錢(qián)公--電站鍋爐金屬材料金屬技術(shù)監(jiān)督基礎(chǔ)知識(shí)-2011

1、電站鍋爐金屬材料金屬技術(shù)監(jiān)督基礎(chǔ)知識(shí)中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院錢(qián) 公一、金屬學(xué)及熱處理基本知識(shí) 金屬學(xué)基本概念 金屬學(xué)就是研究金屬和合金的性能與它們內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，以及影響金屬與合金組織和性能的因素的一門(mén)科學(xué)。 常見(jiàn)合金元素對(duì)電站鍋爐用鋼性能的影響 C、Cr、Mo、W、V、Ni、Nb、Ti、B和稀土元素（Re）、Si和Al。 晶體與晶體結(jié)構(gòu) 鐵的幾種基本固態(tài)項(xiàng) 鐵、鐵、鐵、 鐵。純鐵的冷卻曲線有磁無(wú)磁時(shí)間溫度 晶粒和晶界 鋼中晶界的特殊性 晶界比晶粒容易被腐蝕； 晶界的熔點(diǎn)比晶粒低； 當(dāng)金屬內(nèi)部發(fā)生相變時(shí)，晶界是優(yōu)先成核的部位； 原子在晶界上擴(kuò)散比晶粒內(nèi)快； 晶界對(duì)晶粒的滑移變形起阻礙作用，晶

2、界不易產(chǎn)生塑性變形； 晶界處容易聚集與晶粒元素不同的其他雜質(zhì)元素的原子。 等強(qiáng)溫度T 晶界強(qiáng)度和晶粒強(qiáng)度相等時(shí)的溫度稱(chēng)為等強(qiáng)溫度T 。強(qiáng) 度溫 度溫 度T晶 界晶 粒晶 粒 強(qiáng) 度 與 晶 界 強(qiáng) 度 隨 溫 度 的 變 化 金屬材料的塑性變形及再結(jié)晶 加工硬化：金屬在塑性變形后，金屬的強(qiáng)度和硬度會(huì)升高，塑性和 韌性會(huì)降低，這種現(xiàn)象稱(chēng)為加工硬化（或冷作硬化）。 再結(jié)晶過(guò)程：將經(jīng)冷加工變形后的金屬部件加熱到適當(dāng)溫度并保溫 后，金屬內(nèi)形成新晶粒并長(zhǎng)大，從而獲得沒(méi)有內(nèi)應(yīng)力和加 工硬化的組織的軟化過(guò)程，稱(chēng)為再結(jié)晶過(guò)程。 鋼及鑄鐵中的幾種基本組織 鐵素體：碳原子溶于體心立方Fe中形成的間隙固溶體。以或F

3、 表示。 滲碳體：晶體結(jié)構(gòu)屬正交系，化學(xué)式為Fe3C的金屬化合物，是鋼和鐵 中常見(jiàn)的固相，在合金鋼中為合金滲碳體。 奧氏體：碳原子溶于面心立方晶格Fe中所形成的間隙固溶體 ，以 A表示。 珠光體：由鐵素體和滲碳體所組成的機(jī)械混合物，通常呈片層狀相間 分布。以P表示。 索氏體：過(guò)冷奧氏體在600650左右分解所形成的珠光體，其 片層較薄。以S表示。 屈氏體（或托氏體）：過(guò)冷奧氏體在650550左右分解所形成的 珠光體，其片層極薄。以T表示。 貝氏體：鋼鐵奧氏體化后，過(guò)冷到珠光體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)與Ms之間的中溫 區(qū)等溫，或連續(xù)冷卻通過(guò)這個(gè)中溫區(qū)時(shí)形成的組織。按照組 織形式和形成溫度不同，分為上貝氏體和下

