1、金屬材料的基礎(chǔ)知識(shí)一、 金屬材料的分類方法：金屬材料分為兩大類：即黑色金屬與有色金屬1、 黑色金屬元素：鐵、錳、鉻2、 有色金屬元素：除上述三種元素外，其余稱為有色金屬元素。通常將以鐵、錳、鉻為基的合金稱為黑色金屬，以鐵為基的合金稱為鋼，以其余金屬元素為基的合金稱為有色金屬。二、 金屬材料的表示方法。 鋼的編號(hào)方法：根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T221-2000鋼鐵產(chǎn)品牌號(hào)表示方法的規(guī)定，一般采用漢語拼音字母、化學(xué)元素符號(hào)和阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的方法表示。世界各國(guó)的鋼號(hào)表示方法不一致，主要由于習(xí)慣上各自采用本國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，某部門標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)中的鋼號(hào)表示方法，這給技術(shù)交流等帶來很大的不便。 有色金屬的編號(hào)方

2、法：有色金屬及其合金編號(hào)方法與鋼的編號(hào)方法大致相同，都是采用漢語拼音字母，化學(xué)元素符號(hào)和阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的方法表示。由于鋁合金與鈦合金分類方法相對(duì)簡(jiǎn)單，放在鋁合金和鈦合金的材料牌號(hào)中一般不出現(xiàn)化學(xué)元素符號(hào)。三、 合金元素在鋼中的作用1、 鋁（Al）熔點(diǎn)為660，主要用于脫氧和細(xì)化晶粒，在滲氮鋼中促使形成堅(jiān)硬耐蝕的滲氮層，含量高時(shí)，提高鋼高及抗氧化能力，固溶強(qiáng)化作用大。2、 碳（C）是鋼中的基本化元素之一，鋼中隨著碳含量的增加，其強(qiáng)度和硬度也隨之增加，但其塑性和韌性則隨之降低。碳含量每增加0.1%，鋼材抗拉強(qiáng)度大約提高90MPa，屈服強(qiáng)度大約提高4050 MPa, 碳同時(shí)也能提高鋼材的高溫強(qiáng)度，

3、在焊接碳含量較高的鋼材時(shí)， 焊接熱影響區(qū)易出現(xiàn)淬硬現(xiàn)象，易產(chǎn)生冷裂紋的傾向。因此，一般用于焊接結(jié)構(gòu)壓力容器，主要受壓主件的碳素鋼和低合金鋼，其含碳量不應(yīng)大于0.25%。3、 鉻（Cr）熔點(diǎn)為1920，增加鋼的淬透性并有二次硬化作用，在軸承鋼和工具鋼中，鉻提高碳鋼的耐磨性，在不銹耐熱鋼中，當(dāng)超過鉻含量12%時(shí)，使其具有良好的高溫抗氧化性和耐氧化性，介質(zhì)腐蝕性能，并增加鋼的熱強(qiáng)性，但含量高時(shí)或處理不當(dāng)，易產(chǎn)生相和475脆相，鋼的可焊性隨鉻含量增加而降低，主要是焊接過程中易產(chǎn)生冷裂紋。4、 銅（Cu）熔點(diǎn)為1083，銅的固溶強(qiáng)化作用僅次于磷。銅不和碳形成碳化物，某些作用與鎳相似，但較弱。在低碳合金鋼

4、中，特別是與磷共同存在時(shí)，銅可提高其耐大氣腐蝕性能。鋼中銅含量較高時(shí)對(duì)熱變形加工不利，含量高于0.75%時(shí)，也給焊接作業(yè)帶來困難。5、 錳（Mn）熔點(diǎn)1244，對(duì)鐵素體和奧氏體均有較強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用，提高硬度和強(qiáng)度。錳是弱碳化物形成元素，可形成合金滲碳體，并是良好的脫氧劑和脫硫劑，與硫形成MnS，可防止因硫而導(dǎo)致的熱脆現(xiàn)象，提高焊縫金屬抗熱裂紋能力。錳降低鋼的下臨界點(diǎn)，增加奧氏體冷卻時(shí)的過冷度，細(xì)化珠光體組織，改善其力學(xué)性能。錳為低合金鋼的重要合金元素，并為無鎳或少鎳奧氏體不銹鋼的主要合金化元素。在高碳高錳耐磨鋼和中碳高錳無磁鋼中，錳也是主要合金元素之一，錳還強(qiáng)烈增加鋼的粹透性，并有增加晶粒細(xì)

