第四章 核电厂结构常用金属材料.ppt

第四章 核电厂结构常用金属材料 内容提要 4.1 碳钢 4.2 不锈钢 4.3 有色金属 镍及镍合金 钛及钛合金 轴承合金 4.1 碳钢 碳钢由于其冶炼、加工方便，价格低廉，有一定的强度，同时塑、韧性还比较好，因此广泛地在工业、农业、国防中得到应用。核电厂中也有应用，核电厂安全壳内层使用碳钢，压力容器使用低合金碳钢。 碳钢的分类 铁碳合金中碳质量分数在0.008% - 2.11%的合金称为钢。常用的碳钢，按其含碳量又可以分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。 碳质量分数在0.008 – 0.25% 的为低碳钢； 0.25 – 0.60% 的为中碳钢； 0.60 - 1.3% 的为高碳钢。 高于1.3% 以上的合金，因性能不好，很脆，应用较少。 按钢的质量要求（主要按照磷、硫含量的控制） 碳钢又可分为： 普通碳素钢（P≤0.045%,S≤0.055%） 优质碳素钢(P≤0.040%，S≤0.040%) 高级优质碳素钢（P≤0.035%，S≤0.030%）； 如按用途分还可以分为：碳素结构钢，用于制造各种工程结构件和机器零件。 碳素工具钢，用于制造各种刀具、量具、模具等； 如按钢的冶炼方法分，可分为：平炉钢、转炉钢。 转炉钢又可进一步分为：碱性转炉钢、酸性转炉钢和顶吹转炉钢等。 按用途分 还可以分为： 碳素结构钢，用于制造各种工程结构件和机器零件。 碳素工具钢，用于制造各种刀具、量具、模具等； 按钢的冶炼方法分 可分为：平炉钢、转炉钢。 转炉钢又可进一步分为： 碱性转炉钢、酸性转炉钢 顶吹转炉钢等。 碳钢的牌号和用途 1．碳素结构钢 碳素结构钢的牌号是这样制定的：这类钢要保证机械性能，故以机械性能（屈服强度）标注其牌号（Q+数字）。 “Q”代表屈服强度，数字代表屈服强度值，单位MPa； 后缀“A”,“B”,“C”,“D”代表质量等级，即杂质元素磷、硫的含量，其中“A”等级最低，杂质含量最高； 若在牌号后面再标注，“F”“b”，“Z”或“TZ”，则为脱氧方式。 “F”为沸腾钢 “b”为半镇静钢 “Z”为镇静钢 “TZ”为特殊镇静钢（参见表4-1） 。 如：Q235A.F， 即该钢是屈服强度为235MPa，A级的沸腾钢。 碳素结构钢的用途 Q195，Q215，Q235A，Q235B等钢塑性较好，有一定的强度，通常轧制成钢筋、钢板、钢管等用于桥梁、建筑物等的构件，也可用来做普通的螺钉、螺帽、铆钉等。 一般在热轧状态下使用，不再进行热处理。但也可以进行正火、调质、渗碳等。 2．优质碳素结构钢 优质碳素结构钢用平均碳质量分数的万分数的数字表示，若钢中锰的质量分数较高，则在这类钢的后面附加符号“Mn”表示。 如：“20”表示钢中平均含碳质量分数为0.20%的优质碳素结构钢； “16Mn”表示钢中平均含碳质量分数为0.16%，并且含较多的Mn的优质碳素结构钢。 优质碳素钢用途 主要用于制造各种机器零件。 08F钢塑性好，可用于制造冷冲压零件； 10、20钢冷冲压性和焊接性能好，用作冲压件和焊接件，经热处理（渗碳）也可制造轴、销等零件； 35、40、45、50钢经热处理可获得良好的综合机械性能，可用于制造齿轮、轴、套筒等零件； 60、65号钢主要用来制造弹簧。 3．碳素工具钢 碳素工具钢的碳质量分数在0.65-1.35%之间，钢号用平均碳质量分数的千分数的数字表示，数字前冠以T（“碳”的拼音字头）。如：“T10” 表示碳质量分数1.0%（千分之10）的钢。 碳素工具钢均为优质钢，如在钢号后面标注“A”则表示为高级优质碳素钢。“T12A”表示碳质量分数为1.2%的高级优质碳素钢。 碳素工具钢用途 用于制造各种刀具、量具、模具等。 T7、T8硬度高、韧性较好，可制造冲头、凿子、锤子等工具； T9、T10、T11硬度高、韧性中等，可用于制造刨刀、钻头、手锯条、丝锥等刃具及冷作模具等； T12、T13 硬度高、韧性较低，可制作锉刀、刮刀等刃具及量规、样套等量具。 碳素工具钢使用前都要进行热处理。 4．核电站用低合金碳钢 压水堆压力容器用钢是在碳素锅炉钢的基础上进行研究，逐渐添加一些合金元素以增加强度和淬透性；同时降低碳、铬、钼含量，提高锰含量以改善焊接性能；为了减少辐照脆化效应，需要严格控制铜、磷、钒、砷、锑等微量有害元素的含量。因此压力容器用钢是低合金碳钢，我国用的是Ni-Mn-Mo低合金碳钢。 压力容器内壁要堆焊1-2层奥氏体不锈钢，约5-6毫米厚，以增加压力壳的抗腐蚀性能和耐磨性。 4.2 不锈钢 不锈钢是指在大气、蒸汽和水等弱腐蚀介质中耐腐蚀的合金钢，而耐酸、碱、盐等化学介质腐蚀的的合金钢称为耐酸不锈钢。两者合起来统称不锈钢。 不锈钢的历史 在上世纪初，“不锈”与“钢”的概念还是对立的。不锈钢的发现是从