4、貝氏體。上貝氏 體中鐵素體呈羽毛狀，羽毛之間分布有片裝和棒狀的滲碳體。 下貝氏體為針狀的鐵素體上分布有大量的滲碳體。貝氏體中 的鐵素體含有較多的（或過(guò)飽和的）碳，以B表示。 馬氏體：鋼鐵或非鐵金屬中通過(guò)無(wú)擴(kuò)散共格切變型轉(zhuǎn)變所形成的產(chǎn)物。 以M表示。 萊氏體：鋼鐵或高碳高合金鋼中由奧氏體（或其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物）與碳化物 （包括滲碳體）組成的共晶組織。以L表示。 石墨：碳的一種同素異構(gòu)體，晶體結(jié)構(gòu)屬于六方晶系，是鑄鐵中常出 現(xiàn)的固相，其空間形態(tài)有片狀、球狀、團(tuán)絮狀、蠕蟲(chóng)狀等。其 中以片狀對(duì)金屬的危害最大。 鐵碳平衡圖 平衡圖也叫相圖或狀態(tài)圖，是表示合金體系在平衡狀態(tài)時(shí)各相區(qū) 溫度和成分極限的圖解。一般最常

5、用的平衡圖是二元系的平衡圖。二 元系的平衡圖以縱坐標(biāo)表示溫度，橫坐標(biāo)表示合金的成分。知道了合金的成分和溫度，就可以在平衡圖上找到相應(yīng)的平衡狀態(tài)下的組織， 并可用杠桿定律求出兩相區(qū)相的相對(duì)量。從平衡圖上也可以知道一定 成分的合金在冷卻過(guò)程中相的變化。 鐵碳平衡圖是鐵和碳的二元系相圖。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，鐵碳平衡圖應(yīng)當(dāng)是 鐵和石墨的平衡圖。而我們應(yīng)用最多的是含碳量6.67以下的富鐵部 分平衡圖，而且是鐵和化合物Fe3C 的一種平衡圖。因此，雖然鐵碳平 衡圖有Fe C和Fe Fe3C兩種，但實(shí)際上都把Fe Fe3C系的平衡圖 稱(chēng)為鐵碳平衡圖。 包晶反應(yīng)：所謂包晶反應(yīng)即由一個(gè)固相和一個(gè)液相反應(yīng)成為一個(gè) 固相的反

6、應(yīng)。 共晶反應(yīng)：所謂共晶反應(yīng)即由一個(gè)液相反應(yīng)成兩個(gè)固相的反應(yīng)。 共析反應(yīng)：所謂共析反應(yīng)即由一個(gè)固相反應(yīng)成兩個(gè)固相的反應(yīng)。 杠桿定律：當(dāng)測(cè)定各相的相對(duì)量時(shí)，可先通過(guò)已知點(diǎn)做水平線， 此水平線在該已知點(diǎn)和決定相成分之間的線段長(zhǎng)度與 這些相的重量成反比。一 次 滲 碳 體 萊 氏 體珠 光 體 二 次滲 碳 體 萊 氏 體鐵 素 體 珠 光 體鐵 素 體 三 次 滲 碳 體鐵 素 體奧 氏 體 鐵 素 體奧 氏 體 二 次 滲 碳 體一 次 滲 碳 體+萊 氏 體奧 氏 體 二 次 滲 碳 體 萊 氏 體液 體 一 次滲 碳 體液 體 奧 氏 體奧 氏 體奧 氏 體 鐵 素 體 鐵 素 體液 體液

7、體 鐵 素 體0.8珠 光 體 二 次 滲 碳 體點(diǎn)的符號(hào)溫度（）含碳量（）說(shuō)明A15340純鐵的熔點(diǎn)B14930.51包晶反應(yīng)時(shí)液態(tài)合金的濃度C11474.3共晶點(diǎn)D16006.67滲碳體的熔點(diǎn)E11472.06碳在鐵中的最大溶解度F11476.67滲碳體G9210鐵鐵同素異形轉(zhuǎn)變點(diǎn)H14930.10碳在鐵中的最大溶解度J14930.16包晶點(diǎn)K7236.67滲碳體M7690磁性轉(zhuǎn)變點(diǎn)N13900鐵鐵同素異形轉(zhuǎn)變點(diǎn)O7690.5磁性轉(zhuǎn)變點(diǎn)P7230.02碳在鐵中的最大溶解度S7230.8共析點(diǎn)Q1000.008碳在鐵中的溶解度應(yīng)用舉例1：0.8液體鐵素體奧氏體鐵素體奧氏體液體奧氏體奧氏體二次

