核用材料講課稿課件

核用材料核用材料1預熱學而不思則罔,思而不學則殆。學問技能、形象、態(tài)度、道德預熱學而不思則罔,思而不學則殆。2今天計劃講點什么？基本內容兩個案例幾道判斷題和選擇題今天計劃講點什么？基本內容3

定義：

材料是人類社會所能接受的、經濟地制造有用器件（或物品）的物質。金屬材料，陶瓷材料，高分子材料，復合材料定義：4目錄一.金屬材料

二.金屬材料加工三.金屬材料在運行時產生的常見缺陷目錄一.金屬材料5分目錄一.金屬材料

金屬材料基本概念

核設備常用結構材料

核燃料元件常用材料

金屬材料的性能分目錄一.金屬材料6關于金屬材料的一些基本概念1 金屬材料的化學成分★ 鋼和鑄鐵鋼：含碳量小于2.11%的鐵碳合金。鑄鐵或生鐵：含碳量大于2.11%的鐵碳合金?！?鐵素體F、滲碳體Fe3C、珠光體P、奧氏體A及其性能鐵素體是碳溶解于α-Fe中形成的間隙固溶體，常用F或α表示。鐵素體的性能與純鐵相近，即強度、硬度低，塑性、韌性好。滲碳體是鐵和碳的金屬化合物，分子式為Fe3C，含碳量為6.69%，其特點是熔點高，硬度高，HB800，脆性大，塑性、韌性極低。珠光體是鐵素體和滲碳體兩相組成的機械混合物。用P表示，平均含碳量為0.77%。性能介于滲碳體與鐵素體之間，強度較高，硬度適中，有一定塑性。奧氏體是碳在γ-Fe中形成的間隙固溶體，常用A或γ表示。727℃時，溶碳量為0.77%，1148℃時為2.11%。奧氏體為順磁性，其硬度較低，塑性較好。萊氏體是奧氏體和滲碳體的機械混合物,用Le表示。關于金屬材料的一些基本概念1 金屬材料的化學成分7關于金屬材料的一些基本概念鐵碳合金狀態(tài)圖關于金屬材料的一些基本概念鐵碳合金狀態(tài)圖8關于金屬材料的一些基本概念★ 碳鋼及其分類與編號碳鋼是指含碳量在0.02%--2.11%之間的鐵碳合金。(1)碳鋼的分類：按含碳量不同分為低碳鋼(C＜0.25%)、中碳鋼(C：0.25%--0.55%)和高碳鋼(C＞0.55%)。按脫氧方式不同分為沸騰鋼(不完全脫氧)和鎮(zhèn)靜鋼(完全脫氧)。按質量不同分為普通碳素鋼(S≤0.055%，P≤0.045%)、優(yōu)質碳素鋼(S≤0.045%，P≤0.04%)和高級優(yōu)質碳素鋼(S≤0.03%，P≤0.035%)。按用途不同分為碳素結構鋼(C＜0.7%)和碳素工具鋼(C≥0.7%)。關于金屬材料的一些基本概念★ 碳鋼及其分類與編號9關于金屬材料的一些基本概念(2)碳鋼的編號：

GB221-63《鋼鐵材料牌號表示方法》規(guī)定：鋼材牌號采用化學元素符號和漢語拼音縮寫字母并用的方法表示。①普通碳素鋼：分為甲類、乙類和特類三種。甲類鋼：只保證機械性能，不保證化學成分，用A1、A2、…A7表示，強度高，塑性低。乙類鋼：只保證化學成分，不保證機械性能，用B1、B2、…B7表示，數(shù)字大，含碳量高。特類鋼：既保證化學成分，又保證機械性能，用C1、C2、…C7表示。②優(yōu)質碳素結構鋼：既保證化學成分，又保證機械性能，含C、S、P量較低。常用兩位數(shù)字表示。如20號鋼平均含碳量為0.20%。③碳素工具鋼：含碳量在0.7%--1.35%之間，用T7、T8、…T13表示。數(shù)字表示平均含碳量為千分之幾，如T7表示平均含碳量為0.7%。鋼號后加“A”，表示高級碳素工具鋼，如T7A。關于金屬材料的一些基本概念(2)碳鋼的編號：10關于金屬材料的一些基本概念★ 合金鋼在碳鋼中有目的地加入一些合金元素的鋼，稱為合金鋼。常用合金元素有Cr、Ni、Mo、Ti、Nb、W、V、Si等。(1)合金鋼的分類：

