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XX特种设备无损检测培训（2013 年 07 月）授课教师：田学军（管道检验三所 所长）河南省锅炉压力容器安全检测研究院粗片状球光体P：是奥氏体在650700c高温分解的产物，硬度约为190230HB,用 通常金相显微镜（500倍下列）能分辨Fe3c片。索氏体S：是奥氏体在600650高温分解的产物，硬度约为240320HB,用高倍显 微镜放大1000倍才能分辨Fe3c片。屈氏体口：是奥氏体在550600高温分解的产物，硬度约为330400HB,用电子显 微镜放大10000倍才能分辨Fe3c片。珠光体在金相组织中，多为铁素体与渗碳体相间排列的层片状组织，片层通常稍弯曲。 在一定热处理条件下（球化退火或者高温回火），渗碳体以颗粒状分布于铁素体基底之上， 即球化组织，亦叫粒状珠光体。（5）马氏体M 马氏体是碳在aFe中的过饱与固溶体。当钢被高温奥氏体化之后，若快速冷却至马 氏体点下列时，由于7Fe在低温下结构不稳固，便转变为aFe。但因冷却速度快，钢 中碳原子来不及扩散，便保留了高温时母相奥氏体的成分，因此马氏体是钢在奥氏体化后快 速冷却到马氏体点之下发生无扩散性相变的产物。马氏体处于亚稳固状态，由于碳在aFe中过饱与，使aFe的体心立方晶格发生了 畸变，形成了体心正方晶格。马氏体具有很高的硬度（约为640760HB）,很脆，冲击韧性 低，断面收缩率与延伸率几乎近等于零。由于过饱与的碳使晶格发生畸变，因此马氏体的比 容较奥氏体大，钢中马氏体形成时产生很大相变应力。（6）贝氏体B 贝氏体是过冷奥氏体在中温区间（约250450）相变产生的过饱与的铁素体与渗碳 体混合物。贝氏体形成的温度不一致，组织特征也不相同。在接近珠光体形成温度所生成的组织叫 “上贝氏体”，其特征为由晶粒边界开始向晶内同一方向平行排列的aFe片，处理片间夹 着渗碳体颗粒，在金相组织中呈羽毛可对称或者不对称。在300C邻近形成的组织叫“下贝 氏体”，在金相组织中呈黑针状。上、下贝氏体只是形状与碳化物分布不一致，没有质的区 别。上贝氏体的强度小于同一温度形成的细片状珠光体，脆性也较大。下贝氏体与相同温度 的回火马氏体强度相近，下贝氏体的性能优于上贝氏体，有的时候甚至优于回火马氏体。（7）魏氏组织亚共析钢由于过热而形成的粗晶奥氏体，在较慢的冷却速度下，除了在原先奥氏体晶粒 边界上析出块状aFe外，还有从晶界向晶粒内部生长的片状aFe。这些在晶粒中出现 的互成一定角度或者彼此平行的片状a Fe,即为通常所称的亚共析钢的魏氏组织。魏氏组织的产生与下列因素有关：奥氏体晶粒大小（取决于过热程度）、钢的含碳量、 冷却速度。魏氏组织严重时会使钢的冲击韧性、断面收缩率下降，使钢变脆。可用完全退火使之消 除。1 . 2. 7承压类特种设备常用热处理工艺. 2. 7.1承压类特种设备热处理名词L临界点临界点又称之临界温度，是指钢加热或者冷却时发生相变的温度。对钢来说，常用的临 界点有：A1一表示钢加热时珠光体向奥氏体转变，冷却时奥氏体向珠光体转变的温度。A3一表示亚共析钢加热时，先共析铁素体完全溶入奥氏体的温度，或者冷却时先共析铁 素体开始从奥氏体中析出的温度。Acm一表示过共析钢加热时，先共析渗碳体完全溶入奥氏体的温度，或者冷却时先共析渗 碳体开始从奥氏体中析出的温度。储一为与平衡条件下的临界点相区别，将在加热时实际的A1温度称之AdoAr一冷却时实际的A1温度称之Ar。Ac3一为与平衡条件下的临界点相区别，将在加热时实际的As温度称之Ac3。Ar3一冷却时实际的A3温度称之A.3O.重结晶固态的金属及合金，在加热（或者冷却）通过临界点时，从一种晶体结构转变为另一种 晶体结构的现象，称之重结晶。2 .再结晶通过冷塑性变形的金属或者合金，加热到再结晶温度以上时，严重畸变的晶格通过形核 及长大成新的无畸变的晶格完整的等轴晶粒的过程，称之再结晶。再结晶时，金属或者合金 没有晶体结构类型的变化。3 .过热金属或者合金在热加工时，由于温度过高，晶粒长得很大，致使性能显著降低的现象, 称之过热。过热的材料能够通过热处理的方法使其恢复。4 .过烧金属或者合金加热温度达到固相线邻近时，发生晶界开始部分溶化或者氧化的现象，称 之过烧。