钱公--电站锅炉金属材料金属技术监督基础知识-2011讲述.ppt

电站锅炉金属材料 金属技术监督基础知识 中国特种设备检测研究院 钱 公 一、金属学及热处理基本知识 ? 金属学基本概念 金属学就是研究金属和合金的性能与它们内部结构之间的关系，以及影响金属与合金组织和性能的因素的一门科学。 ? 常见合金元素对电站锅炉用钢性能的影响 C、Cr、Mo、W、V、Ni、Nb、Ti、B和稀土元素（Re）、Si和Al。 ? 晶体与晶体结构 ? 铁的几种基本固态项 α 铁、β铁、γ铁、 δ铁。 ? 晶粒和晶界 ? 钢中晶界的特殊性 晶界比晶粒容易被腐蚀； 晶界的熔点比晶粒低； 当金属内部发生相变时，晶界是优先成核的部位； 原子在晶界上扩散比晶粒内快； 晶界对晶粒的滑移变形起阻碍作用，晶界不易产生塑性变形； 晶界处容易聚集与晶粒元素不同的其他杂质元素的原子。 ? 等强温度Tθ 晶界强度和晶粒强度相等时的温度称为等强温度Tθ 。 ? 金属材料的塑性变形及再结晶 加工硬化：金属在塑性变形后，金属的强度和硬度会升高，塑性和 韧性会降低，这种现象称为加工硬化（或冷作硬化）。 再结晶过程：将经冷加工变形后的金属部件加热到适当温度并保温 后，金属内形成新晶粒并长大，从而获得没有内应力和加 工硬化的组织的软化过程，称为再结晶过程。 ? 钢及铸铁中的几种基本组织 铁素体：碳原子溶于体心立方α—Fe中形成的间隙固溶体。以α或F 表示。 渗碳体：晶体结构属正交系，化学式为Fe3C的金属化合物，是钢和铁 中常见的固相，在合金钢中为合金渗碳体。 奥氏体：碳原子溶于面心立方晶格γ—Fe中所形成的间隙固溶体 ，以 A表示。 珠光体：由铁素体和渗碳体所组成的机械混合物，通常呈片层状相间 分布。以P表示。 索氏体：过冷奥氏体在600℃～650℃左右分解所形成的珠光体，其 片层较薄。以S表示。 屈氏体（或托氏体）：过冷奥氏体在650℃～550℃左右分解所形成的 珠光体，其片层极薄。以T表示。 贝氏体：钢铁奥氏体化后，过冷到珠光体转变温度区与Ms之间的中温 区等温，或连续冷却通过这个中温区时形成的组织。按照组 织形式和形成温度不同，分为上贝氏体和下贝氏体。上贝氏 体中铁素体呈羽毛状，羽毛之间分布有片装和棒状的渗碳体。 下贝氏体为针状的铁素体上分布有大量的渗碳体。贝氏体中 的铁素体含有较多的（或过饱和的）碳，以B表示。 马氏体：钢铁或非铁金属中通过无扩散共格切变型转变所形成的产物。 以M表示。 莱氏体：钢铁或高碳高合金钢中由奥氏体（或其转变产物）与碳化物 （包括渗碳体）组成的共晶组织。以L表示。 石墨：碳的一种同素异构体，晶体结构属于六方晶系，是铸铁中常出 现的固相，其空间形态有片状、球状、团絮状、蠕虫状等。其 中以片状对金属的危害最大。 ? 铁碳平衡图 平衡图也叫相图或状态图，是表示合金体系在平衡状态时各相区 温度和成分极限的图解。一般最常用的平衡图是二元系的平衡图。二 元系的平衡图以纵坐标表示温度，横坐标表示合金的成分。知道了合金的成分和温度，就可以在平衡图上找到相应的平衡状态下的组织， 并可用杠杆定律求出两相区相的相对量。从平衡图上也可以知道一定 成分的合金在冷却过程中相的变化。 铁碳平衡图是铁和碳的二元系相图。严格来说，铁碳平衡图应当是 铁和石墨的平衡图。而我们应用最多的是含碳量6.67％以下的富铁部 分平衡图，而且是铁和化合物Fe3C 的一种平衡图。因此，虽然铁碳平 衡图有Fe －C和Fe － Fe3C两种，但实际上都把Fe － Fe3C系的平衡图 称为铁碳平衡图。 包晶反应：所谓包晶反应即由一个固相和一个液相反应成为一个 固相的反应。 共