yīng)力超過極限強(qiáng)度時(shí)，會(huì)引起開裂。 防止的措施有：選用淬透性好的鋼材，防止的措施有：選用淬透性好的鋼材，降低冷速；合理設(shè)計(jì)工件構(gòu)造形狀；淬火降低冷速；合理設(shè)計(jì)工件構(gòu)造形狀；淬火前退火；淬火后及時(shí)回火等。前退火；淬火后及時(shí)回火等。 二、金屬材料加工2.2.壓力加工壓力加工 金屬壓力加工是在外力的作用下，使金屬壓力加工是在外力的作用下，使金屬坯料產(chǎn)生塑性變形，從而獲得一定形金屬坯料產(chǎn)生塑性

34、變形，從而獲得一定形狀、尺寸和力學(xué)性能的原材料、毛坯或零狀、尺寸和力學(xué)性能的原材料、毛坯或零件的成型加工方法件的成型加工方法 二、金屬材料加工2.12.1常用工藝方法常用工藝方法 軋制軋制鍛造鍛造擠壓擠壓冷拔冷拔沖壓沖壓 二、金屬材料加工軋制軋制 材料在旋轉(zhuǎn)軋輥的壓力作用下產(chǎn)生連材料在旋轉(zhuǎn)軋輥的壓力作用下產(chǎn)生連續(xù)的塑性變形，獲得要求的截面形狀并改續(xù)的塑性變形，獲得要求的截面形狀并改變其性能的加工方法稱為軋制。變其性能的加工方法稱為軋制。通過合理通過合理設(shè)計(jì)的軋輥，可消費(fèi)出不同截面的板材和設(shè)計(jì)的軋輥，可消費(fèi)出不同截面的板材和其他型材。也可直接軋出毛坯或零件。軋其他型材。也可直接軋出毛坯或零件。軋

35、制也是核燃料元件和包殼材料的根本加工制也是核燃料元件和包殼材料的根本加工方法之一。方法之一。二、金屬材料加工鍛造鍛造 鍛造是熱態(tài)金屬經(jīng)施加外力產(chǎn)生塑性鍛造是熱態(tài)金屬經(jīng)施加外力產(chǎn)生塑性形變而形成產(chǎn)品的加工方法稱為鍛造形變而形成產(chǎn)品的加工方法稱為鍛造 用簡(jiǎn)單的通用性工具或在鍛造設(shè)備上用簡(jiǎn)單的通用性工具或在鍛造設(shè)備上的砧鐵間直接使坯料變形而獲得所需幾何的砧鐵間直接使坯料變形而獲得所需幾何形狀及內(nèi)部質(zhì)量的鍛件。這種加工方法稱形狀及內(nèi)部質(zhì)量的鍛件。這種加工方法稱為為自由鍛自由鍛 利用鍛模使坯料變形而獲得鍛件的鍛利用鍛模使坯料變形而獲得鍛件的鍛造方法稱為造方法稱為模鍛模鍛二、金屬材料加工擠壓擠壓 擠壓是坯

36、料在壓力下從?？字袛D出，擠壓是坯料在壓力下從?？字袛D出，橫截面變小，長(zhǎng)度增加的加工方法橫截面變小，長(zhǎng)度增加的加工方法 在核工業(yè)，它是鈾及鈾合金廣泛采用在核工業(yè)，它是鈾及鈾合金廣泛采用的加工方法之一的加工方法之一二、金屬材料加工冷拔冷拔 冷拔是坯料在拉力下從?？桌觯瑱M冷拔是坯料在拉力下從?？桌?，橫截面變小，長(zhǎng)度增加的加工方法截面變小，長(zhǎng)度增加的加工方法沖壓沖壓 沖壓是板材在壓力下從?？字袛D出，沖壓是板材在壓力下從?？字袛D出，橫截面變小，長(zhǎng)度增加的加工方法橫截面變小，長(zhǎng)度增加的加工方法二、金屬材料加工2.22.2壓力加工缺陷壓力加工缺陷壓力加工后的組織與性能壓力加工后的組織與性能 金屬冷塑性變

