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核电设备用材料讲稿
核 用 材 料 预 热 学而不思则罔, 思而不学则殆。 学问 技能、形象、态度、道德 今天计划讲点什么? 基本内容 两个案例 几道判断题和选择题 定义: 材料是人类社会所能接受的、经济地制造有用器件(或物品)的物质。 金属材料,陶瓷材料, 高分子材料,复合材料 目 录 一. 金属材料 二. 金属材料加工 三. 金属材料在运行时产生的常见缺陷 分目录 一. 金属材料 金属材料基本概念 核设备常用结构材料 核燃料元件常用材料 金属材料的性能 关于金属材料的一些基本概念 1 金属材料的化学成分 ★ 钢和铸铁 钢: 含碳量小于2.11%的铁碳合金。 铸铁或生铁: 含碳量大于2.11%的铁碳合金。 ★ 铁素体F、渗碳体Fe3C、珠光体P、奥氏体A及其性能 铁素体是碳溶解于α-Fe中形成的间隙固溶体,常用F或α表示。铁素体的性能与纯铁相近,即强度、硬度低,塑性、韧性好。 渗碳体是铁和碳的金属化合物,分子式为Fe3C,含碳量为6.69%,其特点是熔点高,硬度高,HB800,脆性大,塑性、韧性极低。 珠光体是铁素体和渗碳体两相组成的机械混合物。用P表示,平均含碳量为0.77%。性能介于渗碳体与铁素体之间,强度较高,硬度适中,有一定塑性。 奥氏体是碳在γ-Fe中形成的间隙固溶体,常用A或γ表示。727℃时,溶碳量为0.77%,1148℃时为2.11%。奥氏体为顺磁性,其硬度较低,塑性较好。 莱氏体是奥氏体和渗碳体的机械混合物,用Le表示。 关于金属材料的一些基本概念 铁碳合金状态图 关于金属材料的一些基本概念 ★ 碳钢及其分类与编号 碳钢是指含碳量在0.02%--2.11%之间的铁碳合金。 (1) 碳钢的分类: 按含碳量不同分为低碳钢(C<0.25%)、中碳钢(C:0.25%--0.55%)和高碳钢(C>0.55%)。 按脱氧方式不同分为沸腾钢(不完全脱氧)和镇静钢(完全脱氧)。 按质量不同分为普通碳素钢(S≤0.055%,P≤0.045%)、优质碳素钢(S≤0.045%,P≤0.04%)和高级优质碳素钢(S≤0.03%,P≤0.035%)。 按用途不同分为碳素结构钢(C<0.7%)和碳素工具钢(C≥0.7%)。 关于金属材料的一些基本概念 (2) 碳钢的编号: GB221-63《钢铁材料牌号表示方法》规定:钢材牌号采用化学元素符号和汉语拼音缩写字母并用的方法表示。 ① 普通碳素钢:分为甲类、乙类和特类三种。甲类钢:只保证机械性能,不保证化学成分,用A1、A2、…A7表示,强度高,塑性低。乙类钢:只保证化学成分,不保证机械性能,用B1、B2、…B7表示,数字大,含碳量高。特类钢:既保证化学成分,又保证机械性能,用C1、C2、…C7表示。 ② 优质碳素结构钢:既保证化学成分,又保证机械性能,含C、S、P量较低。常用两位数字表示。如20号钢平均含碳量为0.20%。 ③ 碳素工具钢:含碳量在0.7%--1.35%之间,用T7、T8、…T13表示。数字表示平均含碳量为千分之几,如T7表示平均含碳量为0.7%。钢号后加“A”,表示高级碳素工具钢,如T7A。 关于金属材料的一些基本概念 ★ 合金钢 在碳钢中有目的地加入一些合金元素的钢,称为合金钢。常用合金元素有Cr、Ni、Mo、Ti、Nb、W、V、Si等。 (1) 合金钢的分类: 按合金元素总含量不同分为低合金钢(<5%)、中合金钢(5%--10%)和高合金钢(>10%)。 按用途不同分为合金结构钢、合金工具钢和特殊性能钢。 按退火或正火状态下组织不同分为珠光体钢、奥氏体钢、马氏体钢、贝氏体钢等。 关于金属材料的一些基本概念 合金钢的编号: ① 合金结构钢:前面两位数字表示平均含碳量的万分之几,合金元素用百分之几表示。 例:12CrNi3表示平均含碳量为0.12%,含铬量为1%,含镍量为3%左右。 ② 合金工具钢:前面数字表示含碳量,含碳量≥1%不标出,含碳量<1%,用千分之几表示。合金元素用百分之几表示。 例: Cr12Mo,C≥1%,Cr为12%左右。Mo为1%左右。 又例:5CrNiMo,含碳量为0.5%左右,Cr、Ni、Mo含量均为1%左右。 关于金属材料的一些基本概念 ★ 不锈钢及其分类 不锈钢是指含Cr大于11%的合金钢,它是工业上最重要的(高)合金钢。 四大类: (1) 马氏体不锈钢 含Cr>12% (常用钢种含Cr13%或17%),不含Ni或含少量Ni(约2%)。特点是可以经热处理硬化,获得高强度和高硬度。 (2) 铁素体不锈钢 含Cr 12%—27%,含Ni<0.5%。不能经热处理硬化,但可经冷加工硬化。 (3) 奥氏体不锈钢
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