超聲無損檢測第一章金屬材料基礎(chǔ)知識

1、第一章 金屬材料及熱處理基本知識1.1材料力學(xué)基本知識1.2 金屬學(xué)與熱處理基本知識1.3承壓類特種設(shè)備常用材料第一章 金屬材料及熱處理基本知識金屬材料是現(xiàn)代工業(yè),農(nóng)業(yè)，國防以及科學(xué)技術(shù)各個領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的工程材料。這不僅是由于來源豐富，生產(chǎn)工藝簡單，成熟，而且還因為他們具有良好的性能。 通常所指的金屬材料性能包括以下兩個方面：一、使用性能即為了保證機械零部件、設(shè)備、結(jié)構(gòu)件等能正常工作，材料所具備的性能。主要有力學(xué)性能（強度、硬度、剛度、塑性、韌性等），物理性能（密度、熔點、導(dǎo)熱性、熱膨脹性等），化學(xué)性能（耐蝕性、熱傳導(dǎo)性等）。使用性能決定了材料的應(yīng)用范圍，使用安全可靠性和使用壽命。二、工藝性

2、能即材料在被制成機械零件、設(shè)備、結(jié)構(gòu)件的過程中適應(yīng)各種冷熱加工的性能，例如鑄造、焊接、熱處理、壓力加工、切削加工等方面的性能。工藝性能對制造成本、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量有重要影響。金屬材料是制造承壓類特種設(shè)備最常用的材料，其性能介紹是本章的主要內(nèi)容。作為承壓類特種設(shè)備無損檢測人員，應(yīng)了解材料方面的有關(guān)知識。1.1 材料力學(xué)基本知識金屬材料在加工和使用過程中都要承受不同形式外力的作用。當外力達到或超過某一限度時，材料就會發(fā)生變形甚至斷裂。材料在外力的作用下所表現(xiàn)的一些性能稱為材料的力學(xué)性能。承壓類特種設(shè)備材料的力學(xué)性能指標主要包括強度、硬度、塑性、韌性等指標。1.1.1 應(yīng)力和應(yīng)變所謂“應(yīng)力”，是在

3、施加的外力的影響下物體內(nèi)部產(chǎn)生的力。如圖1所示：在圓柱體的項部向其垂直施加外力P的時候，物體為了保持原形在內(nèi)部產(chǎn)生抵抗外力的力內(nèi)力。該內(nèi)力被物體（這里是單位圓柱體）的截面積所除后得到的值即是“應(yīng)力”，或者簡單地可概括為單位截面積上的內(nèi)力，單位為Pa（帕斯卡）或N/m2。例如，圓柱體截面積為A(m2),所受外力為P(N牛頓)，由外力=內(nèi)力可得，應(yīng)力： （Pa或者N/m2）這里的截面積A與外力的方向垂直，所以得到的應(yīng)力叫做垂直應(yīng)力。圖1應(yīng)變當單位圓柱體被拉伸的時候會產(chǎn)生伸長變形L，那么圓柱體的長度則變?yōu)長+L。這里，由伸長量L和原長L的比值所表示的伸長率（或壓縮率）就叫做“應(yīng)變”，記為。 與外力同

4、方向的伸長(或壓縮)方向上的應(yīng)變稱為“軸向應(yīng)變”。應(yīng)變表示的是伸長率（或壓縮率），屬于無量綱數(shù)，沒有單位。由于量值很小(1×10-6百萬分之一)，通常單位用“微應(yīng)變”表示，或簡單地用E表示。而單位圓柱體在被拉伸的狀態(tài)下，變長的同時也會變細。直徑為d0的棒產(chǎn)生d的變形時，直徑方向的應(yīng)變?nèi)缦率剿荆?這種與外力成直角方向上的應(yīng)變稱為“橫向應(yīng)變”。軸向應(yīng)變與橫向應(yīng)變的比稱為泊松比，記為。每種材料都有其固定的泊松比，且大部分材料的泊松比都在0.3左右。 應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系各種材料的應(yīng)變與應(yīng)力的關(guān)系已經(jīng)通過實驗進行了測定。圖2所示為一種普通鋼材（軟鐵）的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系圖。根據(jù)胡克定律，在一定的比

