船舶材料基础概要共95页文档
船舶及海洋工程材料复习资料
船舶与海洋工程材料复习提纲一、基本概念工程材料：硬度：化学键、离子键：晶体、非晶体、晶格、单晶体、多晶体、结晶：滑移，孪生：加工硬化（冷作硬化）：金属在变形后强度、硬度提高，而塑性、韧性下降的现象。
合金：一种金属元素与其他金属元素或非金属元素通过熔炼或其他方法结合而成的具有金属特性的物质相是指在没有外力作用下，物理、化学性质完全相同、成分相同的均匀物质的聚集态。
组元:组成合金的最基本独立单元(元素)。
相图：又称平衡图，状态图。
相图是以温度为纵坐标，以组元成分为横坐标，表明合金系中各合金在不同温度下由哪些相构成及这些之间的平衡关系图。
二元共晶相图：两组元在液态时无限互溶，固态时有限互溶，并发生共晶反应所构成的相图称为二元共晶相图。
共晶反应：是指冷却时由液相同时结晶出两个固相的复合混合物的反应共析反应：自某种均匀一致的固相中同时析出两种化学成分和晶格结构完全不同的新固相的转变过程固溶体：一种组元的原子溶入另一组元的晶格中形成的均匀固相。
（锰铁,金铜）渗碳体：是一种复杂的间隙化合物，铁原子是以金属键相结合的。
渗碳体极脆，塑性几乎等于零，冷却时不发生同素异构体转变。
铁素体：碳在α-Fe中的固溶体，常用F或α表示。
强度、硬度低，塑性、韧性好。
奥氏体：碳在γ-Fe中的固溶体，高温组织，在大于27°时存在，常用A或γ表示。
塑性好，强度、硬度高于F。
在锻造，轧制时，常要加热到A，可提高塑性，易于加工。
Fe C之间，强度、珠光体：铁素体与渗碳体的片状机械混合物。
力学性能介于F与3硬度较好，塑性、韧性不差。
莱氏体（ Ld ）：奥氏体（A）和渗碳体（Fe3C）组成的机械混合物。
性能---硬度高，塑性差。
金属间化合物：合金组元间发生相互作用而形成的晶格类型和特性完全不同于任一组元且具有金属特性的新相即为金属间化合物，或称中间相。
两组元在液态和固态均能无限互溶时，所构成的相图称为均晶相图。
铁碳合金相图：在铁碳合金系中，含碳量高于6.69%的铁碳合金性能极脆，没有使用价值。
船体结构用钢材
随着造船工业的不断发展,造船工业所用的材料，品种越来越多，数量越来越大。
例如建造一艘16000吨级多用途集装箱货船，单船体用钢材就需要4600吨，2005 年我国造船量为1200万载重吨，消耗钢材400多万吨，由此可见材料对发展造船工业的重要性。
造船材料分为金属材料和非金属材料两大类。
现代船舶的船体结构制造所用材料主要是一般强度船体结构用钢、高强度船体结构用钢、奥氏体不锈钢和双相不锈钢、复合钢板、Z向钢、铝合金、增强塑料等。
根据CCS 1998年《材料与焊接》规范和2002、2004年规范修改通报要求，所有金属材料必须从力学性能（强度、塑性、硬度、蠕变）、工艺性能（弯曲、焊接性）、化学成分、脱氧方法、交货状态（热处理）等方面符合规范要求。
第一节船体结构对其金属材料的基本要求由于船舶工作条件的特殊性和复杂性，因而对制造船体结构的金属材料提出了较高的要求，大致有以下几方面：一、良好的力学性能1.强度强度—金属材料在外力作用下抵抗断裂和变形的能力。
2.塑性塑性—金属材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力。
3.冲击韧性冲击韧性—金属材料抵抗冲击载荷和脆性破坏的能力。
4.疲劳强度疲劳强度—金属材料抵抗外力反复作用下的能力，即在交变载荷无限次作用下不致引起破坏的能力，以6.表示。
5.硬度硬度—金属材料抵抗比它更硬物体压入表面内的能力。
二、优良的工艺性能所谓工艺性能是指材料对各种加工方法的适应性。
在现代造船中，采用最多的金属材料加工方法是焊接与弯曲。
因此，作为船体结构材料必须具有良好的焊接性和优良的承受弯曲加工的性能。
三、良好的耐腐蚀性能船体结构用金属材料在海水中具有较高的耐腐蚀性能，而目前的一般强度船体结构用钢和高强度船体结构用钢还不能完全满足要求，在海水中的腐蚀都比较严重，据统计碳素钢为0.1毫米/年，含镍合金钢为0.08毫米/年。