按合金元素總含量不同分為低合金鋼(＜5%)、中合金鋼(5%--10%)和高合金鋼(＞10%)。

按用途不同分為合金結構鋼、合金工具鋼和特殊性能鋼。

按退火或正火狀態(tài)下組織不同分為珠光體鋼、奧氏體鋼、馬氏體鋼、貝氏體鋼等。關于金屬材料的一些基本概念★ 合金鋼11關于金屬材料的一些基本概念合金鋼的編號：①合金結構鋼：前面兩位數(shù)字表示平均含碳量的萬分之幾，合金元素用百分之幾表示。例：12CrNi3表示平均含碳量為0.12%，含鉻量為1%，含鎳量為3%左右。②合金工具鋼：前面數(shù)字表示含碳量，含碳量≥1%不標出，含碳量＜1%，用千分之幾表示。合金元素用百分之幾表示。例：Cr12Mo，C≥1%，Cr為12%左右。Mo為1%左右。又例：5CrNiMo，含碳量為0.5%左右，Cr、Ni、Mo含量均為1%左右。關于金屬材料的一些基本概念合金鋼的編號：12關于金屬材料的一些基本概念★ 不銹鋼及其分類不銹鋼是指含Cr大于11%的合金鋼，它是工業(yè)上最重要的(高)合金鋼。四大類：(1)馬氏體不銹鋼

含Cr＞12%(常用鋼種含Cr13%或17%)，不含Ni或含少量Ni(約2%)。特點是可以經熱處理硬化，獲得高強度和高硬度。(2)鐵素體不銹鋼含Cr12%—27%，含Ni＜0.5%。不能經熱處理硬化，但可經冷加工硬化。(3)奧氏體不銹鋼含Cr＞16%—18%，Ni＞8%，非磁性，不能經熱處理硬化。可經冷加工硬化。它的耐蝕性和加工性都比前兩類好，用途最廣泛。最普通的品種是18Cr8Ni鋼（300號不銹鋼，國內寫法：1Cr18Ni9Ti,0Cr18Ni9Ti）。(4)沉淀硬化鋼(或稱時效硬化鋼)含Cr17%，Ni4.25—7%，還可含少量Cu、Mo、Al、Ti等。在上述四類不銹鋼中，奧氏體不銹鋼是性能最優(yōu)，用途最大的鋼種。(防腐，高強，良好的焊接性能）關于金屬材料的一些基本概念★ 不銹鋼及其分類13

關于金屬材料的一些基本概念★ 化學元素Mn、Si、Cr、Ni、Ti、S、P、C對合金鋼性能的影響(1)錳(Mn)：錳具有脫氧作用，能減輕硫的有害作用。含錳量適當，能提高鋼的強度和硬度，增加鋼的耐磨性，減少氣孔，提高焊縫的抗熱裂性能，但塑性和沖擊值降低。當Mn≤1%時，將增加焊縫的強度和韌性；當Mn＞1%時，則焊縫易產生裂紋和夾渣，焊接性變壞。壓力容器用碳鋼中的含錳量一般在0.35--0.65%之間。(2)硅(Si)：硅是強脫氧劑，溶入鐵素體中能提高鋼的強度，使焊縫致密均勻，提高鋼的抗腐蝕性和抗氧化能力，加工硬化作用強。但含量過大時易使焊縫中形成夾渣，同時降低抗彎角度和沖擊韌性，焊接性變差。壓力容器用碳鋼中的含硅量一般在0.15%--0.30%之間。(3)鉻(Cr):

為了提高鋼的耐腐蝕性能,要提高鐵基固溶體的電極電位,使其在氧化介質作用下,表面形成致密的、穩(wěn)定的鈍化膜,在這方面鉻是最有效的合金元素。鉻在奧氏體不銹鋼中最低含量為11.7%。關于金屬材料的一些基本概念★ 化學元素Mn、Si、Cr、N14

關于金屬材料的一些基本概念★ 化學元素Mn、Si、Cr、Ni、Ti、S、P、C對合金鋼性能的影響(4)鎳(Ni):鎳是擴大奧氏體區(qū)的元素,將鎳提高至8%時,合金在常溫下也具有奧氏體組織,除具有耐腐蝕性能外,還具有冷變形性能、焊接性能、沖擊韌性和沒有磁性等。(5)鈦(Ti):