8、滲碳體奧氏體鐵素體鐵素體鐵素體三次滲碳體鐵素體珠光體珠光體二次滲碳體例1應(yīng)用舉例2：0.8液 體 鐵 素 體液 體 鐵 素 體奧 氏 體 鐵 素 體奧 氏 體液 體 奧 氏 體奧 氏 體 二 次 滲 碳 體奧 氏 體 鐵 素 體鐵 素 體鐵 素 體 三 次 滲 碳 體鐵 素 體 珠 光 體珠 光 體 二 次 滲 碳 體例 2 鋼的熱處理 正火:將鋼加熱到Ac3或Acm以上3050 ,使鋼全部奧氏體化，并 保溫一定時(shí)間，隨后在空氣中冷卻，使之得到珠光體型組織的熱 處理。 正火目的： 、細(xì)化晶粒，改善鋼的力學(xué)性能，并可作為某些鋼 （如20G鍋爐管）的最終熱處理。 、改善組織，以改善切削加工性能，并

9、為淬火做組 織準(zhǔn)備。 淬火：將工件加熱到臨界溫度以上保持一定時(shí)間，使奧氏體化并均勻 化后，放入水、鹽水或油中（個(gè)別材料在空氣中）急冷下來(lái)以 獲得馬氏體或（和）貝氏體組織的一種熱處理操作。 淬火目的：提高鋼的強(qiáng)度和硬度。 回火：將淬火后的工件重新加熱到Ac1一下的某一溫度，并保持一定 時(shí)間，隨后在油中或空氣中冷卻到室溫的一種熱處理操作過(guò)程。 回火目的： 、得到較為穩(wěn)定的組織。 、減小或完全消除鋼淬火后存在于鋼中的應(yīng)力，降 低淬火鋼的脆性，得到工件所需要的最后的性能。 常見(jiàn)的回火類(lèi)型： 、低溫回火 回火溫度為150250 。 目的：消除工件中的部分內(nèi)應(yīng)力，稍稍提高韌性，但仍使工 件保持著高的淬火硬

10、度。 適用范圍：高碳鋼和合金鋼制造的刀具、量具等。 、中溫回火 回火溫度為350480 。 目的：使鋼具有較高的彈性和韌性。 適用范圍：常用于彈簧和熱沖模。 、高溫回火 回火溫度為450670 （對(duì)碳鋼或低合金鋼）或更高溫度 （對(duì)中、高合金鋼）。 目的：完全消除內(nèi)應(yīng)力，回火后有足夠的強(qiáng)度和良好的韌 性。 適用范圍：廣泛用于電站主蒸汽管道焊口的焊后熱處理以及 結(jié)構(gòu)鋼的最終熱處理。 退火：將鋼加熱到臨界點(diǎn)以上3050，保溫一定時(shí)間，然后緩慢 冷卻（一般隨爐冷卻）的一種熱處理操作過(guò)程。鋼的退火可分 為再結(jié)晶退火和退火兩種。 再結(jié)晶退火：即是將冷加工后的工件加熱到Ac1以下溫度，使冷加 工后的不穩(wěn)定的

11、變形組織變?yōu)榉€(wěn)定的組織狀態(tài)。這 種退火沒(méi)有相變發(fā)生。常見(jiàn)的退火類(lèi)型： 、完全退火 完全退火是將鋼加熱到Ac3以上，使鋼全部變成奧氏體的工 藝 。 目的：細(xì)化晶粒，改善鋼的力學(xué)性能或?yàn)榇慊鹱鹘M織準(zhǔn)備； 降低鋼的硬度以利于加工； 消除內(nèi)應(yīng)力。 適用范圍：亞共析鋼和共析鋼組織的碳鋼及合金鋼鑄件和鍛 件。如汽輪機(jī)氣缸25鋼鑄件在鑄造后即采用完全 退火。 、不完全退火 不完全退火與完全退火不同，其加熱溫度較低，為Ac1 （2030 ），在此溫度加熱保溫后緩慢冷卻。 目的：降低鋼的硬度，改善切削性能，并為淬火作組織準(zhǔn)備。 適用范圍：主要用于過(guò)共析鋼、合金工具鋼及軸承鋼。 、擴(kuò)散退火 擴(kuò)散退火即是將鋼加熱到