5、例極限范圍內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變成線性比例關(guān)系。對應(yīng)的最大應(yīng)力稱為比例極限。圖2 或者 應(yīng)力與應(yīng)變的比例常數(shù)E 被稱為彈性系數(shù)或揚氏模量，不同的材料有其固定的揚氏模量。綜上所述，雖然無法對應(yīng)力進行直接的測量，但是通過測量由外力影響產(chǎn)生的應(yīng)變可以計算出應(yīng)力的大小。（1）應(yīng)力的種類：剪切應(yīng)力，彎曲應(yīng)力和交變應(yīng)力當承壓類特種設(shè)備殼體的形狀發(fā)生變化或厚度改變時，會在不連續(xù)出及其附近產(chǎn)生剪切應(yīng)力和彎曲應(yīng)力在長期交變應(yīng)力下工作的承壓類特種設(shè)備有些會出現(xiàn)疲勞和破壞現(xiàn)象。（2）應(yīng)力集中的概念在承壓類特種設(shè)備中，構(gòu)件的截面尺寸發(fā)生突變，往往是缺陷引起的。這些缺陷統(tǒng)稱為缺口，包括：表面損傷、焊縫咬邊、氣孔、夾渣、未焊透、未

6、熔合、裂紋等。應(yīng)力集中的嚴重程度和缺口的大小有關(guān)。其中以裂紋引起的應(yīng)力集中最為嚴重。（3）承壓類特種設(shè)備的工作壓力試驗表明；對圓筒形容器來講，環(huán)焊縫受力只是縱焊縫的一半，而對球形容器來講由于不存在切向應(yīng)力，只有經(jīng)向應(yīng)力。故在相同壓力和直徑下，球形容器的壁厚比圓筒形容器的壁厚大約可以減少一半。1.1.2 強度金屬的強度是指金屬抵抗永久變形和斷裂的能力。抗拉強度b，屈服強度s 是評價材料強度性能指標的兩個最重要的指標。 1、 拉伸試樣 進行拉伸試驗時，采用如圖1-3所示的拉伸試樣。試樣可分為長短兩種，長試樣Lo/do=10；短試樣Lo/do=5。一般工廠采用的試樣直徑dO=10毫米。 拉伸試樣放在

7、拉伸試驗機上，按規(guī)定標準加載，隨著載荷增加，試樣產(chǎn)生伸長變形直至斷裂，鋼的標準拉伸試樣， 2、低碳鋼的拉伸曲線圖低碳鋼的拉伸曲線圖 根據(jù)載荷與變形量的相應(yīng)變化可繪出曲線圖，稱為拉伸曲線圖。拉伸曲線圖 圖1-4為低碳鋼的拉伸曲線吼低碳鋼拉伸時可分為三個階段： 、彈性變形（彈性變形：外力卸去后能夠恢復(fù)的變形）階段。當作用在試樣上的裁荷在一定限度之內(nèi)時，載荷與伸長量成正比例，外力去除后，試樣恢復(fù)原來的形狀和尺寸。當載荷超過Pp而不大于Pe時，試樣的伸長不再與外力成正比關(guān)系，但還屬于彈性變形階段，即當外力去除后變形立即消失。 、彈性變形塑性變形（塑性變形外力卸去后不能恢復(fù)的變形）階段。s點出現(xiàn)的水平線