过烧的金属或者合金不能用热处理及塑性变形加工的方法使其恢复。5 .时效合金经固溶处理或者冷变形后，性能随时间而变化的现象，称之时效。由固溶处理所引 起的时效称之热时效或者淬火时效，而由冷变形所引起的时效则称之应变时效或者机械时 效。6 .沉淀硬化处理使用物理方法使过饱与固溶体中析出弥散的碳化物或者金属间化合物等第二相而引起 的硬化现象，称之沉淀硬化处理。7 .固溶处理将合金加热至高温单相区，并通过充分的保温，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷 却，以得到过饱与固溶体的工艺，称之固溶处理。固溶处理的目的，是为了改善金属的塑性 与韧性，并为进一步进行沉淀硬化处理准备条件。8 退火把钢加热到临界点（储或者鼠3）或者再结晶温度以上，保温适当时间，然后缓慢冷却, 使组织达到接近平衡状态的热处理工艺。可分为：（1）完全退火（又称重结晶退火，通常简称退火），是加热至北以上2040保温后 缓冷的一种热处理操作。作用：退火能够细化晶粒，消除内应力，改善钢的性能，要紧用于亚共析成分的各类钢 材与热轧型材。（2）消除应力退火（又称低温退火或者高温回火）是将钢加热到500600C （A“下列）, 然后保温、缓冷的热处理操作。作用：要紧用来消除铸件、锻件、焊接件、热轧件、冷拉件等的残余应力。（3）再结晶退火是将通过冷塑性变形的金属，加热到再结晶温度以上的适当温度，保 温后以习惯方式冷却的热处理操作。作用：要紧用来消除形变硬化与残余应力，以降低硬度，提高塑性。9 .淬火将钢加热到Ac3 (亚共析钢)或者Ac(过共析钢)以上3050,保温后以大于临界冷 却速度的速度快速冷却，这种热处理操作称之淬火。作用：通常说来，淬火是为了得到马氏体组织，使钢得到强化。淬透性与淬硬性：钢在淬火后能获得淬硬层深度的性质叫做淬透性，又叫可淬性。钢在 正常淬火条件下所能达到的最高硬度，称之淬硬性。10 .正火将钢加热到Ac3 (或者Acm)以上3050,保温一定时间后在空气中冷却，得到珠光体 型组织的热处理操作称之正火。正火的冷却速度比退火大，得到的组织比较细，机械性能也 有所提高。因此正火要紧用于碳钢与低合金钢，提高其机械性能、细化晶粒、改善组织(如 消除魏氏组织、带状组织、大块状铁素体与网状碳化物)。11 .回火钢淬火后为了消除残余应力、提高韧性，与获得所需要的组织与性能，把已淬火的钢重 新加热到A,1下列某一温度，保温后机械冷却的热处理工艺，称之回火。通过调整回火温度, 可获得不一致硬度、强度与韧性，以满足所要求的力学性能。止匕外，回火还可稳固零件尺寸, 改善加工性能。按回火温度的不一致，可分为低温回火(150250),中温回火(350500)与高 温回火(500650)o当要求钢件有较高的硬度与较好的耐磨性时，淬火后常使用低温回 火；当要求钢件有足够的硬度与较高的弹性强度并保持一定韧性时，淬火后常用中温回火处 理；当要求钢件既有较高强度与硬度又有较好的韧性时，在淬火后常用高温回火处理。钢回火处理时，要注意防止回火脆性。12 .调质通常将淬火加高温回火相结合的热处理工艺称之调质处理，简称调质。调质后获得回火 索氏体组织，可使钢件得到强度与韧性相配合的良好的综合性能。1. 2. 7. 2承压类特种设备常用热处理方法.正火处理(1)目的：要紧为改善母材及焊缝的综合机械性能，提高韧性与塑性，细化晶粒，均 匀组织，降低应力，消除冷作硬化，便于加工。(2)方法：正火即是把所要处理的工件，摆放在加热设备里，根据不一致的材料选择 相应的加热温度，保温时间按工件的有效厚度每亳米L 52. 5分钟计算。保温结束后，出 炉空冷、风冷或者者雾冷。(3)应用：压力容器常用钢材，如16MnR、15MnVR、15 MnVNR等材料都需正火处理， 而18MnMoNbR、13MnNiMoNbR、15CrMo、12CrlMo等材料正火后还需补充回火，以改善钢材的 组织性能。正火温度根据材料性能要求来确定。另外，使用电渣焊的压力容器往往通过正火处理改善焊缝组织，细化晶粒，同时为超声 波探伤提供条件。1 .调质处理(1)目的：通过调质处理使材料获得一定的强度、硬度与良好的韧性。调质后组织通 常为回火索氏体。与正火相比，在相同硬度下，调质处理后钢的强度、塑性与韧性较正火有 明显提高。(2)方法：调质处理就是淬火加高温回火。