12、 很高的溫度，通常為 Ac3以上200 左右，保溫較長(zhǎng)時(shí)間，然后緩慢冷卻。 目的：使鋼的成分均勻。 適用范圍：高合金鋼錠或鑄件。 、等溫退火 等溫退火即是把鋼加熱到臨界點(diǎn)以上溫度，使其轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏 體，并保溫一段時(shí)間使奧氏體均勻后，冷卻到預(yù)定溫度，并在 該溫度下保溫一段時(shí)間，使奧氏體等溫分解成珠光體的熱處理 工藝。 目的：組織均勻，硬度降低。 適用范圍：合金鋼。 、球化退火 球化退火即是將鋼按照完全退火的加熱速度加熱到Ac1（2030 ），保溫后，再按照每小時(shí)2050 的速度降至該鋼Ar1以下一個(gè)溫度，并在這個(gè)溫度保溫較長(zhǎng)時(shí)間，最后隨爐冷至450500 左右出爐，再在空氣中冷卻的工藝。 通過(guò)這種

13、退火后，珠光體中的滲碳體及鋼中的二次滲碳體均為球狀，故稱(chēng)為球化退火。 目的：降低硬度， 以便于加工，并使鋼中的滲碳體變?yōu)榍驙?，以為淬火作好組織準(zhǔn)備。二、金屬在高溫長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中的變化 金屬的蠕變 在規(guī)定溫度和恒應(yīng)力作用下，材料塑性變形隨時(shí)間而增加的現(xiàn)象，稱(chēng)為蠕變。 金屬的蠕變曲線 以蠕變變形量作為時(shí)間函數(shù)所繪制的曲線，稱(chēng)為蠕變曲線。盡管不同的金屬和合金在不同條件下所得到的蠕變曲線不盡相同，但它們都有一定的共同特征，把這些共同特征表示出來(lái)的蠕變曲線就叫做典型蠕變曲線。典型蠕變曲線見(jiàn)附圖，它描述在恒定溫度、恒定拉應(yīng)力下金屬的變形隨時(shí)間的變化規(guī)律。變形量常數(shù)常數(shù)3210123時(shí)間典型蠕變曲線典型蠕變

14、曲線分為以下四個(gè)部分： 、瞬時(shí)伸長(zhǎng)0O：它是加上應(yīng)力的瞬間發(fā)生的。假如外加應(yīng)力超 過(guò)金屬在試驗(yàn)溫度下的彈性極限，則這部分瞬時(shí)伸長(zhǎng)中既包 括彈性變形，也包括塑性變形。 、蠕變第一階段（曲線OA，即 I ）：蠕變速率隨時(shí)間逐漸降低的 期間稱(chēng)為蠕變第一階段。這一階段的蠕變是非穩(wěn)定 的蠕變階段，它的特點(diǎn)是開(kāi)始蠕變速度較大，但隨著時(shí)間的 推移，蠕變速度逐步減小，到A點(diǎn)，金屬的蠕變速度達(dá)到該 應(yīng)力和溫度下的最小值并開(kāi)始過(guò)渡到蠕變的第二階段。由于 這一階段蠕變有著減速的特點(diǎn)，因此也把蠕變第一階段稱(chēng)為 蠕變的減速階段。 、蠕變的第二階段（曲線AB ，即 II ）：蠕變速率恒定的期間稱(chēng)為蠕 變的第二階段。這一階