8、段表示在載荷不變的情況下試樣繼續(xù)伸長；即材料喪失了抵抗塑性變形的能力，稱為材料的屈服，發(fā)生塑性變形后，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化，產(chǎn)生加工硬化，要使金屬繼續(xù)變形，必須再增加載荷，這樣載荷繼續(xù)增加，試樣則均勻伸長。達到b點屁開始出現(xiàn)縮頸變形,變形集中在縮頸處。 、塑性變形斷裂階段。由于縮頸出現(xiàn)后截面劇烈減?。辉嚇硬蛔阋缘挚雇饬Φ淖饔?，因此在z點發(fā)生斷裂。根據(jù)拉伸曲線上各種特殊點的外力與原截面的關(guān)系，·，可以測定材料的強度指標。3、強度指標：試樣受到外力作用時，在其內(nèi)部產(chǎn)生大小與外力相等而方向相反的相互作用力，稱為內(nèi)力。單位截面積上的內(nèi)力稱為應(yīng)力，拉伸時的應(yīng)力用符號表示。 應(yīng)力的計算為： p /

9、F(公斤力毫米2)式中;應(yīng)力(公斤力毫米2)； p外力(公斤力)； F橫截面面積(毫米2)。 拉伸曲線上各特殊點出強度計算如下：，抗拉強度b pb / F0 （公斤力毫米2)式中; b應(yīng)力(公斤力毫米2)； pb外力(公斤力)； F0橫截面面積(毫米2)。+ 承壓設(shè)備在選用金屬材料時不允許超過它的抗拉強度/3。 材料的強度極限越高，能承受的應(yīng)力越大。 比例極限：材料承受外力的作用，載荷與變形成正比時的最大應(yīng)力，稱為比例極限；計算公式如下p Pp / F0(公斤力毫米2)式中;p比例極限(公斤力毫米2)； Pp試樣受載與變形成正比時能承受的最大載荷(公斤力)外力； F0橫截面面積(毫米2) 、

10、屈服強度：在載荷不增加的情況下仍能發(fā)生明顯塑性變形時的應(yīng)力計算公式如下 s Ps/ F0（公斤力毫米2）s 屈服強度公斤力毫米2 Ps試樣受載與變形發(fā)生明顯塑性變形時的載荷(公斤力)外力； F0橫截面面積(毫米2) 有許多金屬或合金材料，并沒有明顯的屈服現(xiàn)象發(fā)生，為表明這些材料的屈服極限，規(guī)定以試樣產(chǎn)生伸長量為試樣長度的02%時的應(yīng)力作為材料的“條件屈服強度，用來0.2表示。 屈服極限是選用金屬材料時非常重要的機械性能。承壓設(shè)備材料所受的應(yīng)力，一般都應(yīng)小于屈服強度否則就會產(chǎn)生明顯的塑性變形。、許用應(yīng)力：材料允許使用的最大應(yīng)力。用表示。、屈服比：是屈服點與抗拉極限強度的之比。1.1.3 塑性 塑

11、性是指材料在載荷作用下斷裂前發(fā)生不可逆永久變形的能力。伸長率和斷面收縮率是評價材料塑性性能指標的兩個重要的指標。1. 延伸率 延伸率是試樣拉斷后標距增長量與原始標距長度之比值的百分率，即= (L1-L0)/L0 X 100% L0試樣的原始標距長度(毫米)； L1試樣拉斷后標距長度(毫米)； 2. 斷面收縮率：是試樣斷口面積的縮減量與原截面面積之比值的百分率。即（FoF1）Fo X 100%式中 Fo拉伸前試樣的截面積毫米2) F1試樣斷后細頸處最小截面積(毫米2) 斷面收縮率。 延伸率和斷面收縮率用以衡量材料的塑性，數(shù)值越大，表示塑性越好。良好的塑性材料，有利于進行焊接、鍛壓、冷沖和冷拔等成

12、型工藝。3、延伸率和斷面收縮率是材料的重要性能指標。它們的數(shù)值越大，材料的塑性越好。如果材料具有良好的塑性，則可避免材料在壓力加工過程中發(fā)生開裂而破壞；而普通鑄鐵的塑性差，因而不能進行壓力加工，只能進行鑄造。同時,由于材料具有一定的塑性，故能保證材料不致因稍有超載而突然斷裂，增加了材料使用的安全可靠性。 4冷彎試驗：（1）彎曲試驗彎曲試驗是焊接接頭力學(xué)性能試驗的主要項目彎曲試驗可以考核焊接接頭的主要項目包括：焊縫和熱影響區(qū)的塑性、內(nèi)部缺陷、焊縫的致密性、焊接接頭不同區(qū)域協(xié)調(diào)變形能力。用冷彎試驗衡量材料在室溫時的塑性。試驗時，試樣在規(guī)定的冷彎條件下彎到規(guī)定的角度，一般根據(jù)試樣彎曲表面有無裂紋或折

