电厂金属材料处理3

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电站锅炉金属材料基础知识,一、金属学及热处理基本知识,金属学基本概念,金属学就是研究金属和合金的性能与它们内部结构之间的关系，以及影响金属与合金组织和性能的因素的一门科学。,铁的几种基本固态相,铁、,铁、,铁、,铁。,在钢中晶界的重要特性,晶界比晶粒容易被腐蚀；,晶界的熔点比晶粒低；,当金属内部发生相变时，晶界是优先成核的部位；,原子在晶界上扩散比晶粒内快；,晶界对晶粒的滑移变形起阻碍作用，晶界不易产生塑性变形；,晶界处容易聚集与晶粒元素不同的其他杂质元素的原子。,二、金属在高温长期运行过程中的变化,金属的蠕变,金属在高温下，即使其所受的应力低于金属在该温度的屈服点，,在这样的应力长期作用下，也会发生缓慢的但是连续的塑性变形，,这样的一种现象称为蠕变现象，所发生的变形称为蠕变变形（或,蠕胀）。,金属的蠕变曲线,蠕变现象通常用画在“变形时间”坐标上的曲线来表示，这种曲线称为蠕变曲线。尽管不同的金属和合金在不同条件下所得到的蠕变曲线不尽相同，但它们都有一定的共同特征，把这些共同特征表示出来的蠕变曲线就叫做典型蠕变曲线。典型蠕变曲线见附图，它描述在恒定温度、恒定拉应力下金属的变形随时间的变化规律。,电站锅炉金属材料基础知识,典型蠕变曲线分为以下四个部分：,、瞬时伸长,0O,它是加上应力的瞬间发生的。假如外加应力超过,金属在试验温度下的弹性极限，则这部分瞬时伸长中既包括,弹性变形，也包括塑性变形。,、蠕变第一阶段（曲线,OA,，即,I,），这一阶段的蠕变是非稳定,的蠕变阶段，它的特点是开始蠕变速度较大，但随着时间的,推移，蠕变速度逐步减小，到,A,点，金属的蠕变速度达到该,应力和温度下的最小值并开始过渡到蠕变的第二阶段。由于,这一阶段蠕变有着减速的特点，因此也把蠕变第一阶段称为,蠕变的减速阶段。,、蠕变的第二阶段（曲线,AB,，即,II,），这一阶段的蠕变是稳,定阶段的蠕变，它的特点是蠕变以固定的但是对于该应力和,温度下是最小的蠕变速度进行，在蠕变曲线上表现为一具有,一定倾斜角度的直线段。蠕变第二阶段又称为蠕变的等速阶,段或恒速阶段。,电站锅炉金属材料基础知识,、,蠕变的第三阶段（曲线,BC,，即,III,），当蠕变进行到,B,点，随,着时间的进行，蠕变以迅速增大的速度进行，这是一种失稳,状态。直到,C,点发生断裂。至此，整个蠕变过程结束。由于蠕,变第三阶段有蠕变不断加速的特点，所以也被称为蠕变的加速,阶段。,一般认为，在正常的使用条件下，高温金属部件的使用期限应当在蠕变第三阶段发生以前。长期以来，人们总是把蠕变第二阶段终了时的蠕变变形量作为金属在使用时的极限变形量。但考虑到蠕变第三阶段的时间与总的时间相比，占的比例较大，因此，对于电站的某些高温部件，例如主蒸汽管道，它们的允许变形量并不受外界条件的限制（与某些部件因机械结构的公差的限制不允许变形量很大是有区别的），而是由金属本身的变性能力所支配，对于这样的高温金属部件，认为它们只能使用到第二阶段终了时的看法是值得商榷的。,电站锅炉金属材料基础知识,金属的蠕变极限,金属的蠕变极限是这样一个应力，在这个应力下，金属在一定温度下于规定时间内产生规定的总的塑性变形量；或者在这个应力下，金属在某一温度下引起规定的蠕变速度。,对于火力发电厂的高温金属部件，蠕变极限作以下具体规定：,、,在 一 定 温 度 下，能 使钢 材 产 生,110,7,毫米,/,毫米,时,（或,110,5,/,时）的第二阶段蠕变速度的应力，就 称为 该,温度下,110,7,（或,110,5,）的蠕变极限。,所用符号为,t,110,7,（或,t,110,5,）。,、在 一 定 温 度 下，能 使钢 材 在,10,5,小时工作时间内发生,1,的总蠕变变形量的应力，就称为该温度下的,10,5,小时变形,1,的蠕变极限。,所用符号为,t,1/10,5,电站锅炉金属材料基础知识,金属的持久强度,金属材料的持久强度和蠕变极限一样，是评定在高温和应力下长期使用的部件金属材料的强度指标。由于金属持久强度试验一直要进行到试样的断裂，所以它可以反映金属材料在高温长时断裂时的强度和塑性。,金属的持久强度是指在给定温度下经过一定时间破坏时所能承受的应力。金属的持久强度也称持久强度极限。,火力发电厂高温金属部件所用材料的持久强度一般可表示为：在给定温度下，经,10,5,小时发生破坏（或断裂）的应力。,其常用符号为,t,10,5,电站锅炉金属材料基础知识,金属的松弛,金属在高温和应力状态下，如维持总变形不变，随着时间的延长，应力逐渐降低的现象叫应力松弛。松弛过程可以用一个数学表达式来表示，当温度为常数时：,0,p,e,常数,式中：,0,松弛开始时金属所具有的开始的总变形；,p,塑性变形,e,弹性变形,松弛过程中，,0,常数，,p,常数，,e,常数,。即由于总变形量不变，而其中的弹性变形转变为塑性变形，因而零件中的应力随时间而降低。,因此，金属的松弛过程就是金属在高温下弹性变形自动转变为塑性变形的过程。,电站锅炉金属材料基础知识,