因此，船舶设计时必须增放腐蚀余量，这就增加了船体自重和材料消耗。
从耐腐蚀观点出发，奥氏体不锈钢和双相不锈钢作为造船材料是比较理想的。
船舶设计原理_01_船舶设计概要_0104_船舶设计的阶段划分
111.4船舶设计的阶段划分第一章船舶设计概要1.4 船舶设计的阶段划分根据现代造船的特点，船舶设计一般分为四个阶段。
初步设计详细设计生产设计完工文件1.4 船舶设计的阶段划分在深入分析任务书和调查研究的基础上，从全局出发，提出船体、轮机、电气不同专业方面的各种可行性方案，并进行分析比较，从而得出一个能满足船东要求的合理的设计方案。
一、初步设计初步设计●确定船舶主要要素；●在总布置、主机选型、船体型线、主要性能等方面进行细致的工作；●通过计算、绘图、必要的模型试验及分析论证等技术于段，得出决定全船技术形态的总体方案；●在船体基本结构、主要舾装设备、机舱布置、电力负荷及电站配置、机电设备选型等方面开展初步设计。
1.4 船舶设计的阶段划分一、初步设计初步设计的关键工作内容是总体设计（1）船体说明书；（2）总布置图；（3）型线图；（4）中剖面结构图及构件计算书；（5）航速、稳性、舱容、干舷等估算书或计算书；（6）机舱布置图；（7）电力负荷估算书；（8）主要设备规格和厂商表。
初步设计应当形成的主要技术文件1.4 船舶设计的阶段划分一、初步设计显然，初步设计阶段的工作是初步的。
但是，涉及全船主要技术形态的参数和指标应当是可靠的，技术和措施应当是合理的。
在初步设计阶段，应根据具体情况决定所完成的工作内容的深度和广度。
1.4 船舶设计的阶段划分一、初步设计主要图纸和技术文件应取得船东认可，作为下一阶段设计的依据。
1.4 船舶设计的阶段划分二、详细设计在初步设计所形成的总体设计的基础上，依据造船详细设计合同和经审查通过的初步设计技术文件，对各个局部的技术问题进行深入分析，开展各个分项目的详细设计和计算，调整和解决船、机、电各方面具体的问题和矛盾。
最终确定有关设计船的全部技术性能和船体结构，对重要设备和材料提出选型订货的技术要求，等等。
●设计图纸和技术文件送法定检验机构和所入船级社进行审查。
●审查通过后，还需根据审图意见对设计图纸进行修改。
船舶知识讲解材料
航道使用规则
了解不同航道的航行规则， 包括航道宽度、深度、水 流速度等，以及如何避免 碰撞和搁浅。
避风避浪规则
掌握在不同天气和海况下 的航行技巧，包括如何选 择合适的航线、如何应对 风浪等。
船舶安全管理
船舶设备维护与检查
安全管理体系建立与实施
定期对船舶的导航设备、通讯设备、 发动机等关键设备进行检查和维护， 确保其正常运行。
建立完善的安全管理体系，包括安全 管理制度、应急预案等，并确保其实 施和执行。
船员培训与资质管理
对船员进行专业培训，确保他们具备必 要的技能和知识，同时对船员的资质进 行管理，确保船员符合相关法规要求。
船舶事故预防与处理
事故预防措施
采取多种预防措施，包括加强设 备维护、提高船员安全意识、加 强船舶安全管理等，以降低事故
电气设备种类 船舶电气设备包括照明设备、通 讯设备、导航设备、自动化设备 等，这些设备对于保障船舶的安 全和舒适性至关重要。
船舶通信系统
船舶通信系统定义
船舶通信系统是指为船舶提供通讯功能的设备组合，包括无线电通讯 设备、卫星通讯设备和内部通讯设备等。
通信方式
船舶通信方式包括无线电报、无线电话和卫星通讯等，这些通信方式 帮助船员与岸上和其他船舶保持联系。
废气处理
研发和应用废气处理技术， 减少船舶排放的废气对环 境的影响，提高空气质量。
资源回收
加强船舶废弃物和废油的 回收利用，降低资源消耗， 实现可持续发展。
智能船舶技术发展
自动化驾驶
通过先进的传感器和控制系统， 实现船舶的自动化驾驶和远程操
控，提高航行安全和效率。
智能导航
利用大数据、人工智能等技术， 提供智能化的航行规划、避碰预