淬火即是把处理的工作摆放到加热设备里, 根据不一致的材料选择加热温度，保温时间按工件有效厚度每亳米L53分钟计算。保温 结束后，在淬火介质中冷却。常用的淬火介质有水、油、盐水等等，淬火结束后需高温回火, 回火温度根据材料性能要求来确定。（3）应用：常用的如高压主螺栓35CrMoA、25Cr2MoVA；主螺母40Mn、管板20MnMo； 封头SA387GrllC12等材料，由于正火处理性能达不到要求，需做调质处理，以提高其综合 性能。但调质处理也存在一些缺点，由于淬火时冷却较剧烈，易造成工件变形甚至开裂，同 时对热处理设备要求也较高。2 .固溶处理（1）目的：加热使碳化物充分溶入奥氏体，再以足够快的速度冷却将这些碳化物固定 在奥氏体中。经固溶处理后奥氏体不锈钢，组织均匀，其强度、硬度较低，而塑性、韧性较 好，具有优良的耐蚀性与高温性能。（2）方法：将工件摆放在加热设备里，根据不一致的材料将工件加热到10001150c （有的资料要求10501100C）之间（在此温度下，碳在奥氏体中固溶），保温一定时间（保 温时间按其有效厚度每亳米23分钟）。保温结束后，快速（下水）冷却至427c下列（要 求从925至538c冷却时间小于3分钟），以获得均匀的奥氏体组织。薄壁的管子能够空冷。（3）应用：压力容器用格锲奥氏体不锈钢，如0Crl8Ni9、0Crl8Nil0Ti> 0Crl7Ni2Mo2 等板材、封头都应通过固溶处理。固溶处理也是奥氏体不锈钢最好的一种消应力方法。3 .稳固化处理（1）目的：在适当温度下使铭碳化合物分解，使铭充分扩散到晶界邻近贫铭层。促使 钛、能等稳固化元素与碳结合生成更稳固的碳化钛、碳化铝化合物，避免奥氏体不锈钢中铭 的缺失（晶间贫铭）。通过处理的焊接接头即使再加热到敏化温度（450-850）,也不可能 导致晶间腐蚀。（2）方法：将工件加热到850900,保温足够长的时间，快速（下水）冷却。（3）应用：含稳固化元素奥氏体不锈钢0Crl8Nil0Ti. 0Crl8Nil2Mo2Ti,焊接后稳固 化处理，除了能提高焊接接头耐蚀性外，还可使残余应力消除80%左右。4 .消除应力热处理（1）目的：要紧是消除焊接、冷变形加工、铸造、锻造等加工过程中产生的内应力及 冷作硬化；使焊缝中的氢完全扩散，提高焊缝的抗裂性与韧性；改善焊缝及热影响区的组织, 稳固结构形状。焊后热处理（PWHT）是其中最重要的一种。（2）方法：焊后热处理加热温度根据材料不一致而不一致。工件加热方法多种多样， 可分整体焊后热处理与局部焊后热处理两大类。整体焊后热处理又可分炉内整体热处理与内 部加热整体热处理，后者通常用于大型容器的现场热处理。局部焊后热处理常用的方法有炉 内分段热处理与圆周带状加热热处理。（3）应用：焊后热处理（PWHT）用于一些低合金高强度容器焊接完工后的焊接应力去 除，是压力容器制造中最重要的热处理方法。对一些特殊材料与结构，也有在成形阶段与焊 接中间阶段安排消除应力热处理的。1. 2. 7. 3承压类特种设备制造中的消除应力处理承压类特种设备制造中的消除应力处理包含焊后热处理（PWHT）与中间消除应力处理。1 .焊后热处理（PWHT）焊后消除应力热处理的作用：（1）消除焊接接头中的氢，提高接头的抗裂性与韧性。（2）降低焊接接头中的残余应力，降低焊缝及热影响区的硬度，提高接头抗脆断与耐 应力腐蚀的能力。（3）改善焊缝及热影响区的金相组织，使接头中的淬硬组织经受回火处理而提高接头 各区的塑性。（4）关于耐热钢，可稳固焊缝及热影响区的碳化物，提高接头的高温持久强度。（5）稳固容器结构的形状尺寸，避免在以后加工与使用过程中发生畸变。2 .中间消除应力处理在大型厚壁结构中，为防止焊接裂纹的形成，关于下列焊缝要求作中间消除应力处理, 即在焊接结构的一部分焊缝焊完后或者焊缝焊接一部分后进行消除应力处理。（1）厚壁高拘束度接头焊完后在静置过程中有较大的冷裂危险。（2）母材金属或者焊缝金属的常温脆性较高，整个结构所有接头一次性连续焊完后， 可能产生自发的脆性断裂。（3）焊件形状复杂或者焊缝集中引起的附加应力与塑性应变，可能引起结构部件的局 部破坏。（4）复杂的、高拘束度交叉焊缝。中间消除应力处理的温度通常比最终消除应力处理的温度低2030,保温时间可按实 际已焊成的焊缝厚度计算。