13、斷等破壞情況來評定材料的質(zhì)量。冷彎條件依材料及試樣的厚度不同而異，在材料的有關(guān)技術(shù)標準中加以規(guī)定。因此，冷彎試驗的目的僅為在一定的彎曲條件下比較材料的塑性。圖5為鋼板的冷彎性能試驗。 圖1-5 180·冷彎試驗 彎心直徑越大，冷塑性變形的能力愈差；彎心直徑越小塑性越好。下面舉例說明強度、塑性的計算方法。例題：有一根鋼試棒，原始長度100毫米，直徑10毫米。作拉伸試驗時，載荷增加至2669公斤力時開始出現(xiàn)屈服現(xiàn)象；載荷達4710公斤力時，試樣被拉斷。結(jié)果測得在變形后長度是116毫米，細頸處直徑是7.75毫米。 試求鋼試樣的屈服強度、抗拉強度、延伸率和斷面收縮率。 解 ：(1)求試樣的截

14、面積（2）求屈服強度(3) 求抗拉強度(4) 求延伸率(5) 求斷面收縮率先求收縮細頸面積1.1.4硬度: 金屬材料抵抗其他更硬物體壓入表面的能力稱為硬度，是衡量材料軟硬程度的判據(jù)，它表征材料抵抗表面局部彈性變形、塑性變形或抵抗破壞的能力。材料的硬度越高，其耐磨性越好。1、布氏硬度： 圖16 布氏硬度測定過程示意圖式中P壓力載荷(公斤力)，F(xiàn)壓痕面積(毫米)； HB布氏硬度值。 壓痕面積的計算如下：圖1-8是布氏硬度試驗機的結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖1-8布氏硬度試驗機結(jié)構(gòu)原理圖布氏硬度與強度也有著如下的近似關(guān)系： b = 036HB(低碳鋼) 它隨著不同金屬材料以及熱處理情況而有所不同。低碳鋼036

15、，高碳鋼034，調(diào)質(zhì)合金鋼o325.布氏硬度試驗的優(yōu)缺點：優(yōu)點是測定的數(shù)據(jù)準確、穩(wěn)定、數(shù)據(jù)重復(fù)性強，常用于測定退火、正火、調(diào)質(zhì)鋼、鑄鐵及有色金屬的硬度。 缺點是對不同材料需要更換壓頭和改變載荷，且壓痕較大，壓痕直徑的測量也較麻煩，易損壞成品的表面，故不宜在成品上進行試驗。2、洛氏硬度：（HR）測試當被測樣品過小或者布氏硬度（HB）大于450時，就改用洛氏硬度計量。試驗方法是用一個頂角為120度的金剛石圓錐體或直徑為1.59mm/3.18mm的鋼球，在一定載荷下壓入被測材料表面，由壓痕深度求出材料的硬度。根據(jù)實驗材料硬度的不同，可分為三種不同標度來表示： HRA 是采用60Kg載荷和鉆石錐壓入器

16、求的硬度，用于硬度極高的材料。例如：硬質(zhì)合金。 HRB 是采用100Kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球求得的硬度，用于硬度較低的材料。例如：退火鋼、 鑄鐵等。 HRC 是采用150Kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料。例如：淬火鋼等洛氏硬度是用壓痕深度作為洛氏硬度值的計量即，符號用HR表示，其計算公式為： 式中：C-常數(shù) 一般取0.2 h-壓痕深度洛氏硬度試驗的優(yōu)缺點：優(yōu)點是操作迅速、簡便，硬度值可從表盤上直接讀出；壓痕較小，可在工件表面試驗；可測量較薄工件的硬度，因而廣泛用于熱處理質(zhì)量的檢驗。 缺點是精確性較低，硬度值重復(fù)性差、分散度大，通常需要在材料的不同部位測試數(shù)次，取