鈦加于不銹鋼中是為了防止晶間腐蝕,必須要與碳保持一定比例。另外還要考慮到鈦與氧和氮易形成氧化物和氮化物等夾雜物。＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋(6)硫(S)：硫是鋼中的有害雜質，含硫量多時，晶界存在低熔點組成相，在熱加工過程中容易產生熱裂現(xiàn)象，即熱脆。焊接時，容易導致焊縫熱裂。在焊接過程中硫易與氧化合，生成SO2，使焊縫中產生氣孔和疏松。故應限制含硫量。壓力容器用碳鋼中含硫量一般控制在0.045%以下。關于金屬材料的一些基本概念★ 化學元素Mn、Si、Cr、N15

關于金屬材料的一些基本概念★ 化學元素Mn、Si、Cr、Ni、Ti、S、P、C對合金鋼性能的影響(7)磷(P)：磷是鋼中有害雜質，能與碳化合，并析出脆性化合物(Fe3P)，使鋼的塑性、韌性，特別是沖擊值明顯下降，在低溫時尤為顯著，即出現(xiàn)冷脆現(xiàn)象。磷的存在使鋼的焊接性變壞，焊接時易產生裂紋。壓力容器用碳鋼的含磷量一般控制在0.04%以下。(8)碳(C)：碳是鋼中的重要強化元素。含碳量增加，鋼的強度和硬度提高，但塑性和韌性降低，焊接性變壞?；谔家c鉻結合成碳化鉻,降低不銹鋼的耐腐蝕性能,所以含碳量都比較低。故一般壓力容器用鋼含碳量必須控制在0.24%以下。關于金屬材料的一些基本概念★ 化學元素Mn、Si、Cr、N16

關于金屬材料的一些基本概念

鐵碳鋼合金鋼（低合金鋼）不銹鋼鎳基合金Monel/鎳銅Inconel/鎳基Incoloy/鐵鎳基Cr>11％C<2.11%18－8奧氏體不銹鋼Cr、Ni、Mo、Ti、Si關于金屬材料的一些基本概念鐵碳鋼合金鋼不銹鋼鎳基合金Mo17

關于金屬材料的一些基本概念★ 高溫工作條件對材料的要求對制造高溫容器用鋼的要求是：在高溫條件下，具有足夠的強度、穩(wěn)定性和高溫抗氧化性能。高溫容器用鋼不宜選用碳鋼，因為碳鋼在300℃以上時，強度顯著下降。400℃～900℃是18－8奧氏體不銹鋼的敏化溫度區(qū)間（產生晶間腐蝕的碳化物析出區(qū)晶間腐蝕有害）。關于金屬材料的一些基本概念★ 高溫工作條件對材料的要求18分目錄金屬材料

金屬材料基本概念

核設備常用結構材料

核燃料元件常用材料

金屬材料的性能分目錄金屬材料191.核用材料性能的總體要求(概念）1）核性能－－中子吸收截面，活化截面，半衰期2）力學性能－強度，塑韌性，耐熱性3）化學性能－化學穩(wěn)定性，抗腐蝕性，相容性4）物理性能－導熱，熱膨脹，熔點，晶體結構穩(wěn)定5）輻照性能－輻照敏感6）工藝性能－加工，制造，焊接等7）經濟性－－材料來源，生產工藝，制造成本1.核用材料性能的總體要求(概念）1）核性能－－中子吸收截面201.核用材料性能的總體要求（規(guī)范/標準）1)選用的化學成分；2)交貨件的熱處理；3)根據(jù)可焊性要求須作的加速晶間腐蝕試驗；4)室溫下的力學性能；5)設計溫度下力學性能。即：保載5分鐘測定殘余伸長0.2%條件下屈服強度。如有必要時，也適用測定抗拉強度。1.核用材料性能的總體要求（規(guī)范/標準）1)選用的化學成分；212.核設備常用材料反應堆冷卻劑系統(tǒng)（也叫一回路系統(tǒng)）高壓（15MPa）高溫（330℃）強核輻照(中子通量6×1010n/(cm2·s))工作壽命要求有30年或更長。對核設備材料的一般選用要求必須滿足耐腐蝕、耐輻射、耐濕、耐溫熱和耐疲勞等。也必須通過力學性能、腐蝕性能和輻照性能的試驗。規(guī)范要求：IAEA國際原子能機構IAEA50-C-D“核電廠安全設計實施”法規(guī)美國ASME“鍋爐和壓力容器規(guī)范”第III卷法國RCC-M“壓水堆核電廠核島機械部件的設計和建造規(guī)則”第II卷（M卷）2.核設備常用材料反應堆冷卻劑系統(tǒng)（也叫一回路系統(tǒng)）22核用材料講課稿ppt課件23SG傳熱管選材案例分析SG傳熱管選材案例分析240Cr18Ni10Ti0Cr18Ni10Ti25核用材料講課稿ppt課件26核用材料講課稿ppt課件27核用材料講課稿ppt課件28在含氯離子和含氧的高溫水中，不同合金的耐應力腐蝕性能（T－穿晶型，I－晶間型，TI－穿晶＋晶間混合型）

