文档介绍：电厂金属材料
课程特点
学习方法
①知识点既分散又连贯,第一章基础知识是基础;
②与金属材料“失效分析”关系密切;
①预习、复习;
②多动手实践(实验课程、金工实习);
③多看参考书(包括利用网上资料);
④其它(上课、作业、答疑)。
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第一章金属材料的基础知识
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第一节金属材料的性能
金属材料适应冷热加工的能力,称为加工工艺性能,简称工艺性能。工艺性能好的材料易于承受加工,生产成本低;工艺性能差的材科在承受加工时工艺复杂、困难,不易达到顶期的效果,加工成本也高。
一、金属材料的工艺性能
(一)铸造性能
金属材料的生产,多数是通过冶炼、铸造而得到的,如各种机械设备的底座,汽轮机、发电机的机壳、阀门、磨煤机的耐磨件等。液体金同浇注成型的能力,称为金属的铸造性能。它包括流动性、收缩率和偏析倾向等。
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流动性是指金属对铸型填充的能力。金属的流动性好,可以浇注成外观整齐、薄而形状复杂的零部件。
在常见的金属材料中,铸铁的流动性优于钢,青铜的流动性比黄铜好,可以容易地制造各种零件。
收缩率是指铸件冷凝过程中体积的减少率,称为体积收缩率。
金属自液态凝结成固态时体积都要减少,使铸件形成缩孔和疏松,即形成集中或分散的孔洞,严重影响金属零件的质量。
铸件冷凝时,由于种种原因会造成化学成分的不均匀,叫做偏析。偏析使整体冲击韧性降低,质量变坏。
缩孔、疏松和偏析等铸造缺陷都是不允许产生的,在生产过程中应予以消除。
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(二)锻造性能
重要零件的毛坯往往要经过锻造工序,如汽轮机、发电机的主轴,轮毂,叶片,大型水泵和磨煤机的主轴、齿轮等。材料承受锻压成型的能力,称为可锻性。
金属的锻造性能可用金属的塑性和变形抗力(强度)来衡量。金属承受锻压时变形程度大而不产生裂纹,其锻造性能就好。
金属的锻造性能取决于材料的成分、组织及加工条件。
通常低碳钢具有较好的可锻性,低碳钢的可锻性最好。随着含碳量的增加,钢的可锻性降低。合金钢的可锻性略逊于碳钢。一般情况下,合金钢中合金元素含量越多,其可锻性越差。铸铁则不能承受锻造加工。
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金属的冷热弯曲性能也取决于材料的塑性和强度。材料承受弯曲而不出现裂纹的能力,称为弯曲性能。一般用弯曲角度或弯心直径与材料厚度的比值来衡量弯曲性能。
电厂锅炉管道弯头和输粉管道弯头是经过冷热弯曲成型的。
(三)焊接性能
金属材料采用一定的焊接工艺、焊接材料及结构形式,优质焊接接头的能力,称为金属的焊接性。
在电厂中有大量金属结构件是用焊接方法连接的,如锅炉管道、支架、蒸汽导管、管道、风管、汽包、联箱等。
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金属的焊接性能主要取决于材料的化学成分,也取决于所采用的焊接方法、焊接材料(焊条、焊丝、焊药)、工艺参数、结构形式等。
衡量一种材料的焊接性,需要做焊接性试验。
影响钢的焊接性能的主要因素是钢的含碳量,随着含碳虽的增加,焊后产生裂纹的倾向增大。钢中其它合金元素的影响相应小些。将合金元素对焊接性的影响都折合成碳的影响,即为碳当量。其计算公式为:
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式中:C,Mn,Cr,Mo,V,Ni,Cu为钢中该元素的百分含量。
当 Ce<%时,焊接性优良,可不预热。
Ce=%~%时,焊接性较差,焊接时需采用适当预热等工艺措施。
Ce>%时,焊接性很差,焊接时需采用较高预热温度和较严格的工艺措施。
(四)切削性能
金属材料承受切削加工的难易程度,称为切削性能。

金属的切削性能与材料及切削条件有关,如纯铁很容易切削,但难以获得较高的光洁度;不锈钢可在普通车床上加工,但在自动车床上,却难以断屑,属于难加工材料。通常,材料硬度低时切削性能较好,但是对于碳钢来说,硬度如果太低时,容易出现“粘刀”现象,光洁度也较差。一般情况下金属承受切削加工时的硬度在HB170一230之间为宜。
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二、金属材料的力学性能
力学性能是指金属材料在外力作用下,所表现出来的抵抗变形和破坏的能力以及接受变形的能力。
(一)强度和塑性
强度是衡量材料在外力作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。塑性是衡量材料在外力作用下接受变形的能力。
拉伸试验是测定强度和塑性的最普遍方法,该试验依据国家标准(目前通用的标准为GB/T 228-2002)进行,将材料制作成标准试样或比例试样,在万能实验机上沿试样轴向缓慢地施加拉力,试样随拉力的增加而变形,直至断裂。测得材料的弹性极限、屈服极限、强度极限及塑性等主要力学性能指标。
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