17、其平均值來代表材料的硬度。此外，用不同標尺測得的硬度值彼此之間沒有聯(lián)系，也不能直接進行比較。 1.1.5 沖擊韌性沖擊韌性是指材料在外加沖擊載荷作用下斷裂時消耗能量大小的特性沖擊韌性是對材料的化學(xué)成分、冶金質(zhì)量、組織狀態(tài)內(nèi)部缺陷以及試驗溫度等比較敏感的一個質(zhì)量指標。沖擊韌性指標用 AK表示，試樣缺口的形式有U型和V型兩種。 沖擊試驗示意圖1一擺錘 2一試樣 3一機架 L指針：5；刻度盤試驗時把標準試樣安放在試驗機的兩支點中間，使試樣的缺口背向的沖擊方向，然后把擺錘抬到一定高度H ，擺錘由高處落下將試樣擊斷，并自由回升到高度h，根據(jù)，擺錘的重量和沖擊前后的高度差可以計算出沖斷試樣消耗的功；計算公

18、式如下: k= G(H- h)/F 式中 H沖擊前擺錘上升高度(米) h沖斷試樣后擺錘上升高度(米) G-擺錘重量(公斤力)F試樣的橫截面積 2、 脆性轉(zhuǎn)變溫度 沖擊韌性與試驗溫度有關(guān)，有些材料在室溫20左右試驗時，并不顯示脆性，而在，比較低的溫度（低碳鋼在45）下可能會發(fā)生低溫脆性斷裂，材料由塑性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)的溫度叫做“脆性轉(zhuǎn)變溫度”。3、鋼材的脆化.冷脆化；金屬材料在低溫下呈現(xiàn)的脆性稱為冷脆性。.熱脆性；鋼材長時間停留在400500后再冷卻到室溫，沖擊韌度值會有明顯下降，這種現(xiàn)象稱之為鋼材的熱脆性。.氫脆；鋼中的氫會使材料的力學(xué)性能脆化，這種現(xiàn)象稱為氫脆。鋼中的氫主要來源三個方面：.

19、 冶煉過程中溶解在鋼水中的氫. 焊接過程中由于水或油污在高溫下分解出來的氫溶解在鋼材中.工作介質(zhì)中的氫進入鋼中。氫致斷裂只發(fā)生在-1001500C的溫度范圍內(nèi)。.苛性脆化；苛性脆化一般都發(fā)生在受壓元件的鉚接和漲接處。.應(yīng)力腐蝕脆性斷裂；由于拉應(yīng)力與介質(zhì)腐蝕聯(lián)合作用引起的低應(yīng)力脆性斷裂叫做應(yīng)力腐蝕。應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生的必要條件：.元件承受拉應(yīng)力的作用.具有與材料種類相匹配的特定腐蝕介質(zhì)環(huán)境.材料對應(yīng)力腐蝕的敏感程度。對鋼材而言應(yīng)力腐蝕的敏感性與的成分、組織及熱處理情況有關(guān)。 1.1.6 疲勞在交變載荷的作用下材料發(fā)生破裂的現(xiàn)象叫做疲勞。 金屬材料在無數(shù)次重復(fù)的交變載荷作用下，而不致破裂的最大應(yīng)力，稱為

20、疲勞強度，或稱疲勞極限。金屬材料的疲勞強度，與其化學(xué)成分、表面狀態(tài)、組織結(jié)構(gòu)、夾雜物多少、分布情況以及應(yīng)力分布等有一定關(guān)系。若零件表面進行熱處理、強化處理，或零件表面精細加工和避免斷面的急劇改變，都能提高零件的疲勞強度。一般鋼鐵的彎曲疲勞強度值只有抗拉強度的一半左右。1.1.7 承壓類特種設(shè)備的工作壓力對對圓筒形容器來講，環(huán)焊縫受力只是縱焊縫的一半，而對球形容器來講由于不存在切向應(yīng)力，只有經(jīng)向應(yīng)力。故在相同壓力和直徑下，球形容器的壁厚比圓筒形容器的壁厚大約可以減少一半。1.2 金屬學(xué)與熱處理基本知識1.2.1金屬的晶體結(jié)構(gòu) 常見的晶體結(jié)構(gòu)：1.體心立方晶格2.面心立方晶格3.密排六方晶格1、純