15、段的蠕變是穩(wěn)定階段的蠕變，它的特點(diǎn) 是蠕變以固定的但是對(duì)于該應(yīng)力和溫度下是最小的蠕變速度進(jìn)行， 在蠕變曲線上表現(xiàn)為一具有 一定傾斜角度的直線段。蠕變第二階段 又稱(chēng)為蠕變的等速階段或恒速階段。、蠕變的第三階段（曲線BC ，即 III ）：蠕變速率隨時(shí)間逐漸增加的 期間稱(chēng)為蠕變的第三階段。當(dāng)蠕變進(jìn)行到B點(diǎn)，隨著時(shí)間的進(jìn) 行，蠕變以迅速增大的速度進(jìn)行，這是一種失穩(wěn) 狀態(tài)。直到C點(diǎn)發(fā) 生斷裂。至此，整個(gè)蠕變過(guò)程結(jié)束。由于蠕變第三階段有蠕變不斷 加速的特點(diǎn)，所以也被稱(chēng)為蠕變的加速階段。 金屬的蠕變極限 金屬的蠕變極限是指在規(guī)定溫度下使試樣在規(guī)定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的蠕變 總伸長(zhǎng)率或穩(wěn)態(tài)蠕變速率不超過(guò)規(guī)定值的最大應(yīng)

16、力，它表征金屬材料抵 抗蠕變變形的能力。 對(duì)于火力發(fā)電廠的高溫金屬部件，蠕變極限作以下具體規(guī)定： 、在 一 定 溫 度 下，能 使鋼 材 產(chǎn) 生 1107毫米/毫米時(shí) （或1105/時(shí)）的第二階段蠕變速度的應(yīng)力，就 稱(chēng)為 該 溫度下1107 （或1105）的蠕變極限。 所用符號(hào)為 t1107 （或 t1105 ）。 、在 一 定 溫 度 下，能 使鋼 材 在105小時(shí)工作時(shí)間內(nèi)發(fā)生1 的總?cè)渥冏冃瘟康膽?yīng)力，就稱(chēng)為該溫度下的105小時(shí)變形1 的蠕變極限。 所用符號(hào)為 t1/105 金屬的持久強(qiáng)度 金屬材料的持久強(qiáng)度和蠕變極限一樣，是評(píng)定在高溫和應(yīng)力下長(zhǎng)期使用的部件金屬材料的強(qiáng)度指標(biāo)。由于金屬持久

17、強(qiáng)度試驗(yàn)一直要進(jìn)行到試樣的斷裂，所以它可以反映金屬材料在高溫長(zhǎng)時(shí)斷裂時(shí)的強(qiáng)度和塑性。 金屬的持久強(qiáng)度是指使用在規(guī)定的溫度下達(dá)到規(guī)定的試驗(yàn)時(shí)間而不致斷裂的最大應(yīng)力，表征金屬材料抗高溫蠕變斷裂的能力。 火力發(fā)電廠高溫金屬部件所用材料的持久強(qiáng)度一般可表示為：在給定溫度下，經(jīng)105小時(shí)發(fā)生破壞（或斷裂）的應(yīng)力。 其常用符號(hào)為 t105 金屬的持久塑性 金屬的持久塑性是指材料在一定溫度及恒定試驗(yàn)力作用下的塑性變形。用蠕變斷裂后試樣的延伸率和斷面收縮率表示。 持久斷后延伸率:持久試樣斷裂后，在室溫下標(biāo)距的伸長(zhǎng)與原始標(biāo)距的 百分比。 持久斷后斷面收縮率 :持久試樣斷裂后，在室溫下橫截面積最大縮減 量與原始橫

18、截面積的百分比。 金屬的松弛 在規(guī)定溫度及初始變形或位移恒定的條件下，材料中的應(yīng)力隨時(shí)間而減小的現(xiàn)象叫應(yīng)力松弛。 松弛過(guò)程可以用一個(gè)數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)表示，當(dāng)溫度為常數(shù)時(shí)： 0 p e 常數(shù) 式中： 0 松弛開(kāi)始時(shí)金屬所具有的開(kāi)始的總變形； p 塑性變形 e 彈性變形 松弛過(guò)程中， 0 常數(shù)， p 常數(shù)，e 常數(shù) 。即由于總變形量不變，而其中的彈性變形轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄宰冃危蚨慵械膽?yīng)力隨時(shí)間而降低。應(yīng)力時(shí)間常數(shù)r 0應(yīng)力松弛曲線 金屬在高溫長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中組織的變化 無(wú)論奧氏體鋼或珠光體鋼，在高溫下長(zhǎng)期運(yùn)行，不但會(huì)發(fā)生蠕變、斷裂和應(yīng)力松弛等形變過(guò)程，而且還會(huì)發(fā)生一些組織和性能的變化。 鍋爐高溫部件所用鋼