37、形后，晶粒變形或破碎，金屬冷塑性變形后，晶粒變形或破碎，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，金屬的強(qiáng)度、硬度逐漸升高，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，金屬的強(qiáng)度、硬度逐漸升高，塑性、韌性逐漸下降，產(chǎn)生了加工硬化塑性、韌性逐漸下降，產(chǎn)生了加工硬化 二、金屬材料加工常見壓力加工缺陷常見壓力加工缺陷鍛件常見缺陷鍛件常見缺陷 1 1金屬在高溫下外表氧化，形成脫金屬在高溫下外表氧化，形成脫碳層，稱氧化、脫碳。這會(huì)降低了強(qiáng)度碳層，稱氧化、脫碳。這會(huì)降低了強(qiáng)度和抗疲勞性和抗疲勞性 2 2加熱溫度過高，晶粒顯著張大，加熱溫度過高，晶粒顯著張大，稱過熱。假設(shè)溫度再高，產(chǎn)生晶界熔化，稱過熱。假設(shè)溫度再高，產(chǎn)生晶界熔化，稱過燒稱過燒 二、金屬材料加工 3 3

38、終鍛溫度太低，內(nèi)部應(yīng)力和相變終鍛溫度太低，內(nèi)部應(yīng)力和相變共同作用，會(huì)導(dǎo)致裂紋共同作用，會(huì)導(dǎo)致裂紋 4 4鍛造時(shí)應(yīng)變太快、太大或坯料原鍛造時(shí)應(yīng)變太快、太大或坯料原有缺陷，會(huì)產(chǎn)生裂紋，稱鍛造裂紋有缺陷，會(huì)產(chǎn)生裂紋，稱鍛造裂紋 5 5內(nèi)部偏析產(chǎn)生或外部掉入的夾內(nèi)部偏析產(chǎn)生或外部掉入的夾雜物；雜物； 6 6鋼中的氫和鍛造過程中的應(yīng)力鋼中的氫和鍛造過程中的應(yīng)力共同作用，產(chǎn)生與裂紋一樣危險(xiǎn)的缺陷共同作用，產(chǎn)生與裂紋一樣危險(xiǎn)的缺陷白點(diǎn)白點(diǎn)二、金屬材料加工軋制軋制由于只在一個(gè)方向進(jìn)展壓力加工，缺由于只在一個(gè)方向進(jìn)展壓力加工，缺陷在長(zhǎng)度方向的連續(xù)性將增大。除了陷在長(zhǎng)度方向的連續(xù)性將增大。除了裂紋、夾雜物和偏析外

39、還存在分層和裂紋、夾雜物和偏析外還存在分層和折疊等缺陷。折疊等缺陷。擠壓擠壓工藝產(chǎn)生缺陷的主要類型有疏松、裂工藝產(chǎn)生缺陷的主要類型有疏松、裂紋、折疊和一些線性缺陷。紋、折疊和一些線性缺陷。二、金屬材料加工3.3.焊接焊接3.13.1焊接概念和焊接性能焊接概念和焊接性能 通過加熱或加壓，或兩者并用，并且用通過加熱或加壓，或兩者并用，并且用或不用填充材料，使工件到達(dá)結(jié)合的一種或不用填充材料，使工件到達(dá)結(jié)合的一種加工工藝方法加工工藝方法 按工藝特點(diǎn)可將焊接分為按工藝特點(diǎn)可將焊接分為熔焊、壓焊和熔焊、壓焊和釬焊釬焊二、金屬材料加工3.23.2常用常用的焊接方法有的焊接方法有:手工電弧焊手工電弧焊埋弧自

40、動(dòng)焊埋弧自動(dòng)焊電渣焊電渣焊氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊等離子弧焊等離子弧焊 二、金屬材料加工3.33.3焊接接頭形式和坡口焊接接頭形式和坡口 焊接接頭主要形式有焊接接頭主要形式有: :對(duì)接接頭對(duì)接接頭角接接頭角接接頭搭接接頭搭接接頭T T型接頭型接頭 二、金屬材料加工3.43.4焊接接頭組成和組織焊接接頭組成和組織 焊接接頭包括：焊接接頭包括：焊縫焊縫熔合區(qū)熔合區(qū)熱影響區(qū)熱影響區(qū)二、金屬材料加工3.53.5焊接缺陷焊接缺陷 主要缺陷有：外觀缺陷、裂紋、氣孔、主要缺陷有：外觀缺陷、裂紋、氣孔、夾渣、未熔合和未焊透、其它缺陷等六類夾渣、未熔合和未焊透、其它缺陷等六類二、金屬材料加工外觀缺陷外觀缺陷a.a.