工焊后热处理方法分类般按炉内、局部与内部加热三种基本方式分类，如ASME, BS, ISO/DIN等标准均是按此 分类的。4 .蔡体消除应力热处理对锅炉压力容器等承压类特种设备整体消除应力热处理能够分为容器在加热炉内加热 与在容器内部加热两种方法，热源能够是电、油、煤气等。两种方法效果有差异，适用范围 也不尽相同。5 .局部消除应力热处理在容器制造过程中，由于热处理加热设备的原因或者出于制造过程中的考虑，能够使用 局部热处理方法。B、C、D类焊接接头、球形封头与圆筒相连的A类焊接接头与缺陷修补部 位，同意使用局部热处理方法。所用设备通常为电阻丝陶瓷加热片与控温设备。靠近加热区 部位应采取保温措施，使温度梯度不至影响材料的组织与性能。L 3承压类特种设备常用材料压力容器用材料的要邦1 .为保证安全性与经济性，所用材料应有足够的强度，即较高的屈服极限与强度极限。2 .为保证在承受外加载荷时不发生脆性破坏，所用材料应有良好的韧性。根据使用状态 的不一致，材料的韧性指标包含常温冲击韧性，低温冲击韧性与时效冲击韧性等。3 .所用材料应有良好的加工工艺性能，包含冷热加工成型性能与焊接性能。4,所用材料应有良好的低倍组织与表面质量，分层，疏松，非金属夹杂物，气孔等缺陷 应尽可能少，不同意有裂纹与白点。5,用于制造高温受压元件的材料应具有良好的高温特性，包含足够的蠕变强度，持久强 度与持久塑性，良好的高温组织稳固性与高温抗氧化性。6.与腐蚀介质接触的材料应具有优良的抗腐蚀性能。低碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢是制作压力容器最常用的材料，为满足不一致规格尺 寸、使用参数、介质环境的要求，目前已开发了许多品种牌号的锅炉压力容器专用钢材（比 如GB713-2008锅炉与压力容器用钢板）。锅炉安全技术监察规程有关条款：2.1 条基本要求锅炉受压组件金属材料、承载构件材料及其焊接材料应当符合相应国家标准与行业标准 的要求，受压元件金属材料及其焊接材料在使用条件下应当具有足够的强度、塑性、韧性与 良好的抗疲劳性能与抗腐蚀性能。2.2 条.性能要求锅炉受压元件与受压元件焊接的承载构件钢材应当是镇静钢；（1） 锅炉受压元件用钢材室温夏比冲击汲取能量（KV2）不低于27J；锅炉受压元件用钢板的室温断后伸长率(A)应当不小于18%o2. 3条材料选用锅炉受压元件用钢板、钢管、锻件、铸钢件、铸铁件、紧固件及拉撑件与焊接材料应当 按照本条规定选用。低碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢是制作承压类特种设备常用的金属材料。根据需要, 也有使用其它材料制作承压类特种设备的。比如：铸钢、铸铁、铝与铝合金、铜与铜合金、 钛与钛合金、银与银合金、铁素体不锈钢、铁素体一奥氏体双相不锈钢等。此外，承压类特 种设备锻件与螺栓也有使用中碳钢的。1. 3.1钢的分类与命名方法L1金属材料分类冶炼方法平炉钢转炉钢j女刃力V刀-按脱氧程度分_电炉钢r沸腾钢-镇静钢L半镇静钢I碳素钢化学成分钢的分类一合金钢一低碳钢 一中碳钢 高碳钢 一低合金钢 二中合金钢高合金钢一结构钢用途工具钢特殊性能钢一普通钢品质优质钢高级优质钢不锈钢耐热钢低温钢磁钢管线钢一.按用途分类按钢材的用途可分为结构钢、工具钢、特殊性能钢三大类。结构钢：1 .用作各类机器零件的钢。它包含渗碳钢、调质钢、弹簧钢及滚动轴承钢。2 .用作工程结构的钢。它包含碳素钢中的甲、乙、特类钢及普通低合金钢。工具钢：用来制造各类工具的钢。根据工具用途不一致可分为刃具钢、模具钢与量具钢。 特殊性能钢：是具有特殊物理化学性能的钢。可分为不锈钢、耐热钢、耐磨钢、磁钢等。二.按化学成分分类按钢材的化学成分可分为碳素钢与合金钢两大类。碳素钢按含碳量又可分：（1） 为低碳钢（含碳量W0.25%）；（2） 中碳钢（0.25%含碳量0.6%）；（3） 高碳钢（含碳量0.6%）。合金钢按合金元素含量又可分为：（1） 低合金钢（合金元素总含量W5%,或者单一合金元素的含量3%）；（2） 中合金钢（合金元素总含量二5%10%,或者单一合金元素的含量3%5%）；（3） 高合金钢（合金元素总含量10%,或者单一合金元素的含量5%）。此外，根据钢中所含要紧合金元素种类不一致，也可分为镒钢、格钢、铭银钢、铭锦钛 钢等。