19、材在高溫長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的組織性能變化主要有： 珠光體的球化和碳化物的聚集； 石墨化（僅限于不含鉻的珠光體耐熱鋼）； 時(shí)效和新相的形成（如不銹鋼中 相的形成等）； 熱脆性； 合金元素在固溶體中和碳化物相之間的重新分配。 等等。 珠光體的球化和碳化物的聚集 這是所有珠光體耐熱鋼最常見(jiàn)的組織變化。 珠光體球化是指鋼中片層狀珠光體組織，在高溫長(zhǎng)期應(yīng)力作用下，珠光體中的片層狀滲碳體（或碳化物），通過(guò)原子擴(kuò)散方式逐漸變成球狀，并隨時(shí)間的延長(zhǎng)不斷聚集長(zhǎng)大的現(xiàn)象。 球化后的碳化物繼續(xù)增大自己的尺寸，使小直徑的球變成大直徑的球，這就是碳化物的聚集。 珠光體的球化對(duì)鋼的性能的影響 一般來(lái)說(shuō)，珠光體球化對(duì)鋼的室

20、溫力學(xué)性能和耐熱性均有一定程度的影響，對(duì)于不同的鋼，其影響程度不一。 、珠光體球化會(huì)使鋼的室溫強(qiáng)度極限和屈服點(diǎn)降低。 、珠光體球化會(huì)使鋼的蠕變極限和持久強(qiáng)度降低。舉例：20號(hào)鋼球化評(píng)級(jí)球化名稱(chēng)球化級(jí)別組 織 特 征未球化(原始態(tài))1級(jí)球光體區(qū)域中的碳化物呈片狀傾向性球化2級(jí)珠光體區(qū)域中的碳化物開(kāi)始分散，珠光體形態(tài)明顯輕度球化3級(jí)珠光體區(qū)域中的碳化物已分散，并逐漸向晶界擴(kuò)散，珠光體形態(tài)尚明顯中度球化4級(jí)珠光體區(qū)域中的碳化物已明顯分散，并向晶界聚集，珠光體形態(tài)尚保留完全球化5級(jí)珠光體形態(tài)消失，晶界及鐵素體基體上的球狀碳化物已逐漸長(zhǎng)大 石墨化 石墨化就是鋼中的滲碳體分解成為游離碳，并以石墨形式析出，

21、在鋼中形成石墨夾雜，使鋼的脆性急劇增大的現(xiàn)象。 碳鋼和0.5Mo鋼等不含鉻的珠光體耐熱鋼在高溫長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生石墨化的現(xiàn)象。 石墨化對(duì)鋼的性能的影響 當(dāng)鋼中產(chǎn)生石墨化現(xiàn)象時(shí)，由于碳從滲碳體中析出成為石墨，鋼中滲碳體數(shù)量減少；另外，石墨在鋼中割裂基體，起裂紋作用，而石墨本身強(qiáng)度又極低，因此，石墨化對(duì)鋼的強(qiáng)度有所影響。 另外，由于鋼的室溫沖擊性能也有一定的影響。 時(shí)效和新相的形成 時(shí)效過(guò)程是指工件經(jīng)固溶處理或淬火后，在室溫或高于室溫的適當(dāng)溫度下保溫，以達(dá)到沉淀硬化目的的一種熱處理操作過(guò)程。耐熱鋼或耐熱合金制的高溫部件在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，從過(guò)飽和固溶體內(nèi)析出一些強(qiáng)化相質(zhì)點(diǎn)而使金屬的性能（主要是力學(xué)