41、咬邊咬邊 咬邊是指沿著焊趾，在母材部分形成的咬邊是指沿著焊趾，在母材部分形成的凹陷或溝槽凹陷或溝槽 它是由于電弧將焊縫邊緣的母材熔化后它是由于電弧將焊縫邊緣的母材熔化后沒有得到熔敷金屬的充分補(bǔ)充而留下的缺沒有得到熔敷金屬的充分補(bǔ)充而留下的缺口口 咬邊又分連續(xù)咬邊和部分咬邊兩種咬邊又分連續(xù)咬邊和部分咬邊兩種二、金屬材料加工二、金屬材料加工b.b.焊瘤焊瘤 焊縫中的液態(tài)金屬流到加熱缺乏未熔焊縫中的液態(tài)金屬流到加熱缺乏未熔化的母材上或焊縫根部溢出，冷卻后形成化的母材上或焊縫根部溢出，冷卻后形成的未與母材熔合的金屬瘤的未與母材熔合的金屬瘤二、金屬材料加工c. c. 成形不良成形不良 指焊縫的外觀幾何尺

42、寸不符合要求指焊縫的外觀幾何尺寸不符合要求 有焊縫余高超高、外表不光滑、焊縫有焊縫余高超高、外表不光滑、焊縫過寬、焊縫向母材過渡不圓滑等過寬、焊縫向母材過渡不圓滑等 二、金屬材料加工二、金屬材料加工d. d. 錯(cuò)邊錯(cuò)邊 錯(cuò)邊是指兩個(gè)工件在厚度方向上錯(cuò)開一錯(cuò)邊是指兩個(gè)工件在厚度方向上錯(cuò)開一定的位置定的位置二、金屬材料加工e. e. 凹坑凹坑 凹坑是指焊縫外表或反面部分低于母凹坑是指焊縫外表或反面部分低于母材的部分材的部分 二、金屬材料加工f. f. 燒穿燒穿 燒穿是指焊接過程中，熔深超過工件厚燒穿是指焊接過程中，熔深超過工件厚度，熔化金屬自焊縫反面流出，形成穿孔度，熔化金屬自焊縫反面流出，形成穿

43、孔性缺陷性缺陷 二、金屬材料加工g. g. 塌陷塌陷 單面焊時(shí)由于輸入熱量過大，熔化金屬單面焊時(shí)由于輸入熱量過大，熔化金屬過多而使液態(tài)金屬向焊縫反面塌落，形成過多而使液態(tài)金屬向焊縫反面塌落，形成后焊縫反面突起，正面下塌后焊縫反面突起，正面下塌 二、金屬材料加工裂紋裂紋 焊縫中原子結(jié)合遭到破壞，形成新的界焊縫中原子結(jié)合遭到破壞，形成新的界面而產(chǎn)生的縫隙稱為裂紋面而產(chǎn)生的縫隙稱為裂紋 按外觀形貌和產(chǎn)生部位可分為縱向裂紋、按外觀形貌和產(chǎn)生部位可分為縱向裂紋、橫向裂紋、弧坑裂紋橫向裂紋、弧坑裂紋 按產(chǎn)生的溫度范圍，裂紋可分為熱裂紋、按產(chǎn)生的溫度范圍，裂紋可分為熱裂紋、冷裂紋和再熱裂紋冷裂紋和再熱裂紋

44、二、金屬材料加工a.a.縱向裂紋縱向裂紋 根本上平行于焊縫軸線的裂紋根本上平行于焊縫軸線的裂紋，它可能，它可能位于焊縫、熔位于焊縫、熔 合線、熱影響區(qū)、母材等合線、熱影響區(qū)、母材等部位部位 b. b. 橫向裂紋橫向裂紋 根本上垂直于焊縫軸線的裂紋根本上垂直于焊縫軸線的裂紋，它可能，它可能位于焊縫、熱影響區(qū)、母材等部位位于焊縫、熱影響區(qū)、母材等部位 二、金屬材料加工c.c.輻射裂紋輻射裂紋 具有公共點(diǎn)的呈輻射狀的裂紋具有公共點(diǎn)的呈輻射狀的裂紋，可能，可能出如今焊縫、熱影響區(qū)、母材等部位，有出如今焊縫、熱影響區(qū)、母材等部位，有時(shí)也將此類缺陷稱作星形裂紋時(shí)也將此類缺陷稱作星形裂紋d.d.弧坑裂紋弧坑