注意：GB713-2008锅炉与压力容器用钢板（由GB713T997锅炉用钢板与GB6654-1996压力容器用钢板合并而来）中的钢材牌号表示法已更换。1. 3. 2金属材料的性能（金属材料的性能详见L1节）金属材料的性能通常分为：工艺性能与使用性能两类。工艺性能：是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在规定的冷、热加工条件下表现 出来的性能。金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的习惯能力。由于 加工条件不一致，要求的工艺性能也就不一致，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、 切削加工性等。使用性能：是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它包含力学性能（或 者称之机械性能）、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能的好坏，决定了它的使用范 围与使用寿命。1. 3. 3低碳钢锅炉压力容器常用的碳素钢牌号有Q235B, Q245R（由20g、20R合并而来）等，压力管道 常用的碳素钢牌号如10、20等，它们都属低碳钢，通常以热轧或者正火状态供货，正常的 金相组织为铁素体F+珠光体Po低碳钢供应方便、价格便宜，具有良好的塑性与韧性，尽管强度较低，但仍能满足通常 容器的要求。低碳钢加工工艺性能好，特别是焊接性好、焊后热处理要求低。低碳钢使用可 靠性好，正常情况下不可能脆性断裂，应力腐蚀倾向小。碳是碳素钢中的要紧合金元素，含碳量增加，钢的强度将增大，但塑性与韧性降低，焊 接性能变差，淬硬倾向变大，因此制作焊接结构的锅炉、压力容器所使用的碳素钢，含碳量 通常不超过0.25虬 压力管道所使用的碳素钢，含碳量通常不超过0.30虬1. 3. 4低合金钢1. 3. 4.1压力容器专用钢板GB713-2008锅炉与压力容器用钢板GB3531-2008低温压力容器用低合金钢钢板GB19189-2003压力容器用调质高强度钢板GB24511-2009承压设备用不锈钢钢板及钢带3. 4. 2锅炉压力容器用低合金高强度钢牌号及特性锅炉压力容器使用低合金钢材有四类：钢板、钢管、锻件与螺柱，其中用量最大的是钢 板。国产锅炉压力容器用低合金高强度钢板的标准与牌号如下：GB713-2008锅炉与压力容器用钢板Q245R、Q345R、Q370R> 18MnMoNbR. 13MnNiMoR. 15CrMoR> 12CrlMoVR. 14CrlMoR> 12Cr2MolRoGB3531-2008低温压力容器用低合金钢钢板16MnDR、15MnNiDR、09Mn2VDR. 09MnNiDRL 3. 5压力容器用不锈耐酸钢牌号及特性不锈耐酸钢是不锈钢与耐酸（蚀）钢两类钢的统称，通常是指在大气、水、酸、碱与盐 等溶液或者其他腐蚀介质中，具有良好的化学稳固性的高合金钢。通常均称之不锈钢。不锈钢是指在大气及弱腐蚀性介质中耐腐蚀的钢。耐酸钢是指在强腐蚀性介质中耐蚀的钢。不锈钢通常不一定耐蚀，而耐酸钢也不能无条件地完全抗各类酸、碱、盐的腐蚀。根据不锈钢金相组织的不一致，国标中将不锈钢划分为5类：奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、高铭铁素体不锈钢、奥氏体-铁素体双相钢、与沉淀硬 化不锈钢。.不锈钢的种类要紧有以铭为主加元素的铁素体不锈钢（0Crl3、1CH7等）与马氏体不 锈钢（lCrl3、2Crl3等）；以格、锲为主加元素的奥氏体不锈钢（lCrl8Ni9. 0Crl8Ni9> 00Crl8Nil0等）。其中奥氏体不锈钢在压力容器中应用较为广泛。 L不锈钢的分类： 以铭为主加元素的铁素体不锈钢（0Crl3、lCrl7等）与马氏体不锈钢（1行13、 2Crl3 等）; 以格、银为主加入元素的奥氏体不锈钢（0Crl8Ni9. 00Crl8Nil0等）。 2.奥氏体不锈钢特点： 奥氏体不锈钢的力学性能与铁素体类相比较，其屈服强度低，但屈服后的加工硬化 性高，塑性、韧性好，不可能发生低温脆性，能够作为低温用钢。