5、化和回火脆性的不利影響。6、氧（O）熔點(diǎn)為-218.7，固溶中鋼中氧超過溶解度部分的氧，以各種夾雜物的形式存在，則其對(duì)鋼的塑性、韌性及疲勞性能不利，尤其使鋼的沖擊韌性下降并提高鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度。所以通常把鋼中的氧作為有害的但又不可避免的元素。在鐵氧磁性材料中，氧增加矯頑力和電阻系數(shù)，降低導(dǎo)磁率，是有益的重要元素。7、磷（P）熔點(diǎn)44，磷是鋼中有害的伴生雜質(zhì)元素，它以鐵的磷化物形式存在于鋼中，F(xiàn)e3P與鐵形成低熔點(diǎn)共晶，分布于晶界面而增加產(chǎn)生熱裂紋的傾向，但磷也有其有利的一面，如磷對(duì)提高鋼的強(qiáng)度及冷作硬化的作用很強(qiáng)，但這增加了鋼的脆性，尤其是低溫脆性。磷與銅配合使用，可提高低合金鋼耐大氣腐蝕的性

6、能，磷與硫、錳配合使用，可提高鋼的被切削性。8、硫（S）熔點(diǎn)為118，在鐵中的溶解度很低，主要以硫化物的形式存在。硫是殘存在鋼中的有害元素之一，硫化鐵（FeS）與鐵以及氧化鐵（FeO）與硫都能形成一種低熔點(diǎn)共晶體，其熔點(diǎn)僅為988。國(guó)此，鋼中的硫含量高會(huì)降低鋼材的高溫塑性，加大鋼材焊接時(shí)產(chǎn)生的熱裂紋的敏感性。9、硅（Si）熔點(diǎn)為1410，硅和氧的親和力僅次于鋁和鈦，為常用的脫氧劑，硅在鋼中不形成碳化物，提高鋼中固溶體的強(qiáng)度，冷加工變形硬化率的作用極強(qiáng)。但同時(shí)也相應(yīng)地降低鋼的韌性和塑性。硅還提高鋼的淬透性和抗回火性，對(duì)鋼綜合的力學(xué)性能特別是對(duì)彈性極限，屈強(qiáng)比的提高較顯著，并可增強(qiáng)鋼在大氣中的耐蝕

7、性。硅提高和改善鋼的電阻率和磁導(dǎo)率，降低磁滯損耗，為硅鋼片的主要合金元素。硅是耐熱鋼中抗高溫腐蝕的有益元素。在高溫下，在含硅的耐熱鋼表面上形成一層保護(hù)性好、致密的SiO2膜。實(shí)踐證明：鋼中含硅量達(dá)1-2%時(shí)，就有明顯的高溫抗氧化效果，但硅含量過高會(huì)導(dǎo)致鋼的塑性下降，因此耐熱鋼中硅的含量一般在3%以下。10、鎢（W）熔點(diǎn)為3380，鎢是強(qiáng)碳化物形成元素，常形成特殊碳化物。對(duì)鋼的影響與鉬相似，但效果不如鉬顯著。四、金屬材料組織1、奧氏體：不銹鋼 奧氏體是碳溶于鐵中的固溶體。在鋼的各種組織中奧氏體的體積最小，線彭漲系數(shù)最大，除滲碳體外，在鋼的各種組織中，奧氏體的導(dǎo)熱性能最差。奧氏體的塑性高，屈服強(qiáng)度

8、低，容易塑性變形加工成形，所以鋼的鍛造加工常常要求在奧氏體穩(wěn)定在高溫區(qū)域進(jìn)行。2、 鐵素體鐵素體具有體心立方點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，碳在其中最大溶解度為0.0218%（727）室溫是碳幾乎不溶于鐵素體中。壓力容器用碳素結(jié)構(gòu)鋼及低中合金鋼均為碳含量小于25%的亞共析鋼，這類鋼在冷卻過程中自奧氏體中析出先共析鐵素體。3、 珠光體珠光體由鐵素體與滲碳體機(jī)械混合組成，其典型形態(tài)為片狀或?qū)訝睢ｄ撝兄楣怏w的力學(xué)性能主要取決于鋼的化學(xué)成份和熱處理后所獲得的組織形態(tài)。珠光體團(tuán)直徑和層間距離越小，強(qiáng)度越高，塑性也越大。4、 貝氏體R102鋼中貝氏體是過冷奧氏體在中溫區(qū)域分解后所得的產(chǎn)物，它一般是由鐵素體和碳化物所組成的片狀組