45、裂紋 在焊縫末端弧坑中的裂紋在焊縫末端弧坑中的裂紋，可以為縱向、，可以為縱向、橫向、星形橫向、星形狀 二、金屬材料加工e. e. 裂紋群裂紋群 一群不連續(xù)的裂紋一群不連續(xù)的裂紋，它可能位于焊縫、，它可能位于焊縫、熱影響區(qū)、母材等部位。熱影響區(qū)、母材等部位。f. f. 枝狀裂紋枝狀裂紋 起源于一條公共裂紋而又互相連接的一起源于一條公共裂紋而又互相連接的一組裂紋組裂紋，不同于不連續(xù)的裂紋和輻射裂紋，不同于不連續(xù)的裂紋和輻射裂紋，它們可能位于焊縫、熱影響區(qū)、母材等部它們可能位于焊縫、熱影響區(qū)、母材等部位。位。二、金屬材料加工 熱裂紋是凝固致固相線附近的高溫區(qū)形熱裂紋是凝固致固相線附近的高溫區(qū)形成的裂

46、紋成的裂紋 形成熱裂紋的條件之一是合金成分和雜形成熱裂紋的條件之一是合金成分和雜質(zhì)主要是質(zhì)主要是C C、S S、P P在凝固時(shí)形成低熔在凝固時(shí)形成低熔點(diǎn)的共晶組織點(diǎn)的共晶組織二、金屬材料加工 冷裂紋是在接近室溫的范圍內(nèi)形成的裂冷裂紋是在接近室溫的范圍內(nèi)形成的裂紋紋 是在熱影響區(qū)或焊縫金屬內(nèi)生成淬硬組是在熱影響區(qū)或焊縫金屬內(nèi)生成淬硬組織馬氏體后，在氫和焊接內(nèi)應(yīng)力的共織馬氏體后，在氫和焊接內(nèi)應(yīng)力的共同作用下形成的同作用下形成的 二、金屬材料加工 再熱裂紋是工件焊接后，再次加熱到一再熱裂紋是工件焊接后，再次加熱到一定溫度時(shí)形成的裂紋定溫度時(shí)形成的裂紋 它是高溫蠕變和碳化物沉淀強(qiáng)化使晶界它是高溫蠕變和

47、碳化物沉淀強(qiáng)化使晶界應(yīng)力高度集中所致應(yīng)力高度集中所致 它一般發(fā)生在低合金構(gòu)造鋼和奧氏體不它一般發(fā)生在低合金構(gòu)造鋼和奧氏體不銹鋼中銹鋼中 二、金屬材料加工氣孔氣孔 在焊接過程中，熔池中吸收和析出的氣在焊接過程中，熔池中吸收和析出的氣體在凝固時(shí)未能逸出，殘留在焊縫金屬內(nèi)體在凝固時(shí)未能逸出，殘留在焊縫金屬內(nèi)形成孔洞，稱為氣孔形成孔洞，稱為氣孔 氣孔是常見缺陷，出現(xiàn)部位可以是焊縫氣孔是常見缺陷，出現(xiàn)部位可以是焊縫外表，也可是內(nèi)部或根部。有時(shí)以單個(gè)出外表，也可是內(nèi)部或根部。有時(shí)以單個(gè)出現(xiàn)，有時(shí)以成堆的形式密集在部分區(qū)域，現(xiàn)，有時(shí)以成堆的形式密集在部分區(qū)域，其形狀有球形、蟲形等其形狀有球形、蟲形等 二、金

48、屬材料加工夾渣夾渣 夾渣是殘留在焊道之間或焊道與坡口夾渣是殘留在焊道之間或焊道與坡口側(cè)壁之間的熔渣側(cè)壁之間的熔渣 夾渣有多種形狀，可能是單個(gè)的顆粒夾渣有多種形狀，可能是單個(gè)的顆粒狀?yuàn)A渣，也可能是呈條狀或線狀的連續(xù)夾狀?yuàn)A渣，也可能是呈條狀或線狀的連續(xù)夾渣。渣。 夾渣會(huì)減少承載面積，影響力學(xué)性能夾渣會(huì)減少承載面積，影響力學(xué)性能 二、金屬材料加工未熔合未熔合 未熔合是指焊縫金屬與母材金屬，或焊未熔合是指焊縫金屬與母材金屬，或焊縫金屬之間未熔化結(jié)合在一起的缺陷縫金屬之間未熔化結(jié)合在一起的缺陷 按其所在位置未熔合可分為坡口未熔合、按其所在位置未熔合可分為坡口未熔合、層間未熔合和根部未熔合三種層間未熔合和