21、金屬的結(jié)構(gòu)、體心立方晶格：晶胞是一個立方體，立方體的八個頂角和立方體中心各有一個原子。、面心立方晶格 ：晶胞是一個立方體，立方體的八個頂角和六個面中心各有一個原子。 、密排六方晶格：晶胞是一個正六棱柱體，在柱體的各個角和上下底面中央各有一個原子，在頂面和底面的中間還有三個原子。 2、金屬的實際晶體結(jié)構(gòu) 、晶體結(jié)構(gòu) 晶體內(nèi)部的晶格位向（即原子排列方向）完全一致的晶體稱為單晶體。 由許多小晶體組成的晶體稱為多晶體，這些小晶體稱為晶粒。晶粒與晶粒之間的界面稱為晶界。 、晶粒度：晶粒度可用晶粒的平均面積或平均直徑表示。工業(yè)生產(chǎn)上采用晶粒度等級來表示晶粒大小。標準晶粒度共分8級，1-4級為粗晶粒，5-8

22、級為細晶粒。 一般晶粒度越大，也就是越細越好，8級的晶粒直徑大約0.02mm1.2.2 純金屬的結(jié)晶1、純金屬的冷卻曲線和過冷現(xiàn)象 金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)晶體的過程稱為結(jié)晶。純金屬的結(jié)晶是在固定的溫度下進行的右圖為純金屬的冷卻曲線。理論結(jié)晶溫度：t0實際結(jié)晶溫度：t1 過冷度：tt0t1。過冷是金屬結(jié)晶的必要條件。2、結(jié)晶過程1.2.3 鐵碳合金的基本組織通常把鋼和鑄鐵統(tǒng)稱為鐵碳合金。一般把含碳量0.02 2的稱為鋼，把含碳量大于2的稱為鑄鐵。含碳量對鋼鐵的性質(zhì)有決定性的影響，所以可以通過鐵碳合金狀態(tài)圖來研究鐵碳的有關(guān)特性。 1、 鐵碳合金的基本組織 （1）、鐵素體（F或） 鐵素體是碳溶于-Fe

23、中所形成的間隙固溶體，體心立方晶格。碳在-Fe中的溶解度很小，727時0.0218%；室溫時為0.0008%,幾乎為零。其強度和硬度很低，塑性、韌性好。顯微組織是明亮的多邊形晶粒（2）、奧氏體（A或） 奧氏體是碳溶于-Fe中所形成的間隙固溶體，面心立方晶格。碳在-Fe中的溶碳量較高，1148時2.11%；1148時為0.77%。其強度和硬度比鐵素體高，塑性、韌性也好。其晶粒呈多邊形，晶界較鐵素體平直。（3）、滲碳體（Fe3C）滲碳體是鐵與碳形成的金屬化合物，碳含量是6.69，具有復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)。其硬度很高，塑性和韌性很差，、Ak接近于零，脆性很大。（4）、珠光體（P） 奧珠光體是由鐵素體和滲碳

24、體組成的機械混合物。是奧氏體冷卻時，在727恒溫下發(fā)生共析轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。顯微組織是鐵素體與滲碳體片層狀交替排列。性能介于鐵素體和滲碳體之間，強度較高，硬度適中，有一定的塑性。（5）、萊氏體（Ld或Ld'） 萊氏體是由奧氏體和滲碳體組成的機械混合物。是在1148恒溫下發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物，平均碳含量4.3%。含碳量為0.77鐵碳合金只發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，其組織為100的珠光體。稱為共析鋼。共析：是指具有共析成分的單一母相在一定條件下分解生成兩個或多個結(jié)構(gòu)與成分不同的新相的過程 含碳量大于0.77鐵碳合金稱為過共析鋼。其組織是珠光體P滲碳體Fe3C0。 含碳量小于0.77鐵碳合金稱為亞共析鋼。其組織