在含氯離子和含氧的高溫水中，不同合金的耐應力腐蝕性能（T－穿29鈦合金鈦合金：以鈦為基體加入其它元素組成的合金比強度高（抗拉強度可達10～14MPa，而密度僅為鋼的60％）；熱強性好（可在450～500°C的溫度下長期工作）；資源豐富。很耐海水腐蝕。大量用于核電廠設備冷卻熱交換器核冷凝器的傳熱管（配合于除鹽裝置，防腐）可用UT,ECT,PT等多種NDT方法對其進行檢測。鈦合金30

在海水中腐蝕電位高低次序表在海水中腐蝕電位31分目錄金屬材料

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核設備常用結構材料

核燃料元件常用材料

金屬材料的性能分目錄金屬材料32核用材料講課稿ppt課件33燃料元件包殼材料性能要求：熱中子吸收截面小，感生放射性小，半衰期短；強度好、塑韌性好、抗腐蝕性強、對晶間腐蝕、應力腐蝕和吸氫不敏感；熱強性、熱穩(wěn)定性和抗輻照性能好；導熱率高、熱膨脹系數(shù)小，與材料和冷卻劑相容性好；易加工、便于焊接和成本低廉。燃料元件包殼材料性能要求：34燃料元件包殼材料（續(xù)）適宜作包殼用的材料：鋁及鋁合金鎂合金鋯合金奧氏體不銹鋼高密度熱解炭（石墨）燃料元件包殼材料（續(xù)）適宜作包殼用的材料：35幾種鋯合金的成分

【質量分數(shù)（％）】幾種鋯合金的成分

【質量分數(shù)（％）】36分目錄金屬材料

金屬材料基本概念

核設備常用結構材料

核燃料元件常用材料

金屬材料的性能分目錄金屬材料37金屬材料的性能1.材料的力學性能(機械性能)★ 材料的機械性能及指標金屬材料的機械性能：是指金屬材料在一定的溫度條件下受到外力作用時，抵抗變形和斷裂的能力，又稱材料的力學性能。機械性能包括強度、硬度、韌性、塑性等。對于壓力容器用材料，最重要的是材料的強度、塑性和韌性指標。一般材料的強度和塑性通過拉伸試驗測定，韌性通過沖擊試驗測定，硬度通過硬度試驗測定。**比例極限；**彈性極限；**屈服強度；**極限強度；**斷裂強度金屬材料的性能1.材料的力學性能(機械性能)38金屬材料的性能（續(xù)）塑性材料的應力－應變曲線金屬材料的性能（續(xù)）塑性材料的應力－應變曲線39金屬材料的性能（續(xù)）脆性材料的應力－應變曲線金屬材料的性能（續(xù)）脆性材料的40金屬材料的性能（續(xù)）★ 強度強度是指金屬材料在外力作用下抵抗變形和破壞的能力?！?塑性金屬材料在外力作用下產生永久變形的能力，叫做塑性?！镅由炻屎蛿嗝媸湛s率★ 硬度硬度是指金屬材料抵抗硬物壓入其表面的能力。它表示金屬材料的堅硬程度。布氏硬度試驗法、洛氏硬度和維氏硬度試驗法。★ 金屬的沖擊韌性沖擊韌性是指金屬材料在沖擊載荷（指突然增加的載荷）作用下，抵抗破壞的能力。金屬材料的性能（續(xù)）★ 強度41金屬材料的性能（續(xù)）★脆性轉變溫度(NDTT-NilDuctilityTransitionTemperature)沖擊韌性與試驗溫度有關。在低溫下，材料會出現(xiàn)由塑性狀態(tài)轉變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)。使材料的沖擊韌性值急劇降低的溫度，叫做脆性轉變溫度。脆性轉變溫度越低的金屬，越能在低溫下承受沖擊載荷。脆性轉變溫度的高低也是金屬材料的性能指標之一。金屬材料的性能（續(xù)）★脆性轉變溫度(NDTT-NilDuc42

什么是斷裂力學?