49、根部未熔合三種 未熔合屬面缺陷，易造成應(yīng)力集中，危未熔合屬面缺陷，易造成應(yīng)力集中，危害性很大，焊縫中一般不允許存在害性很大，焊縫中一般不允許存在 二、金屬材料加工二、金屬材料加工未焊透未焊透 未焊透是指母材金屬未熔化，焊接金屬未焊透是指母材金屬未熔化，焊接金屬?zèng)]有進(jìn)入接頭根部的缺陷沒有進(jìn)入接頭根部的缺陷 未焊透使承載面積減小，并造成應(yīng)力集未焊透使承載面積減小，并造成應(yīng)力集中，在單面焊中嚴(yán)格限制中，在單面焊中嚴(yán)格限制 二、金屬材料加工4.4.鑄造鑄造4.14.1鑄造特點(diǎn)和方法鑄造特點(diǎn)和方法 將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得一定將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得一定形狀和一定性能鑄件的方法稱為鑄造形狀和

50、一定性能鑄件的方法稱為鑄造 鑄造具有鑄造具有: :成形方便、本錢低廉、適應(yīng)成形方便、本錢低廉、適應(yīng)性強(qiáng)、鑄件的力學(xué)性能較差、質(zhì)量不夠穩(wěn)性強(qiáng)、鑄件的力學(xué)性能較差、質(zhì)量不夠穩(wěn)定等特點(diǎn)定等特點(diǎn)二、金屬材料加工 鑄造方法有：砂型鑄造鑄造方法有：砂型鑄造 、熔模鑄造、熔模鑄造 、金屬型鑄造金屬型鑄造 、壓力鑄造、壓力鑄造 、離心鑄造、離心鑄造4.24.2鑄造缺陷鑄造缺陷 鑄件中常見的缺陷有：幾何尺寸不符合鑄件中常見的缺陷有：幾何尺寸不符合要求；鑄造缺陷：粘砂、夾砂、裂紋冷、要求；鑄造缺陷：粘砂、夾砂、裂紋冷、熱裂紋、縮孔、疏松、氣孔、熱裂紋、縮孔、疏松、氣孔、冷隔冷隔等等二、金屬材料加工縮孔和縮松縮孔和

51、縮松 鑄件凝固時(shí)，熔液供給缺乏，在某些部鑄件凝固時(shí)，熔液供給缺乏，在某些部位出現(xiàn)孔洞位出現(xiàn)孔洞, ,大而集中的孔洞稱為縮孔，大而集中的孔洞稱為縮孔，細(xì)小而分散的孔洞稱為縮松細(xì)小而分散的孔洞稱為縮松 縮孔和縮松產(chǎn)生的根本原因是合金的液縮孔和縮松產(chǎn)生的根本原因是合金的液態(tài)收縮和凝固收縮遠(yuǎn)大于固態(tài)收縮態(tài)收縮和凝固收縮遠(yuǎn)大于固態(tài)收縮 二、金屬材料加工鑄件的熱裂鑄件的熱裂 熱裂是在鑄件凝固末期時(shí)由熱應(yīng)力作熱裂是在鑄件凝固末期時(shí)由熱應(yīng)力作用而形成的用而形成的鑄件的冷裂與變形鑄件的冷裂與變形 鑄件在凝固冷卻時(shí)，相變使各部分體鑄件在凝固冷卻時(shí)，相變使各部分體積變化不一致，產(chǎn)生了剩余鑄造應(yīng)力。積變化不一致，產(chǎn)生

52、了剩余鑄造應(yīng)力。當(dāng)當(dāng)鑄件的鑄造應(yīng)力超過屈從強(qiáng)度時(shí)，鑄件就鑄件的鑄造應(yīng)力超過屈從強(qiáng)度時(shí)，鑄件就會(huì)發(fā)生變形；當(dāng)鑄造應(yīng)力超過極限強(qiáng)度時(shí)，會(huì)發(fā)生變形；當(dāng)鑄造應(yīng)力超過極限強(qiáng)度時(shí)，鑄件就會(huì)發(fā)生冷裂鑄件就會(huì)發(fā)生冷裂二、金屬材料加工氣孔和非金屬夾雜物氣孔和非金屬夾雜物 鑄件凝固時(shí)，當(dāng)中的氣體將來得及逸出，鑄件凝固時(shí)，當(dāng)中的氣體將來得及逸出，形成氣孔。氣孔是鑄件中最常見的一種缺形成氣孔。氣孔是鑄件中最常見的一種缺陷。陷。 鑄件中常會(huì)混入的氧化物、硫化物、氮鑄件中常會(huì)混入的氧化物、硫化物、氮化物、硅酸鹽等非金屬夾雜物，即有內(nèi)部化物、硅酸鹽等非金屬夾雜物，即有內(nèi)部生成的，也有外部掉入的。生成的，也有外部掉入的。二、