9、織。貝氏體大致可分為以下幾種上貝氏體下貝氏體無碳化物貝氏體粒狀貝氏體反常貝氏體和粒狀貝氏體5、 馬氏體：P91鋼經(jīng)過奧氏體化后快速冷卻抵制其擴(kuò)散性分解，在較低溫度下發(fā)生的轉(zhuǎn)變稱為馬氏體轉(zhuǎn)變。鋼中馬氏體是最主要的特性就是高硬度，高強(qiáng)度，其硬度隨含碳量的增加而升高，引起馬氏體高強(qiáng)度的原因是多方面的，其中主要包括相變強(qiáng)化、碳原子的固溶強(qiáng)化和時(shí)效強(qiáng)化等。 五、 力學(xué)性能1、 金屬材料在靜拉伸下的力學(xué)性能金屬材料在靜拉伸下的力學(xué)性能指標(biāo)主要有屈服強(qiáng)度（s）、抗拉強(qiáng)度（b）、伸長(zhǎng)率（）和斷面收縮率（）。A、 屈服強(qiáng)度（s）屈服強(qiáng)度（屈服點(diǎn)）是表征金屬材料在靜拉力作用下開始塑性變形的抗力指標(biāo)，是工程技術(shù)上最

10、為重要的力學(xué)性能指標(biāo)之一。因?yàn)樵谏a(chǎn)實(shí)際中，絕大部分工程構(gòu)件和機(jī)械零件，在其服役過程中都處于彈性變形階段，不允許有微量塑性變形產(chǎn)生，像高壓容器，如其緊固螺栓發(fā)生塑性變形，即無法正常工作，屈服強(qiáng)度標(biāo)志著金屬對(duì)起始塑性變形的抗加，對(duì)于實(shí)際金屬（多晶體）來說，由于起始塑性變形的非同時(shí)性特點(diǎn)，無法測(cè)定這一抗力指標(biāo)，因而不得不用條件規(guī)定的辦法。對(duì)于退火，正火，調(diào)質(zhì)狀態(tài)的碳素鋼和低合金鋼存在物理屈服現(xiàn)象，在應(yīng)力-應(yīng)變曲線上出現(xiàn)上、下屈服點(diǎn)和屈服平臺(tái)，這類材料取其下屈服點(diǎn)的強(qiáng)度為該材料的屈服強(qiáng)度。B、 抗拉強(qiáng)度（b）抗拉強(qiáng)度是代表最大均勻塑性變形抗力的指標(biāo)抗拉強(qiáng)度是靜拉伸試驗(yàn)中最容易測(cè)定的力學(xué)性能指標(biāo)，而且

11、是重現(xiàn)性好的性能指標(biāo)，所以適合于做為產(chǎn)品規(guī)格說明或質(zhì)量控制的標(biāo)志。C、 伸長(zhǎng)率（）和斷面收縮率（）伸長(zhǎng)率和斷面收縮率是靜拉伸下衡量金屬塑性變形能力的指標(biāo)。2、沖擊韌性和低溫脆性（1）沖擊韌性 沖擊韌性值的大小代表金屬材料抗沖擊載荷能力的大小，沖擊載荷就是作用力在極短時(shí)間內(nèi)有著很大變化幅度的載荷大小用AKV來表示，單位為焦耳。（2）低溫脆性除面心立方金屬外，其他金屬隨溫度下降都可能發(fā)生曲韌性向脆性的轉(zhuǎn)變，其標(biāo)志是在一定溫度下沖擊值或斷面收縮率急劇下降，這種現(xiàn)象稱為冷脆。能明顯改變晶粒大小的各種合金化，熱處理手段，均能顯著的改變金屬材料的脆化趨勢(shì)，晶粒越細(xì)，冷脆轉(zhuǎn)變溫度越低，沖擊韌性值也越大。3、