它是研究帶裂紋物體的強度以及裂紋擴展規(guī)律的一門科學。斷裂力學是建立在“缺陷理論”的基礎上，即認為斷裂的發(fā)生是由于材料中存在不可避免的微小裂紋而引起。解釋了“低應力脆斷”現(xiàn)象。剩余強度慨念。

什么是斷裂力學?

它是研究帶裂紋物體的強度以及裂紋擴43線彈性斷裂力學的基本概念

由－－裂紋引起的破壞類型1)

脆性斷裂2)

韌性斷裂3)

疲勞4)

蠕變5)

腐蝕－－應力強度因子（K）：K反映了裂紋端的應力場的強弱程度，也就是說可以用K來描述裂紋尖端應力場的強弱，進而判斷裂紋是否進入臨界狀態(tài)。－－

材料的斷裂韌性（K1c

）：表示了材料阻抗裂紋擴展的能力，可看作是材料抵抗脆性破壞能力的一個斷裂韌性參量。斷裂韌性可以說既是強度指標，又是韌性指標。在一定條件下，它是一個材料常數(shù)。

線彈性斷裂力學的基本概念由－－裂紋引起的破壞類型44線彈性斷裂力學的基本概念（續(xù)）

判斷裂紋體是否安全？

K≥K1C

裂紋失穩(wěn)擴展(破壞)

K＜K1C

裂紋不擴展(安全)

開裂的三種類型

線彈性斷裂力學的基本概念（續(xù)）判斷裂紋體是否安全？45線彈性斷裂力學的基本概念（續(xù)）疲勞裂紋擴展速率

da/dN＝C(ΔK)n

線彈性斷裂力學的基本概念（續(xù)）疲勞裂紋擴展速率46斷裂力學的工程應用應用斷裂力學方法所需要的信息(1)

確定最小可檢測到的裂紋長度。(2)

在結構含裂紋的前提下，預計剩余強度；根據(jù)所要求的失效－安全載荷，確定臨界裂紋長度。(3)

建立所期望的加載歷史。(4)

確定從最小可檢測裂紋尺寸擴展至臨界裂紋尺寸的裂紋擴展曲線。(5)

具有預計易引發(fā)裂紋部位的知識。(6)

考慮所及結構或部件可達性因素，實現(xiàn)可靠的檢測。斷裂力學的工程應用應用斷裂力學方法所需要的信息47

斷裂力學的工程應用（續(xù)）

選擇最有效的檢測方法與下列因素有關：(1)可達性；(2)檢測技術的靈敏性和最小可檢裂紋長度；(3)檢測頻率。

斷裂力學的工程應用（續(xù)）選擇最有效的檢測方法與下列因素有48直接法應用說明1.目視只適用于易達區(qū)域，檢測微小裂紋則需要較多的經驗。2.液體滲透只適用于易達區(qū)域，與目視檢測具有同級別的檢測靈敏度。3.磁粉只適用于磁性材料，需要拆卸部件，在專門的機構上進行檢測。缺口或不平會產生顯示信號，是靈敏的檢測方法。4.射線用途廣泛，靈敏度高。若在角焊縫或加強筋邊緣有裂紋，則評片較難，厚板中的小平面裂紋不易檢測到。檢測方法及與結構斷裂相關的特點

直接法應用說明1.目視只適用于易達區(qū)域，檢測微小裂紋則需要49間接法應用說明1.超聲波通過選擇不同的探頭和輸入脈沖,可應用廣泛.獲取缺陷的尺寸和性質則有一定的難度.2.渦流便宜，宜于使用。線圈可做得足夠小，以實現(xiàn)伸入孔內進行檢測。若應用的人技能高，則可達較高的靈敏度。對缺陷的性質和尺寸基本不知或知之甚少.。3.聲發(fā)射結構加載，方可檢測，可連續(xù)監(jiān)督。設備昂貴，對信號的解釋有一定的難度。檢測方法及與結構斷裂相關的特點（續(xù)）

間接法應用說明1.超聲波通過選擇不同的探頭和輸入脈沖,可應50斷裂力學的工程應用（續(xù)）中子輻照對材料性能的影響

脆性斷裂與溫度的關系:必須有下列三個條件同時存在才會產生脆性斷裂：(1)

必須有缺陷(裂紋或缺口)存在；(2)必須有足夠大的拉伸應力存在；(3)金屬必須處在足夠低的溫度下。

－－中子輻照對脆性斷裂的影響:材料經輻照后，脆性轉變溫度將會升高。

斷裂力學的工程應用（續(xù)）中子輻照對材料性能的影響51大亞灣核電站反應堆鋼材脆性轉變溫度隨中子注量的變化-27°C30年25°C上升52°C-27°C25oC大亞灣核電站反應堆鋼材脆性轉變溫度隨中子注量的變化-27°C52國外規(guī)范推薦的斷裂力學分析方法ASME第III卷附錄G和ASME第XI卷附錄A

