金属材料基础0906

锅炉压力容器压力管道检验员考核培训金属材料基础四川省特种设备检验研究院压力：垂直作用于物体表面单位面积的力。MPa（N/mm2）

2.应力：断面上单位面积承受的力。σ＝F/SN/mm2

3.压应力－材料抵抗压缩的能力。

4.剪切应力F/SS－剪切面积

材料抵抗剪切的能力。

剪应力τ＝F/S

一、金属材料的性能：包括使用性能和加工工艺性能两个方面。⒈使用性能——物理、化学和力学性能。

⑴物理性能——密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性、电阻率、弹性模量、泊松比等。

化学性能——抗氧化性、耐腐蚀性。①氢腐蚀②奥氏体钢的氯离子敏化腐蚀③氧腐蚀④碱腐蚀和垢下腐蚀⑤应力腐蚀。⑵力学性能——强度、塑性、韧性、硬度和断裂力学等。⒉加工工艺性能——材料承受各种冷、热加工的能力。⑴冷加工：切削性能等。达到规定的几何形状和尺寸，公差配合，表面粗糙度等的要求。⑵热加工：铸造性能、压力加工性能、焊接性能、热处理等。材料力学性能：㈠、强度：金属抵抗永久变形和断裂的能力

强度指标：Rm（бb）―抗拉强度Reh（бs）―上屈服强度Rel（бs）―下屈服强度εбsбb0持久强度：

材料在规定温度下，达到规定时间而不断裂的最大应力。

700

b/1000蠕变强度：材料在规定温度下，引起试样在一定时间内蠕变总伸长率或恒定蠕变速率不超过规定值的最大应力。4500.2σ试验温度：700℃持久时间：100000h

σ试验温度：450℃0.2%残余伸长㈡塑性：材料在载荷作用下，断裂前发生不可逆永久变形的能力。塑性指标：A（δ5、10）―伸长率Z（φ）―断面收缩率㈢韧性：材料在外加载荷作用下断裂时消耗能量大小的特性。（速度、温度、应力）冲击韧性指标：Ak――冲击功Aku―u型缺口Akv―v型缺口符号为Akv，单位焦耳，代表材料韧性的一个指标。韧性的反面即脆性。承压类钢制特种设备其母材和焊缝的冲击功一般要求≥27～41J。

脆性材料－δ5延伸率很小，冲击功Akv很小，如铸铁。

塑性材料－δ5延伸率、冲击功Akv适当，如承压类钢制特种设备其母材δ5在17％～25％间。

冲击试样截面尺寸：（1）10×105×10（mm）（2）试样规格不同，相同材料其值无可比性。冲击功与冲击韧性：（1）冲击功（J）（2）冲击韧性（J/mm2）㈣硬度：

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：

硬度――强度――耐磨性

硬度指标：HB布氏测钢球压入的压痕DHR洛氏

测压入的深度HL里氏测钢球反弹的速率㈤弯曲：评价材料、焊缝及热影响区等综合抗弯曲能力（塑性和不同区域协调变形的能力）弯曲半径：b=2a~3a弯曲角度：（面弯、背弯、侧弯）

1800900GB713-2008（六）疲劳——材料在循环应力和应变作用下，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程。①高周疲劳——经105以上循环次数而产生的疲劳。②低周疲劳——经102～105塑性应变循环次数而产生的疲劳。③热疲劳——温度循环变化产生的循环热应力所导致的疲劳。④腐蚀疲劳——腐蚀环境和循环应力（应变）的复合作用所导致的疲劳。疲劳曲线图⑶有害元素：S（硫）：有害元素，热脆倾向增加P（磷）：有害元素，冷脆倾向增加形成低熔点化合物，使塑性、韧性下降。⑷微量元素Re、稀土元素，综合力学性能有所提高。⒉组织结构、晶粒度及供贷状态等。①常见的显微组织：奥氏体（A）——强度硬度不高，塑性韧性很好，无磁性。铁素体（F）——强度硬度低，塑性韧性好。渗碳体（Fe3C）——硬而脆，随C%增加，强度硬度提高，而塑性韧性下降。

珠光体（P）——性能介于F与Fe3C之间。马氏体（M）——具有很高的强度和硬度，但很脆；延展性差，易导致裂纹。魏氏组织——粗大的过热组织，塑性韧性下降，使钢变脆。带状组织——双相共存的金属材料在热变形时沿主伸长方向呈带状或层状分布的组织。