12、斷裂韌性斷裂是工程構(gòu)件最危險(xiǎn)的一種失效方式，工程設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮如何防止斷裂事故，斷裂有兩種類型，即韌性斷裂和脆性斷裂，發(fā)生韌性斷裂時(shí)，斷裂前有明顯的宏觀塑性變形，容易被檢測(cè)和發(fā)現(xiàn)。而脆性斷裂往往是突發(fā)的，事先很難發(fā)現(xiàn)斷裂的征兆，因此脆性斷裂比韌性斷裂具有更大的危險(xiǎn)性。4、金屬的疲勞零件在交變應(yīng)力作用下的損壞稱為疲勞損壞，據(jù)統(tǒng)計(jì)在機(jī)械零件失效中有80%以上屬于疲勞破壞，例如大多數(shù)軸類零件通常受到的交變應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力，這種應(yīng)力可以是彎曲應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，或者是兩者的復(fù)合。如火車的車軸，是彎曲疲勞的典型！汽車的傳動(dòng)軸后橋半軸主要是承受扭轉(zhuǎn)疲勞，柴油機(jī)曲軸和汽輪機(jī)主軸則是彎曲和扭轉(zhuǎn)疲勞的復(fù)合。又如，

13、齒輪在嚙合過程中所受的載荷在零到某一極大值之間變化，而缸蓋螺栓則處于大拉小的狀態(tài)中，這類情況為拉-拉疲勞，連桿不同于螺栓，始終處于小拉大壓的負(fù)荷中，這類情況稱為拉-壓疲勞。5、 環(huán)境介質(zhì)作用下力學(xué)行為(1) 應(yīng)力腐蝕：材料或零件在應(yīng)力和腐蝕材料的作用下引起的破壞稱為應(yīng)力腐蝕。應(yīng)力腐蝕主要特點(diǎn)有以下幾個(gè)：第一， 造成應(yīng)力腐蝕破壞的應(yīng)力必須是拉應(yīng)力。這個(gè)應(yīng)力可以是外加應(yīng)力，也可以是焊接，冷加工或處理產(chǎn)生的殘留應(yīng)力，但必須是拉應(yīng)力。 （2）氫脆 氫脆就是金屬材料因吸收氫而引起的脆化現(xiàn)象，引起金屬脆化 的氫有各種不同的來源。（3）腐蝕疲勞 金屬材料在腐蝕介質(zhì)與交變應(yīng)力共同作用下所產(chǎn)生的失效現(xiàn)象稱為金屬

14、材料腐蝕疲勞。金屬材料在腐蝕介質(zhì)和交變應(yīng)力聯(lián)合作用下，那些單純受腐蝕時(shí)表面形成的蝕坑或裂紋，本可有一層保護(hù)膜覆蓋。但同時(shí)還存在交變應(yīng)力的作用，使這層保護(hù)膜不斷受到破壞，以致暴露在腐蝕環(huán)境中的一直是新鮮的金屬表面，這樣腐蝕疲勞強(qiáng)度就大大下降。6、 工藝性能（1） 焊接性金屬材料焊接性是指被焊接金屬在一般焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的能力。在焊接過程中有些材料容易產(chǎn)生某些焊接缺陷，如氣孔，夾渣，裂紋等，并使焊縫和近縫區(qū)性能變化，所以往往需要特殊的工藝措施，應(yīng)用特定的焊接方法，才能保證焊接質(zhì)量。（2） 可鍛性金屬可鍛性是衡量其經(jīng)受鍛壓難易程度的工藝性能。可鍛性的優(yōu)劣以金屬的塑性和變形抗力來綜合評(píng)