方法的基礎是線彈性斷裂力學

方法：將缺陷化成可以進行分析的形狀；求出反應堆壽命期間在各種狀態(tài)下相應的應力；算出恰當?shù)膽姸纫蜃?；試驗測出材料的斷裂韌性值；采用線彈性斷裂力學方法計算裂紋的擴展和缺陷的臨界尺寸；與第III卷IWB-3600中的判據(jù)進行比較以確定缺陷的可接受程度。

國外規(guī)范推薦的斷裂力學分析方法ASME第III卷附錄G和AS53ASME第XI卷附錄A推薦的顯示驗收流程示意圖ASME第XI卷附錄A推薦的顯示驗收流程示意圖54分目錄金屬材料加工熱處理

壓力加工

焊接

鑄造

冶煉和加工過程中的缺陷分目錄金屬材料加工55金屬材料熱處理★ 鋼的熱處理及常用的熱處理方法鋼的熱處理:是指鋼在固態(tài)下通過加熱、保溫和冷卻，改變其內部組織，從而獲得所需性能的一種工藝方法。目前常用的熱處理方法有退火、正火、淬火和回火等。由于鋼在固態(tài)范圍內，隨著加熱溫度和冷卻速度的變化，其內部組織結構將發(fā)生相應的變化，不同的組織結構，性能不同，所以熱處理能改變鋼的性能。例:含碳量0.77%共析鋼在727℃以上為奧氏體，緩慢冷卻時奧氏體轉變?yōu)橹楣怏w，快速冷卻時奧氏體轉變?yōu)轳R氏體。馬氏體與珠光體的組織結構絕然不同，性能差別很大。前者硬度很高，塑性很差；后者硬度較低，但塑性較好。金屬材料熱處理★ 鋼的熱處理及常用的熱處理方法56金屬材料熱處理（續(xù)）★退火

定義：把鋼加熱到某一溫度后，保溫一定時間，然后緩慢冷卻，以獲得接近平衡狀態(tài)的組織，這種熱處理工藝稱為退火。

目的：是為了降低硬度，細化晶粒，提高塑性和韌性，消除內應力等。(1)低溫退火(2)完全退火(3)等溫退火(4)球化退火(5)擴散退火金屬材料熱處理（續(xù)）★退火57金屬材料熱處理（續(xù)）★ 正火正火是將鋼加熱到Ac3或Acm以上30--50℃保溫一定時間，出爐后在空氣中冷卻的一種熱處理工藝。正火與退火相比，主要區(qū)別是正火冷卻速度快，所獲得組織比較細，強度、硬度比退火高一些?！?淬火淬火是將鋼材加熱到Ac3或Ac1以上30--50℃，保溫一定的時間，然后快速冷卻(超過該鋼的臨界冷卻速度V臨)得到馬氏體組織的熱處理工藝。淬火的目的是提高鋼的強度和硬度，增加耐磨性，與隨后的回火相配合，可以獲得高強度和高韌性的綜合性能。金屬材料熱處理（續(xù)）★ 正火58金屬材料熱處理（續(xù)）★ 回火回火是將淬火后的鋼材加熱到A1(727℃)以下的某一溫度，保溫一段時間，然后在空氣中或油中冷卻的一種熱處理方法?；鼗鸬哪康氖墙档痛嘈?，消除內應力，穩(wěn)定工件尺寸和獲得所要求的機械性能。(1)低溫回火：在150--250℃進行，所得組織為回火馬氏體?；鼗鸷蠼档土舜慊痄摰膬葢痛嘈?，保持其高硬度和高耐磨性的特點。主要用于工、模具鋼。(2)中溫回火：在350--450℃中進行，所得組織為鐵素體與極細的粒狀滲碳體組成的回火屈氏體，具有高的彈性極限和屈服極限，有較好的韌性。主要用于彈簧和軸套等工件。(3)高溫回火：在500--650℃中進行，所得組織為鐵素體和細而均勻的粒狀滲碳體組成的回火索氏體，具有一定的強度、硬度、塑性和韌性。通常把“淬火+高溫回火”稱為調質處理。主要用于連桿、螺栓、齒輪等重要工作。金屬材料熱處理（續(xù)）★ 回火59分目錄金屬材料加工熱處理