同时奥氏体不锈 钢还具有较好的高温性能，也可作为耐热钢。 奥氏体不锈钢在冷加工时，亚稳的奥氏体在塑性变形过程中形成马氏体，因此奥氏 体不锈钢只能使用冷加工方法进行强化处理。 3 .奥氏体不锈钢常用牌号及性能： 常用牌号是lCrl8Ni9,它具有良好的化学稳固性，在氧化性与某些还原性介质中耐 蚀性很高，但在敏化状态，存在晶间腐蚀的敏感性，在高温氯化物溶液中极易发生 应力腐蚀开裂。1.3. 5.1奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢包含两个系列：Fe-Cr-Ni系与Fe-Cr-Mn-N系。Fe-Cr-Ni系不锈钢是应用最广的奥氏体不锈钢，最早用的牌号是lCrl8Ni9,它具有良 好的化学稳固性。在氧化性与某些还原性介质中耐蚀性很高，但在敏化状态时存在晶间腐蚀 敏感性，同时在高温氯化物溶液中容易发生应力腐蚀开裂。许多铭银奥氏体不锈耐酸钢都是 在lCrl8Ni9的基础上通过合金化途径进展出来的，根据不一致的要求，降低碳，或者加入 适量的钛、银、铝，、硅、铜等元素，使钢的耐蚀性得到改善。比如为改善抗晶间腐蚀性能 而进展出的低碳（CW0.06%）的0Crl8Ni9,超低碳（CW0.03%）的00Crl8Nil0,与加入 钛来稳固碳的0Crl8Ni9Ti,为提高抗点蚀性能而进展的含铝不锈钢0Crl7Nil2Mo2等。Fe-Cr-Mn-N系不锈钢在醋酸、甲酸中有良好的耐蚀性，要紧用于尿素设备。奥氏体不锈钢通常以固溶热处理状态供货，其屈服点低，塑性、韧性好，焊接性优良。 奥氏体类不锈钢不出现低温脆性，能够作为低温用钢。同时奥氏体类钢还具有良好的高温性 能，也可作耐热钢。奥氏体类钢具有非常显著的加工硬化特性，其原因要紧是由于亚稳的奥氏体在塑性变形 过程中形成马氏体。因此，不能用热处理来强化的奥氏体lCrl8Ni9钢，而只能使用冷加工 的方法来对其进行强化处理。1.4. 5.2马氏体钢包含碳含量(质量分数)在0.08%0.45%的各类Crl3型不锈钢。这类钢在高温为单相 奥氏体，淬火后得到马氏体组织。Crl3系的几个钢号含有相同铭量，而碳量不一致。随着碳量的增加，钢的强度、硬度、 耐磨性显著提高，而耐蚀性下降。这类钢的最终热处理通常是淬火加回火。回火经常使用两种规范：当要求较高的综合力 学性能与耐蚀性时，使用200300C的低温回火，当要求较好的组织稳固性与一定的耐蚀 性时，则使用600700C的高温回火。1. 3. 5. 3高倍铁素体钢这类钢在加热与冷却时都不发生。一/相变，始终保持铁素体组织。钢中含铝量(质 量分数)通常为17%以上。这类钢由于含有较高的铭，故抗氧化性强，并在各类腐蚀性介质 中有良好的耐蚀性。但这类钢中使用中存在下列问题：其一，由于加热与冷却时不发生相变，因而无法用热处理方法改变其组织与改善其性能。 高温加热与焊接时易造成晶粒粗化，且不能通过热处理再使晶粒细化。其二，高铭铁素体不锈钢在400500C长期加热后，常会出现强度升高，韧性急剧下 降，同时耐蚀性也降低。这种现象多发生在475C邻近加热之后，故称之475c脆化。其三，高铭铁素体钢在500820C范围内长期加热后，会产生。相，引起钢的韧性大 幅度下降。1. 3. 5. 4双相钢这类钢具有奥氏体与铁素体两个组织，两相的相对含量取决于合金元素的性质及其含 量。由于这类钢中除铭外，钥、钛、铜等含量也较高，因而具有较好的耐蚀性。双相钢具有较好的可焊性，焊后不需热处理，同时晶间腐蚀、应力腐蚀开裂的倾向也较 小。1. 3. 5. 5各类不锈钢的热处理及其金相组织.铁素体不锈钢(1)铁素体不锈钢含铭 w(Cr) =1130%,要紧钢号有 06Crl3Al, 10Crl7, 10Crl7Mo, 008Cr27Mo, 008Cr30Mo2 等。(2)铁素体不锈钢在400-550温度范围内长时间加热会出现脆化，即所谓475c脆性。(3)铁素体不锈钢在600-900C温度范围内长时间加热，则会由于析出。相而降低钢的塑 性与韧性，并显著降低钢的耐蚀性。(4)该钢退火组织为铁素体与碳化物。碳化物以细小颗粒弥散分布在铁素体晶内与晶界上。1 .马氏体不锈钢(1)当铭含量1214%,碳含量为0.10.4%时，可在淬火后得到马氏体组织。