15、定。塑性高則金屬變形不易開裂，變形抗力小則鍛壓省力，而且不易磨損工具和模具，這樣的金屬具有良好的可鍛性。金屬元素含量越多，金屬的可鍛性就越差，金屬的結(jié)晶組織與可鍛性有很大關(guān)系。由單一固溶體組成的合金，都有較好的可鍛性。如果合金中含有多種性能不同的組織，則鍛壓時(shí)由于各組織變形不均就容易開裂，因此鍛造大都是在高級(jí)單一奧氏體區(qū)進(jìn)行。六、 金屬材料的熱處理1、 鐵碳合金相圖（1） 鐵碳合金的基本相及其性能鐵碳合金固態(tài)下的基本相分為兩大類，即固容體和金屬化合物。固態(tài)鐵碳合金的基本相為鐵素體、奧氏體和滲碳體。A、 鐵素體有很好的塑性和韌性，但強(qiáng)度、硬度較低，在鐵碳合金中是軟韌相，鐵素體是912以下的平衡相

16、，也稱為常溫相，在鐵碳合金相圖中用符號(hào)F表示。B、 奧氏體是727以上的平衡相，也稱高溫相，在高溫下，面心立方晶格的奧氏體具有極好的塑性，所以碳鋼具有很好的軋、鍛等熱加工工藝性能，在鐵碳合金相圖中奧氏體用A表示。C、 滲碳體的硬度高達(dá)800HV，大約是鐵素體硬度的10倍，但極脆，塑性幾乎為零。在鐵碳合金中它是硬脆相，是碳鋼鐵主要強(qiáng)化相，在鐵碳合金相圖中滲碳體用Fe3C表示。2、 鐵碳合金相圖圖形以溫度和鐵碳合金元素濃度為坐標(biāo)，來表示不同濃度的鐵碳合金在不同溫度下的組織結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明圖解稱為鐵碳合金平衡狀態(tài)圖。 3、奧氏體晶粒長(zhǎng)大及其影響 （1）奧氏體晶粒長(zhǎng)大 奧氏體形成后，繼續(xù)加熱或保溫，晶粒將會(huì)長(zhǎng)

17、大，其長(zhǎng)大過程是晶粒相互吞并的過程，奧氏體晶粒長(zhǎng)大會(huì)減少晶粒總面積，降低系統(tǒng)自由能，所以奧氏體晶粒長(zhǎng)大是一自發(fā)過程。晶粒細(xì)小，冷卻轉(zhuǎn)變后組織也細(xì)小，其強(qiáng)度和韌性都較高，反之，塑性、韌性下降，脆性提高，淬火時(shí)容易開裂。（2） 奧氏體晶粒度晶粒度是表示晶粒大小的尺度，有以下三種不同的概念。A：起始晶粒度：指鐵素體向奧氏體轉(zhuǎn)變剛完成時(shí)的奧氏體晶粒度的大小 。實(shí)際應(yīng)用很少。B：實(shí)際晶粒度：指某一熱處理后或熱加工條件下，所得到的奧氏體晶粒大小可以測(cè)定。它直接影響處理后的性能，實(shí)際晶粒度一般分為8級(jí)，數(shù)字越大，晶粒越細(xì)，1-4級(jí)為粗晶粒，5-8級(jí)為細(xì)晶粒。C：本質(zhì)晶粒度：將鋼加熱到（930±10

18、），并保溫8h后，測(cè)定奧氏體晶粒大小，若得到的奧氏體實(shí)際晶粒度為1-4級(jí)，屬于本質(zhì)粗晶粒度鋼，若測(cè)得5-8級(jí)晶粒度，測(cè)屬于本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。在壓力容器設(shè)計(jì)過程中，多數(shù)選用本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。七、 壓力容器和鋼的處理壓力容器用鋼熱處理類別是不多的。常見類型有正火，淬火回火溫消除熱應(yīng)力退火等。奧氏體不銹鋼有固溶化和穩(wěn)定化處理。1、 退火將鋼加熱到高于或低于奧氏體化臨界點(diǎn)，保溫一段時(shí)間 ，然后緩慢冷卻（一般隨即冷卻）以獲得接近平衡組織的熱處理工藝稱退火。在壓力容器制造過程中，應(yīng)用最多的是去應(yīng)力退火。(1) 去應(yīng)力退火的目的和作用為了消除由于焊接、塑性變形加工及切削加工造成的殘余應(yīng)力而進(jìn)行的退火稱為去應(yīng)力退火，