壓力加工

焊接

鑄造

冶煉和加工過程中的缺陷分目錄金屬材料加工60壓力加工定義：在外力的作用下，使金屬坯料產生塑性變形，從而獲得一定形狀、尺寸和力學性能的原材料、毛坯或零件的成型加工方法。軋制鍛造擠壓冷拔沖壓

壓力加工定義：在外力的作用下，使金屬坯料產生塑性變形，從而獲61分目錄金屬材料加工熱處理

壓力加工

焊接

鑄造

冶煉和加工過程中的缺陷分目錄金屬材料加工62焊接定義：利用加熱、加壓或兩者兼用，使兩焊接件原子間互相擴散，從而牢固地連在一起，形成一個整體的工藝過程。分類：熔化焊（電?。ㄊ止?、埋弧、氣體保護、等離子）、氣焊、電渣焊、電子束、激光）壓力焊釬焊焊接定義：63焊接（續(xù)）電弧焊：電弧焊是利用電極與焊體之間形成的電弧所產生的熱量將被焊金屬和焊條熔化形成一種永久接頭的焊接方法。手工電弧焊埋弧自動焊氣體保護焊（用某些氣體將空氣與熔化金屬隔開，使熔化金屬免受空氣氧化和氮化影響）氬弧焊二氧化碳氣體保護焊焊接（續(xù)）電弧焊：64焊接（續(xù)）電渣焊：是利用電流通過熔渣產生的電阻熱熔化焊絲和母材形成焊接熔池的焊接方法。等離子弧焊：是利用水冷噴嘴對電弧的拘束作用，獲得較高能量密度的等離子弧進行焊接的方法。焊接（續(xù)）電渣焊：65焊接（續(xù)）焊接規(guī)范焊條直徑焊接電流電弧電壓（工作電壓）焊接層數(shù)焊接速度焊接（續(xù)）焊接規(guī)范66焊接（續(xù)）金屬材料焊接性在一定的工藝條件下，通過焊接形成優(yōu)質接頭的性能。工藝焊接性使用焊接性含炭量（含炭量，焊接性）異種鋼焊接（馬氏體組織，碳擴散，熱應力）焊接（續(xù)）金屬材料焊接性67分目錄金屬材料加工熱處理

壓力加工

焊接

鑄造

冶煉和加工過程中的缺陷分目錄金屬材料加工68鑄造熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得一定形狀和一定性能鑄件的方法。a.砂型鑄造b.熔模鑄造c.金屬型鑄造d.壓力鑄造e.離心鑄造將液態(tài)金屬澆入高速旋轉的鑄型，在離心力作用下凝固成型的鑄造方法。核電廠的主管道直管采用的就是離心鑄造工藝。

鑄造熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得一定69一個典型鑄造不銹鋼的圖例

一個典型鑄造不銹鋼的圖例70分目錄金屬材料加工熱處理

壓力加工

焊接

鑄造

冶煉和加工過程中的缺陷分目錄金屬材料加工71核用材料冶煉和加工過程中的缺陷1．冶煉和加工過程中的常見缺陷1.1鑄件中常見的缺陷:氣孔、縮孔、夾雜、疏松、裂紋。1.2 鍛件中常見的缺陷:裂紋、白點、折疊和夾雜等。形成的原因主要是：(1)裂紋：鍛造或鍛后熱處理工藝操作不當造成應力過大引起鍛件局部破裂而形成裂紋。鍛件裂紋多見于鍛件表面。(2)白點：鍛件在鍛后快速冷卻時，過量的氫來不及逸出，產生很大的應力，引起金屬破裂，形成白點。熱處理時，相變應力和熱應力會加速白點的形成。鍛件白點常位于鍛件大截面的中心部位，成群出現(xiàn)，屬于密集性缺陷，危害大。多見于鎳鋼、鎳鉻鋼、鉻鋼、錳鋼中。(3)折疊：鍛造時操作不當，鍛件表面凸出部位或氧化皮被擠壓在鍛件中形成折疊。折疊位于鍛件表面或近表面，又稱重皮。(4)