25、是鐵素體F珠光體P2、鐵碳合金狀態(tài)圖：鐵碳合金狀態(tài)圖是表示在極緩慢加熱(或極緩慢冷卻)情況下，不同成分的鐵碳合金在不同溫度時所具有的狀態(tài)或組織的圖形。 一、鐵碳合金狀態(tài)圖 1.2.4 鐵碳合金狀態(tài)圖分析 1、主要特性點 1）A點：純鐵的熔點，溫度1538,Wc=02）G點：純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變點，冷卻到912時,發(fā)生-F-Fe 3）Q點：600時,碳在-Fe中的溶解度,Wc=0.0057%4）D點：滲碳體熔點,溫度1227,Wc=6.69%5）C點：共晶點，溫度1148，Wc=4.3%，成分為C的液相，冷卻到此溫度時，發(fā)生共晶反應(yīng)：LcLd（AE+Fe3C）6）E點：碳在-Fe中的最大溶解度,溫

26、度1148，Wc=2.11%7）S點：共析點，溫度727，Wc=0.77%，成分為S點的奧氏體，冷卻到此溫度時，發(fā)生共析反應(yīng)：AsP（Fp+Fe3C）8）P點：碳在-Fe中的最大溶解度,溫度727，Wc=0.0218%2、特性線 1）ACD線 ：液相線，由各成分合金開始結(jié)晶溫度點所組成的線，鐵碳合金在此線以上處于液相。2）AECF線：固相線，由各成分合金結(jié)晶結(jié)束溫度點所組成的線。在此線以下，合金完成結(jié)晶，全部變?yōu)楣腆w狀態(tài)。3）ECF水平線：共晶線，Wc2.11%的鐵碳合金，緩冷至該線（1148）時，均發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，生成萊氏體。4）ES線：碳在奧氏體中的溶解度曲線，通常稱為Acm線。碳在奧氏體中

27、最大溶解度是E點（wC2.11），隨著溫度的降低，碳在奧氏體中的溶解度減小，將由奧氏體中析出二次滲碳體Fe3C5）GS線：奧氏體冷卻時開始向鐵素體轉(zhuǎn)變的溫度線，通常稱為A3線。6）PSK水平線：共析線，通常稱為A1線。奧氏體冷卻到共析線溫度（727）時，將發(fā)生共析轉(zhuǎn)變生成珠光體（P），wC0.0218%的鐵碳合金均會發(fā)生共析轉(zhuǎn)變。7）GP線：0Wc0.0218%的鐵碳合金，緩冷時，由奧氏體中析出鐵素體的終了線。8）PQ線：碳在鐵素體中的溶解度曲線。在727時，Wc=0.0218%，溶碳量最大，在600時，Wc=0.0057%。 在727緩冷時，鐵素體隨著溫度降低，溶碳量減少，鐵素體中多余的碳將

28、以滲碳體（三次滲碳體Fe3C）的形式析出。一般情況下，忽略Fe3C的存在。9）、以上各特性線的含義，均是指合金緩慢冷卻過程中的相變。若是加熱過程，則相反。 3、相區(qū) 1）單相區(qū)：有F、A、L和Fe3C四個單相區(qū)2）兩相區(qū)：五個兩相區(qū)：LA兩相區(qū)、L+Fe3C兩相區(qū)、A+Fe3C兩相區(qū)、AF兩相區(qū)、F+Fe3C兩相區(qū)3）三相區(qū)：ECF共晶線是液相、奧氏體、滲碳體的三相共存線（L、A、Fe3C）PSK共析線是奧氏體、鐵素體、滲碳體的三相共存線（A、F、Fe3C）4、鐵碳合金的分類 1）工業(yè)純鐵：C 0.022）鋼: 0.02 C 2.0 3) 鑄鐵：2.0 C 6.69 5、含碳量與力學(xué)性能間的關(guān)