19、去應(yīng)力退火的加熱保溫溫度在相變點(diǎn)以下。在壓力容器制造中，去應(yīng)力退火主要用于消除復(fù)合鋼板復(fù)層貼金后的殘余應(yīng)力，消除產(chǎn)品封頭，簡(jiǎn)體等零件冷成形及中溫成形后的殘余應(yīng)力，消除焊接接頭中的內(nèi)應(yīng)力和冷作硬化，提高抗頭抗脆斷能力，穩(wěn)定焊接構(gòu)件的形狀，消除焊件在焊后機(jī)加工和使用過程中的變形，促使焊縫金屬中的氫完全向外擴(kuò)散，從而提高焊縫的抗塑性和韌性。去應(yīng)力退火在壓力容器行業(yè)中常習(xí)慣稱之為高溫回火或焊后熱處理，但廣義焊后熱處理還應(yīng)包括正火、固溶化處理等熱處理。（2）去應(yīng)力退火裂紋壓力容器用鋼，特別是含Nb的奧氏體、不銹鋼、鐵素體、耐熱鋼、低合金高強(qiáng)鋼，在焊后去應(yīng)力退火過程中往往在焊縫熱影響區(qū)接近容合線的粗晶粒區(qū)

20、產(chǎn)生小繼續(xù)的裂紋，通常稱為去應(yīng)力退火裂紋。產(chǎn)生這種裂紋的原因，主要是鋼內(nèi)存在較多的碳化物形成元素，具有較高的沿淀硬化傾向。為了防止去應(yīng)力退火時(shí)形成裂紋，可以嚴(yán)格控制V，Nb,Ti等再熱裂紋敏感性元素，采用低氫焊條，小能量，小焊條焊接，適當(dāng)提高焊接預(yù)熱、后熱溫度，選用合適的去應(yīng)力退火規(guī)范等。2、 正火將鋼加熱至奧氏體化溫度并保溫使之均勻化后，在空氣中冷卻的熱處理工藝稱為正火。壓力容器常用的碳鋼和低合金鋼通過正火，可以提高力學(xué)性能和化晶粒，改善組織（如消除魏氏組織，帶狀組織，大塊鐵素鐵等）。（1） 常用壓力容器鋼的正火工藝正火加熱溫度一般為AC3以上30-50，保溫時(shí)間根據(jù)鋼材有效厚度，一般按每毫

21、米保溫1.5-2.5min計(jì)算，冷卻方式一般為空冷，也可采用風(fēng)冷，以及噴霧冷卻，厚度超200mm,也可采用水加速冷卻正火。（2） 過熱和過燒鋼在加熱時(shí)，由于溫度進(jìn)高，并且較長(zhǎng)時(shí)間保溫會(huì)使晶粒長(zhǎng)的很粗大，致使性能顯著降低的現(xiàn)象，稱為過熱，過熱鋼一般呈石狀斷口，斷口表面呈小丘狀粗晶結(jié)構(gòu)，晶粒無金屬光澤，仿佛被熔化過，過熱可以通過正火或高溫?cái)U(kuò)散退火等熱處理方法矯正和恢復(fù)。鋼加熱時(shí)，加熱溫度比過熱溫度還要高，達(dá)到固相線附近時(shí)，會(huì)發(fā)生晶界開始部分熔化或氧化現(xiàn)象，稱為過燒，過燒鋼不能用熱處理方法來恢復(fù)，只能報(bào)廢。3、 淬火將鋼加熱到臨界點(diǎn)以上，保溫后迅速冷卻下來，以得到馬氏體或貝氏體組織的熱處理工藝稱為淬

22、火。（1） 壓力容器鋼淬火的特點(diǎn)與方法壓力容器用低碳鋼和低合金鋼淬火是為了獲得低碳馬氏體或者貝氏體組織，低碳馬氏體是板條馬氏體，具有高強(qiáng)度，良好的韌性，低的脆性轉(zhuǎn)變溫度，一般此類鋼的淬火冷卻均采用水冷，主要有以下三種方式：A：噴淋淬火噴淋淬火冷卻效果好，均勻工件變形小。對(duì)于冷成形制造的球罐等壓力容器，熱形制造的壓力容器筒節(jié)、封頭等零部件，都采用噴淋淬火，為保證噴淋管道噴射水柱有一定壓力，又避免噴射孔堵塞，噴孔一般為2.5-3mm，但噴射孔不能太多。B：在強(qiáng)烈循環(huán)水中浸入淬火在淬火槽內(nèi)用消耗使水強(qiáng)制循環(huán)，提高冷卻能力。C：浸入法：將工件整體浸入大的靜止水槽內(nèi)冷卻，此前兩種效果差一些，但設(shè)備簡(jiǎn)單易