(2)马氏体不锈钢牌号有 12Crl3, 20Crl3, 30Crl3, 40Crl3 等。(3)金相组织：1)退火组织：为铁素体与碳化物，碳化物沿晶界呈网状分布。2)淬火组织：12Crl3, 20 Crl3 , 30Crl3钢的淬火温度应在10001050 。淬火后12Crl3 钢的组织为马氏体+少量6铁素体，20Crl3钢的组织为针状马氏体。30Crl3, 40Crl3钢淬火 后的组织为马氏体+碳化物+少量残余奥氏体。3)回火组织：12Crl3,20Crl3钢使用600-750高温回火，得到回火索氏体；30013,40013 钢为得到较高的硬度与耐磨性，使用200250C低温回火，得到回火马氏体及细颗粒碳化 物。2 .奥氏体不锈钢(1)奥氏体不锈钢中通常含铝w ( Cr )=16-25%,含银w(Ni) =7 20%,在室温下得到 单一的奥氏体组织，故称之奥氏体不锈钢。(2)常见的不锈钢有304,316。304不锈钢也称18-8型不锈钢，典型成分为18% Cr-8%Ni, 牌号要紧有 06Crl9Ni9, 17Crl8Ni9,12Crl8Ni9, 06Crl8NillTi； 316 不锈钢是在 304 不锈钢 基础上适当提高镁的含量，再增加铝以提高抗点蚀能力。另外，为提高合金的耐晶界腐蚀能 力，通过降低合金中的含碳量，得到了超低碳不锈钢，如304L、316L等。18-8型不锈钢的常用热处理工艺：消除应力处理 低温除应力处理温度为300350o高温除应力处理通常在800以上。固溶处理 就是将钢加热至高温，使碳化物得到充分溶解，然后迅速冷却，得到单一奥 氏体组织的一种热处理。敏化处理 经固溶处理的奥氏体不锈钢，再在500-850加热，进行敏化处理。敏化处 理的目的是为了评价奥氏体不锈钢的晶界腐蚀倾向。稳固化处理 将06Crl8NillTi加热至850-900°。进行稳固化处理。消除。相处理 奥氏体不锈钢在制造或者使用过程中如长时间处于500-900温度范围 内，则也容易析出。相，导致材料的脆性增加，耐蚀性能下降。相的这种不良后果能够 通过重新进行固溶处理来消除。3 .双相不锈钢在18 8型不锈钢的基础上，提高含格量或者加人其他铁素体形成元素，或者降低 含银量或者其他奥氏体形成元素，当不锈钢中6铁素体含量很高而接近奥氏体含量 时，称之奥氏体一铁素体双相不锈钢。形变双相不锈钢的典型钢种有022Cr22Ni5Mo3N , 022Cr25Ni7Mo4N等。这类钢通常在固溶处理状态使用，其金相组织是：在3铁素体基体上分布有小岛状 的奥氏体，3铁素体的体积分数约占50%-65%。铁素体一奥氏体双相不锈钢存在475脆性与。相脆性间题.沉淀硬化不锈钢沉淀硬化不锈钢从基体组织看有三种类型：马氏体型、半奥氏体型、奥氏体型。 要紧牌号有 07Crl7Ni7Al, 05Crl7Ni4Cu4Nb, 07Crl5Ni7M02Al 等。沉淀硬化不锈钢处理工艺。固溶处理调整处理时效处理第二章焊接基本知识第一章金属材料及热处理基本知识金属材料（金属及合金）的性能包含：力学性能（也称之机械性能）、物理性能、化学 性能与工艺性能。合金：是由两种或者者两种以上的金属或者者金属与非金属元素相互熔合而成的。1.1 金属材料力学基本知识一、金属材料力学性能概述金属材料的力学性能指标表征金属抵抗各类损伤作用的能力大小，是金属材料在外力作 用下表现出来的特性。它是判定金属材料力学性能的根据，评定金属材料质量的判据，同时 也是设计选材与进行强度计算的要紧根据。金属材料的力学性能包含：1. 常温下的强度、硬度、弹性、塑性、韧性等，比如屈服点或者屈服强度。S（00.2）、抗拉强度。b、伸长率6、断面收缩率力、冲击韧性Ak等；2. 特定条件下的力学性能，比如高温强度、低温冲击韧性、疲劳极限、断裂力学性能等。应当注意新的力学性能指标表示方法：抗拉强度Rm上屈服强度（ReH）下屈服强度（ReL）规定非比例延伸强度Rp0.2断后伸长率A断面收缩率Z冲击汲取功（AK）时效冲击功室温夏比冲击汲取功Akv脆性转变温度卜人17（50%脆性断口）二、钢材的性能（一）、钢材的物理性能钢材的物理性能通常包含：密度P,比热容Cp,热导率入，线膨胀系数a,弹性模量E,电 阻率R等。（二）、钢材的化学性能耐腐蚀性：钢材抵抗周围介质腐蚀作用的能力。不锈钢具有相对优良的耐腐蚀性能。