29、系 強度：當Wc<0.9時，隨著Wc增加，不斷提高；當Wc>0.9時，由于滲碳體在晶界呈網(wǎng)狀分布，使鋼的強度下降。硬度：隨Wc的增加而提高。 塑性：隨Wc的增加而迅速降低。 1.2.5 熱處理一般過程熱處理的工藝過程是由加熱、保溫、冷卻三個過程組成的，其中溫度和時間是影響熱處理的主要因素。簡要敘述鋼在熱處理過程中的組織變化（1）加熱時的轉(zhuǎn)變奧氏體A的形成（2）冷卻時的轉(zhuǎn)變奧氏體A的分解1.2.6承壓類特種設(shè)備用鋼常見的金相組織和性能承壓類特種設(shè)備用鋼常見的金相組織中有：1.奧氏體 2.鐵素體 3.滲碳體 4.珠光體 5.馬氏體 6.貝氏體 7.魏氏組織 8.帶狀組織1.2.7 承壓

30、類特種設(shè)備常用的熱處理工藝1.退火:將鋼試件加熱到適當溫度，保溫一定時間緩冷。以獲得接近平衡狀態(tài)的組織。目的：（1）降低硬度、改善切削加工性能、消除內(nèi)應(yīng)力。（2）消除應(yīng)力退火：主要是指焊后熱處理，主要目的是消除焊接過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力及冷作硬化。2.正火:將工件加熱到Ac3或Acm以上30500C，保持一定的時間在空氣中冷卻的熱處理工藝。目的：和退火的目的相同。所不同之處在于冷卻的速度3.淬火:將鋼加熱到臨界溫度以上，經(jīng)適當?shù)谋睾罂炖?，使奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體的過程。1.3承壓類特種設(shè)備常用材料承壓類特種設(shè)備是在承壓狀態(tài)下運行，材料要承受較大的工作壓力，有些還要同時承受高溫和介質(zhì)腐蝕，工作條件十分

31、惡劣，如果在使用過程中發(fā)生破壞性事故，將會造成嚴重損失，因此對制作承壓類特種設(shè)備的材料有一定的要求這些要求主要包括：1.為保證安全性和經(jīng)濟性，所用材料應(yīng)有足夠的強度，即較高的屈服極限和強度極限。2.為保證在承受外加載荷 時不發(fā)生脆性破壞，所用材料應(yīng)有良好的韌性。3.所用材料應(yīng)有良好的加工工藝性能，包括冷熱加工性能和焊接性能。4.所用材料應(yīng)有良好的低倍組織和表面質(zhì)量。5.用以制造高溫受壓元件的材料應(yīng)具有良好的耐高溫性6.與腐蝕介質(zhì)接觸的材料應(yīng)具有良好的抗腐蝕性能。1.3.1鋼的分類1、按含碳量的分類 1）.低碳鋼(C025)； 2）中碳鋼(C0。25-060)： 3）高碳鋼(C060)。2、按鋼的質(zhì)量分類，碳鋼可分為：1）普通質(zhì)量碳鋼（Ws0.045%、Wp0.045%）不需要特別控制質(zhì)量的鋼種，包括一般碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素鋼筋鋼、鐵道用一般碳素鋼等。2）優(yōu)質(zhì)碳鋼需要特別嚴格控制質(zhì)量的碳鋼。主要包括：機械結(jié)構(gòu)用優(yōu)質(zhì)碳鋼、工程結(jié)構(gòu)用優(yōu)質(zhì)碳鋼、沖壓薄板的低碳結(jié)構(gòu)鋼、鍋爐和壓力容器用碳鋼、優(yōu)質(zhì)鑄造碳鋼等。3）鋼按冶煉時脫氧方法不同，分為沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼等4） 質(zhì)量等級有：A表示W(wǎng)s0.050%、Wp0.045%；B表示W(wǎng)s0.045%、Wp0.045%；C表示W(wǎng)s0.