金属学热处理与压力容器材料ppt课件.ppt

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1、金属学热处理山东省特检院枣庄分院陈倩材料力学基本知识应力与应变强度塑性硬度冲击韧度断裂韧度疲劳强度韧脆转变温度金属学与热处理基本知识承压类特种设备常用材料1.1概述承压类特种设备对材料要求很高，如高强度、高韧性、优良的耐腐蚀性能及工艺性能等。对材料的较高要求是推动特种设备用材不断发展的基本动力。在承压类特种设备制造业中，金属材料具有其他材料无法替代的地位和作用。1材料力学基础知识年产1000万吨炼油厂使用性能：材料在使用过程中所表现的性能。包括力学性能、物理性能和化学性能。工艺性能：材料在加工过程中所表现的性能。包括铸造、锻压、焊

2、接、热处理和切削性能等。投入运行的加氢反应器1材料力学基础知识材料在一定温度条件和外力作用下，抵抗变形和断裂的能力称为材料的力学性能。承压类特种设备材料的常规力学性能指标主要包括强度、硬度、塑性和冲击韧度等。1材料力学基础知识材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称为变形。外力去处后能够恢复的变形称为弹性变形。外力去处后不能恢复的变形称为塑性变形。强度:是指材料抵抗永久变形或断裂的能力。1.1应力与应变塑性是指材料在载荷作用下断裂前发生不可逆永久变形的能力。常用塑性指标为断后伸长率和断面收缩率。试样被拉断后，标距部分的残余伸长与

3、原始标距之比的百分率称为断后伸长率。1.3塑性试样断裂后，断口处横截面积的减少值与原始横截面积的比值称为断面收缩率。硬度是指材料抵抗局部塑性变形或表面损伤的能力。硬度与强度有一定关系。一般情况下，硬度较高的材料其强度也较高，所以可以通过测试硬度来估算材料强度。此外，硬度较好的材料，耐磨性较好。工程上常用的硬度测试方法有：布氏硬度HB、洛氏硬度HR、维氏硬度HV、里氏硬度HL注：材料的b与HB之间的经验关系：对于低碳钢:b(MPa)≈3.6HB对于高碳钢：b(MPa)≈3.4HB对于铸铁：b(MPa)≈1HB或b(MP

4、a)≈0.6(HB-40）1.4硬度材料力学基本知识金属学与热处理基本知识金属的晶体结构铁碳合金相图热处理的一般过程承压类特种设备常用热处理工艺承压类特种设备常用材料物质由原子组成。原子的结合方式和排列方式决定了物质的性能。原子、离子、分子之间的结合力称为结合键。它们的具体组合状态称为结构。2.1金属的晶体结构C602.1.1晶体结构的基本概念(1)晶体与非晶体晶体是指原子呈规则排列的固体。常态下金属主要以晶体形式存在。晶体具有各向异性。非晶体是指原子呈无序排列的固体。在一定条件下晶体和非晶体可互相转化。根本区别：晶体中原子（或分

5、子）在三维空间有规律地周期性重复排列，而非晶体不具备这一特点。2.1金属的晶体结构(2)晶格与晶胞晶格：用假想的直线将原子中心连接起来所形成的三维空间格架。直线的交点（原子中心）称结点。空间点阵:由结点形成的空间点的阵列称空间点阵。2.1金属的晶体结构晶胞：能代表晶格原子排列规律的最小几何单元。晶胞参数：晶胞的三组棱长a、b、c及棱间交角α、β、γ。2.1金属的晶体结构晶系：根据晶胞参数不同，将晶体分为七种晶系。90%以上的金属具有立方晶系和六方晶系。1855年，法国学者奥古斯特·布拉菲用数学方法证明空间点阵共有且只能有14种，并

6、归纳为七个晶系。2.1金属的晶体结构2.1金属的晶体结构2.1金属的晶体结构2.1.2金属材料的晶体结构1、纯金属的晶体结构金属原子是通过正离子与自由电子的相互作用而结合的，称为金属键。金属原子趋向于紧密排列。具有良好的导热性、导电性、延展性及金属光泽。常见纯金属的晶格类型有体心立方(bcc)、面心立方(fcc)和密排六方(hcp)晶格。2.1金属的晶体结构⑴体心立方晶格常见金属：-Fe、Cr、W、Mo、V、Nb等2.1金属的晶体结构2.1金属的晶体结构⑵面心立方晶格常见金属：-Fe、Ni、Al、Cu、Pb、Au等2.1金属的

7、晶体结构2.1金属的晶体结构⑶密排六方晶格常见金属：Mg、Zn、Be、Cd等2.1金属的晶体结构2.1金属的晶体结构2、实际金属的晶体结构⑴单晶体与多晶体单晶体：其内部晶格方位完全一致的晶体。多晶体：晶粒：实际使用的金属材料是由许多彼此方位不同、外形不规则的小晶体组成，这些小晶体称为晶粒。2.1金属的晶体结构沿晶断口晶界：晶粒之间的交界面。晶粒越细小，晶界面积越大。多晶体：由多晶粒组成的晶体结构。光学金相显示的纯铁晶界多晶体示意图2.1金属的晶体结构3、晶体缺陷晶格的不完整部位称晶体缺陷。实际金属中存在着大量的晶体缺陷，按形状可分

8、三类，即点、线、面缺陷。2.1金属的晶体结构①点缺陷：空间三维尺寸都很小的缺陷，在原子尺寸大小的缺陷。主要有空位、间隙原子、置换原子三种。a.空位：晶格中某些缺排原子的空结点。b.间隙原子：挤进晶格间隙中的原子。可以是基体金属原子，也可以是外来原子