22、性能和蠕變極限等）隨時(shí)間發(fā)生變化的現(xiàn)象，也稱(chēng)時(shí)效，它是固溶體脫溶過(guò)程或脫溶分解的簡(jiǎn)稱(chēng)。 當(dāng)耐熱鋼和耐熱合金中的固溶體由于熱處理時(shí)從高溫冷卻較快或別的原因，使固溶于其中的合金元素來(lái)不及析出時(shí)，就形成不穩(wěn)定的過(guò)飽和固溶體。在以后的運(yùn)行中就會(huì)發(fā)生時(shí)效。 熱脆性 熱脆性是指某些鋼材長(zhǎng)時(shí)間停留在400550區(qū)間，在冷卻到室溫后其沖擊值顯著下降的現(xiàn)象。 合金元素在固溶體和碳化物相之間的重新分配 鋼在高溫長(zhǎng)期作用下，不但會(huì)發(fā)生珠光體球化、石墨化、時(shí)效等，鋼中合金元素還會(huì)發(fā)生在固溶體和碳化物相之間的重新分配過(guò)程。這一過(guò)程的發(fā)生是由于在高溫下合金元素原子活動(dòng)能力的增加而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)移過(guò)程。三、金屬力學(xué)性能試驗(yàn)基本知

23、識(shí) 金屬材料的力學(xué)性能是金屬材料在外力作用下表現(xiàn)出來(lái)的特性，如彈性、強(qiáng)度、硬度、韌性、塑性等。不同的受力條件會(huì)使金屬材料表現(xiàn)出不同的特性，如靜力拉伸力作用下金屬材料的強(qiáng)度和塑性特性，動(dòng)力負(fù)荷即沖擊負(fù)荷下金屬材料所表現(xiàn)出來(lái)的韌性特性指標(biāo)等。 靜力試驗(yàn)下的力學(xué)性能 靜力試驗(yàn)的意義是，向試樣上加力（負(fù)荷、載荷）的速度是緩慢而均勻的，或者是以固定不變的力加在試樣上并保持很長(zhǎng)的時(shí)間。顯然，在靜力試驗(yàn)時(shí)，試樣的變形速度不大。 拉伸試驗(yàn) 在拉伸試驗(yàn)時(shí)，可以得到強(qiáng)度、塑性等力學(xué)性能的指標(biāo)： 強(qiáng)度：金屬抵抗永久變形和斷裂能力的總稱(chēng)。 塑性：斷裂前材料發(fā)生不可逆永久變形的能力。 拉伸曲線 在對(duì)金屬拉伸試樣進(jìn)行拉伸

24、試驗(yàn)時(shí)，可以得到一條畫(huà)在負(fù)荷伸長(zhǎng)量坐標(biāo)上的曲線，這就是拉伸曲線。 抗拉強(qiáng)度：試樣拉斷前承受的最大標(biāo)稱(chēng)拉應(yīng)力，對(duì)于塑性材料，它表 征材料最大均勻塑性變形的抗力，對(duì)于沒(méi)有（或很小）均 勻塑性變形的脆性材料，它反應(yīng)了材料的斷裂抗力。 屈服強(qiáng)度（屈服點(diǎn)）：有明顯屈服現(xiàn)象的材料試樣在拉伸試驗(yàn)過(guò)程中 力不增加（保持恒定）仍能繼續(xù)伸長(zhǎng)（變形）時(shí)的應(yīng)力。 拉伸曲線l全部l彈性l塑性PZPBPsPe伸長(zhǎng)載荷 硬度 所謂金屬的硬度是指材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的抗力，是衡量金屬軟硬的判據(jù)。 我國(guó)常用的幾種硬度檢測(cè)方法 里氏硬度：用規(guī)定質(zhì)量的沖擊體在彈力作用下以一定速度沖擊試樣表 面，用沖頭在距試