53、金屬材料加工冷隔冷隔 冷隔是在同一鑄件中一次澆鑄或兩次澆冷隔是在同一鑄件中一次澆鑄或兩次澆鑄時(shí)由于溫度偏低，金屬液體沒有充分熔鑄時(shí)由于溫度偏低，金屬液體沒有充分熔和在一起，其邊界形成帶有氧化層的隔層和在一起，其邊界形成帶有氧化層的隔層三、三、使用過程中產(chǎn)生的缺陷使用過程中產(chǎn)生的缺陷1.1.腐蝕和應(yīng)力腐蝕腐蝕和應(yīng)力腐蝕 金屬材料與周圍環(huán)境發(fā)生化學(xué)作用而引金屬材料與周圍環(huán)境發(fā)生化學(xué)作用而引起的變質(zhì)和破壞起的變質(zhì)和破壞 它會(huì)顯著降低金屬材料的力學(xué)性能，破它會(huì)顯著降低金屬材料的力學(xué)性能，破壞構(gòu)件的幾何形狀、增加轉(zhuǎn)動(dòng)件間的磨損、壞構(gòu)件的幾何形狀、增加轉(zhuǎn)動(dòng)件間的磨損、縮短設(shè)備使用壽命縮短設(shè)備使用壽命 腐蝕

54、分為兩種類型：腐蝕分為兩種類型：化學(xué)腐蝕和電化學(xué)化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕腐蝕三、三、使用過程中產(chǎn)生的缺陷使用過程中產(chǎn)生的缺陷 化學(xué)腐蝕遵守純化學(xué)多相反響的各定律，化學(xué)腐蝕遵守純化學(xué)多相反響的各定律，不伴隨產(chǎn)生電流不伴隨產(chǎn)生電流 電化學(xué)腐蝕在有導(dǎo)電介質(zhì)存在的條件下電化學(xué)腐蝕在有導(dǎo)電介質(zhì)存在的條件下進(jìn)展。金屬的電離和介質(zhì)中氧化組分的復(fù)進(jìn)展。金屬的電離和介質(zhì)中氧化組分的復(fù)原不在同一作用中進(jìn)展。電化學(xué)腐蝕遵守原不在同一作用中進(jìn)展。電化學(xué)腐蝕遵守電化學(xué)動(dòng)力學(xué)各定律，并伴隨電流的流動(dòng)。電化學(xué)動(dòng)力學(xué)各定律，并伴隨電流的流動(dòng)。 三、三、使用過程中產(chǎn)生的缺陷使用過程中產(chǎn)生的缺陷 金屬在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的共同作金屬在應(yīng)

55、力和腐蝕介質(zhì)的共同作用下發(fā)生開裂稱為應(yīng)力腐蝕用下發(fā)生開裂稱為應(yīng)力腐蝕 應(yīng)力腐蝕是一種極為隱蔽的部分腐應(yīng)力腐蝕是一種極為隱蔽的部分腐蝕，常常造成嚴(yán)重破壞蝕，常常造成嚴(yán)重破壞 三、三、使用過程中產(chǎn)生的缺陷使用過程中產(chǎn)生的缺陷 應(yīng)力腐蝕的特點(diǎn)如下：應(yīng)力腐蝕的特點(diǎn)如下： 1 1應(yīng)力腐蝕要在拉應(yīng)力作用下才發(fā)應(yīng)力腐蝕要在拉應(yīng)力作用下才發(fā)生，而且主要是在剩余應(yīng)力的作用下發(fā)生。生，而且主要是在剩余應(yīng)力的作用下發(fā)生。因?yàn)槭Ｓ鄳?yīng)力一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于工作應(yīng)力，而因?yàn)槭Ｓ鄳?yīng)力一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于工作應(yīng)力，而應(yīng)力腐蝕一定要在某個(gè)很大的臨界應(yīng)力以應(yīng)力腐蝕一定要在某個(gè)很大的臨界應(yīng)力以上才會(huì)發(fā)生。上才會(huì)發(fā)生。三、三、使用過程中產(chǎn)生的缺陷使用過程中產(chǎn)生的缺陷 2 2對(duì)一種合金只有在腐蝕介質(zhì)中含對(duì)一