蜉改性：钢材在一定温度条件与外力作用下抵抗氧化的能力。耐热钢具有相对良好的抗氧 化性，不锈钢的抗氧化性更好。（三）、钢材的力学性能钢材在一定的温度条件与外力作用下抵抗变形与断裂的能力，称之力学性能。1 .常规力学性能，如强度、塑性、硬度与韧性等。2 .高温性能，如抗蠕变性能、持久强度、瞬时强度与热疲劳性等。3 .低温性能，如低温冲击韧性、脆性转变温度等。（四）、钢材的工艺性能.铸造性能1 .切削加工性能焊接材料及检验 种类：焊条焊丝焊剂焊带 焊接方法：手工焊自动焊电渣焊堆焊等 预热后热焊后热处理（PWHT） 三区（焊缝熔合线热影响区HAZ） 焊接方法及代号焊条电弧焊SMAW- 气焊OFW鸨极气体保护焊GTAW- 融化极气体保护焊GMAW药芯焊丝电弧焊FCAW- 埋弧焊SAW电渣焊ESW- 摩擦焊FRW螺柱焊SW焊工考试焊接工艺评定2.1承压类特种设备常用的焊接方法焊条电弧焊（手工电弧焊）。设备简单，便于操作，适用于室内外各类位置的焊接，能够焊接各类材料，应用十 分广泛；。生产效率低，劳动强度大，对焊工的技术水平及操作要求较高。埋弧自动焊O生产率比手工电弧焊高51。倍，节约焊材，自动操作使焊接规范参数稳固，焊缝 成分均匀，外型光滑美观，因而焊接质量良好、稳固；。设备比较复杂昂贵；由于电弧不可见，因而对接头加工与装配要求严格；焊接位置 受到一定限制，通常总是在平焊位置焊接。氤弧焊。非熔化极，熔化极。手工，半自动，自动；。适于焊接各类钢材、有色金属及合金，焊接质量优良；便于实现全位置自动化焊接; 热量集中，熔池较小，焊接速度较快，热影响区较小，工件焊接变形较小；电弧稳 固，飞溅小，成形美观，适于双面成形。氤气成本较昂贵，氤弧焊的设备与操纵系统比较复杂，鸨极氨弧焊的生产效率较低。C02气体保护焊。C02气体，混合气体（富氤）。成本低，效率高，质量好，操作性能好；。操纵或者操作不当时，容易产生气孔。焊接设备比较复杂。二氧化碳气体保护焊在 压力容器制造中可用于焊接低碳钢、低合金钢结构等离子弧焊电渣焊。用于大厚度件的纵缝立焊窄间隙焊。用于大厚度件的环缝焊接2焊接接头2. 2.1焊接接头形式焊接接头形式：通常由被焊接的两个金属件的相互结构位置来决定。通常分为：对接接 头、角接接头、搭接接头、T形接头、锁底接头等。焊缝形式：包含对接焊缝、角焊缝。a)板材对接焊缝试件b)管材对接焊缝试件(1)对接焊缝试件a)板材角焊缝试件.b)管与板角焊缝试件(2)角焊缝试件图1焊接工艺评定试件形式对接接头 对接焊缝T形接头 对接煤缝I角接接头 对接焊缝锁底接头 对接焊缝角接接头 角焊缝T形接头 角焊缝搭接接头 角焊缝对接接头 角焊缝图2.2-2焊接接头示意图3. 2. 2焊接接头的构成焊接接头包含：焊缝(0A)、熔合区(AB)、热影响区(BC)。焊缝：是指焊件经焊接后所形成的结合部分。焊接接头的使用性能是由焊缝的焊接工艺决定的。“焊缝”是指焊件通过焊接后所形成的结合部分，而“焊接接头”指两个或者两个以上 零件或者一个零件的两端要用焊接组合或者已经焊合的接点；焊接接头包含焊缝区、熔合区 与热影响区。图2.2-3焊接接头示意图2. 2. 3焊接接头的组织与性能2. 3焊接应力与变形2. 4承压类特种设备常用钢材的焊接2. 4.1焊接工艺评定影响焊接工艺的因素(1)重要因素:影响焊接接头抗拉强度与弯曲性能。当变更任何一个重要因素是都需要 重新评定焊接工艺。(2)补加因素:影响焊接接头冲击韧性。当变更时，可按增加或者变更的补加因素增焊 冲击韧性试件进行试验。(3)次要因素:对要求测定的力学性能无明显影响。当变更时，不需要重新评定焊接工 艺，但需重新编制焊接工艺指导书。承压设备焊接工艺评定的目的：是使焊接接头力学性能或者堆焊层化学成分符合规定；焊接工艺附加评定的目的是使焊 接接头附加特性(如焊透、角焊缝厚度)符合规定。焊接工艺评定是评定焊缝的焊接工艺，焊 接工艺正确与否的标志是焊接接头的基本使用性能是否符合规定。2. 4. 2焊接通常工艺要求(1)焊接环境条件O风速：手工焊W10m/s,气保焊2m/sQ相对湿度：90%。焊件温度：2-20Q焊件温度为020 时，将始焊处预热到15 c以上O无雨雪环境。焊材贮存库相对湿度：60%, 温度:25c(2)焊接工艺要求。禁止在非焊接部位引弧与收弧O受压元件角焊缝的根部应保证焊透。操纵线能