海洋工程材料5详解.ppt

苗玉刚 2015年12月 高强度船体结构钢的化学成分 2、海洋工程用高强度结构钢：我国《海上移动式钻井船入级和建造规范》将船用低合金高强度钢称为高强度船体结构用钢。 高强度船体用结构钢——有四个质量等级(A、D、E、F)和三个强度级别组合 §5.2.1 海洋工程用结构钢 船用结构钢的力学性能(GB712-2000) §5.2.1 海洋工程用结构钢 自升式、半潜式钻井船用结构钢钢材应按下表规定选用高强度船体结构钢。 §5.2.1 海洋工程用结构钢 H表示32kgf/mm2和36kgf/mm2的高强钢 △表示比E32、E36更高一级的钢材 §5.2.2 海洋工程用铸铁 铸铁由于具有具有优良的成形性能、加工性能、力学性能及低廉的价格，在各工业部门得到广泛的应用。 随着我国沿海工业的快速发展和对海洋资源的开发利用，铸铁材料在海洋环境中的应用日益得到重视，应用量、应用范围不断增大。 铸铁的组织中存在大量的高碳相：石墨和渗碳体。不同的石墨形态及其分布，导致铸铁的机械性能在成分基本相近或相同的条件下表现出很大的差异以及海水腐蚀性能上的差异。 成分与组织的特点 成分特点：与碳钢相比，铸铁的化学成分中除了含有较高的C、Si等元素外，还含有较多的S、P等杂质，在特殊性能铸铁中，还含有一些合金元素。这些成分均会影响铸铁的组织和性能 溶于铁晶格的间隙中，形成间隙固溶体，如铁素体、奥氏体 以游离的石墨（G）形式析出。机械制造工业用的铸铁中，碳主要以石墨（G）形式存在。 与Fe生成化合物，如Fe3C碳化物存在 铸铁中碳的主要分布形式 组织特点：铸铁中的碳主要以石墨（G）形式存在，所以铸铁的组织是由钢的基体和石墨组成的。 珠光体 铁素体 珠光体+铁素体 石墨的晶体结构——简单六方晶格 根据铸铁中石墨的形态： 1、灰铸铁：石墨呈片状 2、球墨铸铁：石墨呈球状 3、蠕墨铸铁：石墨介于片状与球状之间 4、可锻铸铁：石墨呈团絮状 铸铁的分类 强度和塑性按片状→蠕状→团状→球状依次递增。 电极电位按Fe→Fe3C→G依次递增，形成微电池腐蚀。 由表2可见,所有试样年平均腐蚀率无本质区别,主要差别表现在局部坑蚀上,A2的平均和最大坑蚀深度是A1的2.85倍。由于局部坑蚀的不可预测性、自摧化性、隐蔽性,使其成为腐蚀失效中最具有破坏性的一种失效形式。 铸铁点蚀蚀坑成长的电化学机构示意图 有色金属：除钢铁之外的其它金属 有色金属具有许多黑色金属所不及的优良特性，是现代工业中不可缺少的材料，本部分仅介绍在船舶与海洋工程中常用的铝及其合金、铜及其合金、钛及其合金等 §5.3 海洋工程用有色金属 2、对船舶与海洋工程用铝合金性能的基本要求： 1、机械方面 屈强比: 要保持一定差距，一般不应大于0.8； 高温强度: 在加热至100以前，应保持机械性能不变； 疲劳强度:平板式样疲劳强度应不小于50Mpa，带焊缝不小于40Mpa； 延伸率：10% 2、抗腐蚀性能方面 具有良好的抗腐蚀性能，特别是抗海水腐蚀 3、其他方面（热处理不强化合金）良好的可焊性、加工性： §5.3.1 海洋工程用铝合金 3、铝合金的牌号、分类与应用 形变铝合金： 相图中D点以左的部分。该类铝合金加热至固溶线FD以上时能形成单相α固溶体，塑性好，适用于压力加工成形。 不能热处理强化的形变铝合金： 相图中F点以左的部分，组织为单相固溶体，且其溶解度不随温度而变化，无法进行热处理强化； 可热处理强化的形变铝合金： 相图中F和D之间的形变铝合金，固溶体的溶解度随着温度而显著变化，可进行热处理强化。 铸造铝合金： 相图中D点以右的部分，有共晶铝合金、亚共晶铝合金和过共晶铝合金之分。 按铝合金所处相图的位置分类： 铝合金: 形变铝合金、铸造铝合金 §5.3.1 海洋工程用铝合金 3、铝合金的牌号、分类与应用 旧标准 新标准 按铝合金加入合金元素种类分类 按加入合金元素后铝合金的性能特点分类： 由于铝合金的机械性能、工艺性能与铁碳合金不同，因此在设计选用铝合金和铁碳合金时，应按一定关系进行代换和选用，见下表。 船用铝合金的设计选用 §5.3.1 海洋工程用铝合金 §5.3.1 海洋工程用铝合金 1、概述 铜是人类最早使用的金属 早在史前时代,人们就开始采掘露天铜矿,并用获取的铜制造武器、工具和其他器皿，铜的使用对早期人类文明的进步影响深远 铜存在于地壳和海洋中。铜在地壳中的含量约为0.01％，在个别铜矿床中，铜的含量可以达到3－5％ 自然界中的铜，多数以化合物即铜矿物存在。铜矿物与其他矿物聚合成铜矿石，开采出来的铜矿石，经过选矿而成为含铜品位较高的铜精矿 §5.3.2 海洋工程用铜合金 铜合金分类及编号 黄铜：简单黄铜和复杂黄铜 简单黄铜：为Cu—Zn二元合金，以“H”表示，H后面的数字表示合金的平均含铜量