23、行。（2） 鋼的淬火加熱溫度和保溫時(shí)間與正火工藝基本相同。4、 回火（1） 壓力容器用鋼回火一般采用高溫回火處理，回火后的組織一般為回火馬氏體或回火馬氏體+回火貝氏體，對(duì)于正火后獲得鐵素體+珠光體組織的鋼種一般沒有必要進(jìn)行高溫回火。（2） 回火工藝壓力容器用鋼回火處理加熱溫度隨鋼種和力學(xué)性能要求不同而異，保溫時(shí)間以板厚(鍛件以最大厚度)每毫米保溫2.5-3.5min,或者按每25mm保溫1h計(jì)算。5、 回火脆性與回火脆化（1） 回火脆性隨著回火溫度的提高，一般鋼的硬度和抗拉強(qiáng)度都降低，伸長(zhǎng)率和斷面收縮率則增加，但沖擊韌性不一定，回火溫度的增高而簡(jiǎn)單的增加，因?yàn)橛幸恍╀撛谀骋粶囟葏^(qū)域回火時(shí)，其沖

24、擊韌性隨回火溫度增高反而降低，這種現(xiàn)象稱回火脆性。回火脆性基本上分為兩類，即第一類回火脆性和第二類回火脆性。在250-400回火時(shí)出現(xiàn)的脆性，稱第一類回火脆性，凡是淬火后形成的馬氏體組織的鋼，在此溫度區(qū)間，回火都有可能發(fā)生這種脆化現(xiàn)象，由于這類回火脆性一旦出現(xiàn)就不易消除，所以也稱為不可逆回火脆性。在450-600回火或更高溫度（600-700）回火后緩冷時(shí)出現(xiàn)的脆性稱為第二類回火脆性，第二類回火脆性主要產(chǎn)生于鉻鋼、錳鋼和鉻鎳鋼，出現(xiàn)這類回火脆性時(shí)，可重新加熱至回火溫度（稍高于脆化溫度范圍）。然后快冷至室溫的方法來消除，所以這類回火脆性又稱之為可逆回火脆性，在鋼中加0.3%-0.5%的鉬可有效抑

25、制這類回火脆性的產(chǎn)生。總之，產(chǎn)生第一類回火脆性的鋼件，需重新加熱淬火或正火才能消除脆性，產(chǎn)生第二類回火脆性的鋼件應(yīng)重新回火并快速冷卻，就可以消除脆性。（2） 回火脆化鋼制壓力容器在380-750溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用，使鋼材脆化的現(xiàn)象稱之為回火脆化，這并不是回火熱處理后產(chǎn)生的脆性，而是鋼在高溫下長(zhǎng)時(shí)間使用過程中產(chǎn)生的，請(qǐng)注意兩都之間的區(qū)別。一般碳鋼不會(huì)出現(xiàn)回火脆化，公在鉻鎳鋼、鉻鉬鋼、鉻鎳鉬鋼中才出現(xiàn)，合金元素錳和硅及鋼中雜元素，磷、砷、錫、碲等會(huì)促使鋼脆化。為防止壓力容器用鋼高及長(zhǎng)期使用發(fā)生脆化，一般通過控制鋼的化學(xué)成份來減小回火脆化的傾向。6、 調(diào)質(zhì)：鋼材淬火后再進(jìn)行回火的熱處理工藝方法稱為調(diào)

26、質(zhì)。壓力容器用低碳鋼和低合金鋼采用調(diào)質(zhì)處理，可以提高鋼材的強(qiáng)度和韌性，以更好發(fā)揮材料的潛力。7、 穩(wěn)定化處理含穩(wěn)定化元素的奧氏體不銹鋼在850-900加熱，并保溫一段時(shí)間，然后空冷，使碳充分與穩(wěn)定化元素（如鈦）形成碳化物，并使奧氏體晶內(nèi)元素?cái)U(kuò)散均勻。從而提高晶間腐蝕處理方法，稱穩(wěn)定化處理。8、 固溶化處理將奧氏體不銹鋼加熱至1100左右的高溫并保溫，有碳化物充分深入奧氏體中，然后以較快的速度冷卻（一般采用水冷或風(fēng)冷），以獲得碳化物完全溶于奧氏體基體均有的單相組織，從而提高抗晶間腐蝕和延展性的工藝方法稱之為固溶化處理。對(duì)于奧氏體不銹鋼碳化物完全溶入奧氏體的溫度一般高于900，奧氏體不銹鋼的碳化物