夾雜：冶煉、澆鑄時，殘留在金屬中的難熔金屬或非金屬雜質經鍛造形成片狀夾雜。核用材料冶煉和加工過程中的缺陷1．冶煉和加工過程中的常見缺陷72核用材料冶煉和加工過程中的缺陷（續(xù)）1.3板材中常見的缺陷鋼板是由板坯軋制而成的，而板坯是由鋼錠軋制或連續(xù)澆鑄而成的。鋼板中常見缺陷有分層、折疊、白點和裂紋等。分層是板坯中縮孔、夾渣等在軋制過程中未焊合而形成的分離層。折疊是鋼板表面局部形成的互相疊合的雙層金屬。白點是鋼板在軋制后的冷卻過程中氫原子來不及擴散而形成的微小裂紋，其裂面呈白色，常見于厚度大于40mm的鋼板中。裂紋是由于軋制變形量過大和溫度不當而形成的破裂，常見于鋼板的棱角處。鋼板中最危險的缺陷是裂紋和白點。壓力容器用鋼板中不允許存在裂紋和白點。鋼板中的分層、折疊一般平行于板面。核用材料冶煉和加工過程中的缺陷（續(xù)）1.3板材中常見的缺73核用材料冶煉和加工過程中的缺陷（續(xù)）1.4管材中常見的缺陷無縫鋼管是通過穿孔法或高速擠壓法得到的。無縫綱管中常見缺陷有折疊、夾雜、夾層和裂紋等。焊接管中常見缺陷與焊縫類似，一般為氣孔、夾渣、未焊透和裂紋等。厚壁大口徑管常由鋼錠經鍛造、軋制等工藝加工而成。常見缺陷與鍛件相同，一般為白點、重皮和裂紋等。核用材料冶煉和加工過程中的缺陷（續(xù)）1.4管材中常見的缺陷74核用材料冶煉和加工過程中的缺陷（續(xù)）1.5焊縫中常見的缺陷及形成原因焊縫中常見缺陷有氣孔、夾渣、未焊透、未溶合和裂紋等幾種。氣孔是焊接熔池在高溫時吸收的過量的氣體或冶金反應產生的氣體在冷卻凝固之前來不及逸出而殘留在焊縫中所形成的空穴。夾渣是焊后殘留在焊縫金屬內的溶渣或非金屬夾雜物。未焊透是焊縫接頭根部母材未完全溶透的現(xiàn)象。未溶合主要是填充金屬與母材或填充金屬間沒有溶合在一起。裂紋是在焊接過程中或焊后，在焊縫或母材的熱影響區(qū)產生的局部破裂。熱裂紋是在施焊時產生的。冷裂紋是焊件后冷卻到一定的溫度時產生的。再熱裂紋是焊件焊后再加熱時產生的。核用材料冶煉和加工過程中的缺陷（續(xù)）1.5焊縫中常見的缺陷75核用材料冶煉和加工過程中的缺陷（續(xù)）1.6焊縫外部的常見缺陷咬邊、焊瘤、弧坑、表面氣孔、裂紋等咬邊的形成及危害：咬邊是在工件表面上沿焊縫邊緣所形成的凹陷。咬邊主要是焊接規(guī)范不當(如電流過大，電弧過長)或操作不正確(如焊條角度不對)所造成的。立、橫、仰焊時，容易產生咬邊。咬邊嚴重時，會產生應力集中，容易引起裂縫，并減少焊縫的面積，使工件強度降低。重要的構件，一般不允許存在咬邊。核用材料冶煉和加工過程中的缺陷（續(xù)）1.6焊縫外部的常見缺76核用材料講課稿ppt課件77核用材料講課稿ppt課件78核用材料講課稿ppt課件79核用材料講課稿ppt課件80核用材料講課稿ppt課件81分目錄金屬材料在運行時的缺陷產生

腐蝕和應力腐蝕

沖蝕、氣蝕和流動加速腐蝕

疲勞

過載

脆性斷裂分目錄金屬材料在運行時的缺陷產生82腐蝕和應力腐蝕2.3材料的晶間腐蝕★ 晶間腐蝕，奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕及防止晶間腐蝕的方法晶間腐蝕的定義：在腐蝕介質作用下，晶間迅速溶解，并不斷深入，完全破壞了晶粒之間的聯(lián)系，最后導致性能顯著下降，結構早期破壞的現(xiàn)象稱為晶間腐蝕。奧氏體不銹鋼焊接時，工件被加熱，碳和鉻都會從奧氏體晶粒內部向晶界擴散，并在晶界上生成碳化鉻（一般為Cr4C），致使晶界產生“貧鉻”現(xiàn)象。當晶界上鉻的含量下降到13%以下時，就失去了防腐作用，在腐蝕介質作用下，晶界會被迅速腐蝕，即產生“晶間腐蝕”。腐蝕和應力腐蝕2.3材料的晶間