25、樣表面1mm處的回彈速度與沖擊速度的 比值計(jì)算的硬度值。 布氏硬度：用球面壓痕單位面積上所承受的平均壓力表示的硬度值。 洛氏硬度：用洛氏硬度相應(yīng)標(biāo)尺刻度滿量程值與殘余壓痕深度增量之 差計(jì)算的硬度值。 維氏硬度：用正四棱錐形壓痕單位表面積上所承受的平均壓力表示的 硬度值。 動(dòng)力試驗(yàn)下的力學(xué)性能 韌性：金屬在斷裂前吸收變形能量的能力稱(chēng)為韌性。 沖擊吸收功：規(guī)定形狀和尺寸的金屬試樣在沖擊試驗(yàn)力一次作用下折 斷時(shí)所吸收的功。 沖擊韌度：沖擊試樣缺口底部單位面積上的沖擊吸收功。 韌脆轉(zhuǎn)變溫度：在一系列不同溫度的沖擊試驗(yàn)中，沖擊吸收功急劇變 化或斷口斷裂形貌急劇轉(zhuǎn)變的溫度區(qū)域。 斷裂形貌轉(zhuǎn)變溫度FATT

26、：在一系列不同溫度下，用夏比“V”形缺口試 樣進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，根據(jù)斷口的脆性面積（結(jié)晶狀面積）與斷口總 面積的比值確定材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。常用50%的面積比表示材 料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，即FATT50。 四、金屬技術(shù)監(jiān)督基本知識(shí) 金屬技術(shù)監(jiān)督的范圍 a)工作溫度大于等于400的高溫承壓部件(含主蒸汽管道、高溫再熱蒸汽管道、過(guò)熱器管、再熱器管、聯(lián)箱、閥殼和三通)，以及與管道、聯(lián)箱相聯(lián)的小管；b)工作溫度大于等于400的導(dǎo)汽管、聯(lián)絡(luò)管；c)工作壓力大于等于3.82MPa的鍋筒和直流鍋爐的汽水分離器、儲(chǔ)水罐；d)工作壓力大于等于5.88MPa的承壓汽水管道和部件(含水冷壁管、蒸發(fā)段、省煤器管、聯(lián)箱和主給水

27、管道)；e)汽輪機(jī)大軸、葉輪、葉片、拉金、軸瓦和發(fā)電機(jī)大軸、護(hù)環(huán)、風(fēng)扇葉；f)工作溫度大于等于400的螺栓；g)工作溫度大于等于400的汽缸、汽室、主汽門(mén)、調(diào)速汽門(mén)、噴嘴、隔板和隔板套；h) 300MW及以上機(jī)組帶縱焊縫的低溫再熱蒸汽管道。 金屬技術(shù)監(jiān)督的目的 通過(guò)對(duì)受監(jiān)部件的檢驗(yàn)與診斷，及時(shí)了解并掌握設(shè)備金屬部件的質(zhì)量狀況，防止機(jī)組涉及、制造、安裝中出現(xiàn)的與金屬材料相關(guān)的問(wèn)題以及運(yùn)行中材料老化、性能下降等因素而引起的各類(lèi)事故，從而減少機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)和時(shí)間，提高設(shè)備安全運(yùn)行的可靠性，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。 金屬技術(shù)監(jiān)督的任務(wù) a)做好受監(jiān)范圍內(nèi)各種金屬部件在制造、安裝、檢修及老機(jī)組更新改造中材料質(zhì)量、焊接質(zhì)量、部件質(zhì)量監(jiān)督以及金屬試驗(yàn)工作； b)對(duì)受監(jiān)金屬部件的失效進(jìn)行調(diào)查和原因分析，提出處理對(duì)策； c)按照相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，采用無(wú)損探傷技術(shù)對(duì)設(shè)備的缺陷及缺陷的發(fā)展進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)判，提出相應(yīng)的技術(shù)措施；d)按照相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，檢查和掌握受監(jiān)部件服役過(guò)程中表面狀態(tài)、幾何尺寸的變化、金屬組織老化、力學(xué)性能劣化，并對(duì)材料的損傷狀態(tài)作出評(píng)估，提出相應(yīng)的技術(shù)措施；e)對(duì)重要的受監(jiān)金屬部件和超期服役機(jī)組進(jìn)行壽命評(píng)估