27、主要是鉻的碳化物。它在奧氏體中溶解相當(dāng)緩慢，欲使之在較短時(shí)間內(nèi)完全溶解并均勻化，必須采用更高溫度，但溫度太高又會(huì)使晶粒過分粗大，影響鋼的使用性能。故在實(shí)際生產(chǎn)中一般采用加熱溫度1000-1150，保溫時(shí)間一般按1-1.5min/mm計(jì)算。八、 碳素鋼和低合金鋼1、 碳素鋼特點(diǎn)與應(yīng)用碳素鋼是指鋼中不特意加入其他金屬元素，除鐵和炭以處，只含有少量硅、錳、硫、磷等雜質(zhì)元素的鐵碳合金。碳素鋼生產(chǎn)工藝較簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，工藝性能良好，因而在機(jī)械制造業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。碳素鋼包括普通碳素鋼，優(yōu)質(zhì)碳素鋼，壓力容器用和鍋爐用碳素鋼等多種類型。鍋爐和壓力容器制造中，低碳鋼得到了廣泛的應(yīng)用。受壓元件所用的主要有兩類：

28、一類是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，另一類是專用碳素鋼最常用的是20鋼和10鋼軋制的無縫鋼管制作鍋爐受熱后管件集箱，汽水管道，換熱器列管等受壓元件，10鋼和20鋼具有良好的塑性，加工工藝性能好，焊接性能也好，20鋼的含碳量比10鋼高20%，近年來大多采用20鋼，并在此基礎(chǔ)上派生出來，專用碳素鋼如15g、20g、20R等，主要是對(duì)硫磷等有害元素控制更加嚴(yán)格，對(duì)鋼材表面質(zhì)量和內(nèi)部缺陷的要求也較高。對(duì)鍋爐與壓力容器用鋼的化學(xué)成份有嚴(yán)格的的審批同意。力學(xué)性能也必須保證。特別對(duì)沖擊韌性有較嚴(yán)格的要求，并要求其時(shí)效敏感性小。保證良好的塑性和韌性。組織結(jié)構(gòu)應(yīng)該均勻一致，晶粒度希望能控制在一定范圍內(nèi)（晶粒度一般控制在3-7

29、級(jí)間）應(yīng)盡量減少夾層，收縮，疏松及氣孔等缺陷。九、 低合金結(jié)構(gòu)鋼1、 特點(diǎn)和應(yīng)用低合金結(jié)構(gòu)鋼是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上，加入少量合金元素，提高其強(qiáng)度，并改善其實(shí)用性能而發(fā)展起來的一類工程結(jié)構(gòu)用鋼，其合金總含量不超過5%，一般在3%以下，是介于碳結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼之間的一類鋼。錳是鋼中的最基本合金元素，在碳鋼中主要通過固溶強(qiáng)化來提高鋼的強(qiáng)度，在低合金鋼中主要利用其降低相變溫度，同時(shí)較大程度推遲珠光體轉(zhuǎn)變，細(xì)化先析出鐵素鐵及貝氏體型尺寸來提高鋼的強(qiáng)度和韌性，釩、鈦、鈮是微合金化元素，通過細(xì)化晶粒以及析出強(qiáng)化作用來明顯改善鋼的強(qiáng)韌性，并可使鋼板獲得良好的焊接性。低合金結(jié)構(gòu)鋼的生產(chǎn)工藝相對(duì)比較簡(jiǎn)單，交貨狀態(tài)多為熱軋和正火，部分鋼種為正火加回火或調(diào)質(zhì)。焊接性能優(yōu)良，其中以高強(qiáng)度低焊接裂紋敏感性鋼（屈服強(qiáng)度490MPa以上）的強(qiáng)韌