②晶粒度：常见1～8级。8级细小而均匀、综合力学性能好。③热轧、调质、正火状态供货，以正火状态组织性能最好。⒊加工工艺对组织性能影响

冷作变形会带来纤维组织、加工硬化及残余内应力。热变形会提高材料塑性变形能力及降低变形抗力。(如热压封头、热卷厚壁筒节)三、金属材料分类(以钢材为主)：1、按化学成分分类：①碳素钢：简称碳钢。除铁、碳外主要含有少量Si、Mn及P、S等杂质，这些总含量不超过2%，按含碳量不同分为：低碳钢——含碳量小于0.25%中碳钢——含碳量等于0.25%～0.6%高碳钢——含碳量大于0.6%②合金钢：碳钢所含元素外，还含有其它一些合金元素：Cr、Ni、Mo、W、V、B、Nb等，按合金元素含量不同分类：低合金钢——含量小于5%中合金钢——含量等于5%～10%高合金钢——含量大于10%⒉按用途分类：①结构钢——碳钢、低合金钢等。②工具钢③特殊用途用钢——不锈钢、耐热钢、磁钢等。⒊按冶炼中的脱氧方式分类：①沸腾钢F②镇静钢Z③半镇静钢b④特殊镇静钢TZ⒋按品质分类：P、S杂质含量分类：①普通钢②优质钢③高级优质钢A④特级优质钢E（四）钢的牌号碳素钢：Q235-AFQ:钢材的屈服强度235：屈服强度值A:质量等级(B\C\D)F:钢的脱氧程度20g(Q245R)20：含碳量≤0.2%g：锅炉用钢20R(Q245R)20：含碳量≤0.2%R：容器用钢低合金钢：16MnR（Q345R）16：含碳量0.16%锰：量约为1%Ｒ:容器钢L360NB：L-管线钢360-屈服强度等级为360MPaN-交货状态(形变正火状态)

B-有冲击韧性和无损检测的要求（五）锅炉压力容器常用材料标准GB6654《压力容器用钢板》GB713《锅炉用钢板》GB713-2008《锅炉和压力容器用钢板》GB3531《低温压力容器用低合金钢钢板》GB8163《输送流体用无缝钢管》GB9948《石油裂化用无缝钢管》GB3087《低中压锅炉用无缝钢管》GB5310《高压锅炉用无缝钢管》

牌号标准

S（％）P（％）σb（MPa）σs（MPa）Akv（J）Q235AGB700≤0.050≤0.045

375（下限）

235

――――――Q235B≤0.045≤0.04527（20℃）纵向Q235C≤0.040≤0.04027（0℃）纵向Q235D≤0.035≤0.03527（-20℃）纵向20gGB713≤0.035≤0.035400（下限）24527（20℃）横向20RGB6654≤0.020≤0.030400（下限）24527（0℃）横向16MnR≤0.020≤0.030510（下限）34531（0℃）横向16MnDRGB3531

≤0.025≤0.030490（下限）31524（-40℃）横向Q245RGB713≤0.015≤0.025400（下限）24531（0℃）横向Q345RGB713≤0.015≤0.025510（下限）34534（0℃）横向Q370RGB713≤0.015≤0.025540（下限）37034（-20℃）横向钢板：注：锅炉钢板增加时效冲击和高温拉力钢管：牌号标准成分拉力硬度压扁卷边扩口冷弯冲击水压超声涡流漏磁晶粒度非金属夹杂显微组织低倍组织脱碳层20GB81621222－－－－―――－－－－－－20GB816312―2－－－－逐根逐根逐根－－－－－－20GB308712－2222－逐根协议协议－－－－－－20GGB531012－2－2－6逐根逐根逐根逐根22222注：G－高压管锻件：锻件级别硬度

拉伸

冲击

超声

I件－件－－－II－批批批批批－－III批批批批批－件件件IV件件件件件－件件件JB4726－2000《压力容器用碳素钢和低合金钢锻件》JB4727－2000《低温压力容器用低合金锻件》JB4728－2000《压力容器用不锈钢锻件》

压力容器对材料的要求：C（碳）≤0.25％；特殊C≤0.45％；S（硫）≤0.020％（原0.03%）；P（磷）≤0.030％（原0.035%）；Q235Q235MPa℃厚度不允许介质A·F不允许A不允许B≤1.60~350≤20高毒、极毒C≤2.50~400≤30－－－锅炉对材料的要求镇静钢；伸长率δ5≥18％（20℃）；碳素钢、碳锰钢AkV≥27J（20℃）；钢板：钢号工作压力MPa壁温℃Q235A／B≤1.0*Q235C／D≤1.0－20g（Q245R）≤5.9≤45016Mng（Q345R）≤5.9≤400材料验收1、材质证书审查：1）真实性：制造许可证；选用