船舶基础知识精品PPT课件
船舶重量的分布影响重心 G 的位置 船舶排水体积的形状影响浮心 B 的位置
由此可能出现以下三种情况：
( 1)稳心 M 在重心 G 之上，回复力矩为正值，船舶倾 斜后将被扶正；
( 2 ) M 点在 G 点之下，回复力矩为负值，船舶将继续 倾斜直至倾覆；
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载重线圈
热季淡水吃水线
夏季淡水吃水线
热带吃水线 夏季吃水线 冬季吃水线 北大西洋吃水线
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三、稳性
稳性 ― 船舶在外力作用下偏离正浮位置而倾斜， 当外力消失后能自行恢复到正浮位置而不倾覆的 能力；
船舶因受外力作用发生横倾时，船舶排水体积的 形状就会改变，这一体积的形心--浮心的位置也 随之发生变化
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3.型线的形成及其投影 图 为船体型线的示意图，仅取首部一般船
体加以说明。
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船体型线图
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第二节 船舶航行性能
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一、概述
通常，船舶航行性能包括以下六个方面：
（1）浮性 ； （2）稳性 ； （3）抗沉性 ； （4 ）快速性 ； （ 5 ）耐波性 ； （ 6 ）操纵性 。
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二、浮性
中线面、设计水线水平面和中站面是三个互相垂直的平面，它们在船体图中
的作用，相当于机械图中的正投影面、水平投影面和侧投影面。船体型线图
就是投影在这三个基本投影面上的三组平行剖切面图。
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船体型线图就是用一系列平行于三个基本 投影面的平面去剖切船体，将这些平面与 船体型表面的交线投影到三个基本投影面 上得到的。
1、浮性 ― 船舶在一定装载情况下，在水 中具有以正常浮态漂浮的能力
2、浮心 浮力垂直向上，作用于船舶排水体 积的几何中心B，我们称该点为浮心。
海运船舶基础知识.doc
海运船舶基础知识一、船舶构造船舶是海上运输的工具。
船舶虽有大小之分，但其结构的主要部分大同小界。
船舶主要由以下部分构成：(一)船壳(Shell)〈BR＞船壳即船的外壳，是将多块钢板钏钉或电焊结合而成的，包括龙骨翼板、弯曲外板及上舷外板三部分。
(-)船架(Frame)〈BR＞船架是指为支撐船壳所用各种材料的总称，分为纵材和横材两部分。
纵材包括龙骨、底骨和边骨；横材包括肋骨、船梁和舱壁。
(%1)卬板(Deck)〈BR＞甲板是铺在船梁上的钢板，将船体分隔成上、中、下层。
大型船甲板数可多至六、七层，英作用是加固船体结构和便于分层配载及装货。
(%1)船舱(Holds and Tanks)〈BR＞船舱是指甲板以下的各种用途空间,包括船首舱、船尾舱、货舱、机器舱和锅炉舱等。
(%1)船面建筑(Super Structure)〈BR＞船面建筑是指主甲板上面的建筑,供船员工作起居及存放船具，它包括船首房、船尾房及船桥。
二、船舶种类海上货物运输船舶的种类繁多。
货物运输船舶按照其用途不同，可分为干货船和油槽船两大类。
(_)干货船(Dry Cargo Ship)根据所装货物及船舶结构、设备不同，可分为：1.杂货船(General Cargo Ship)杂货船一般是指定期航行于货运繁忙的航线，以装运零星朵货为主的船舶。
这种船航行速度较快，船上呢冇足够的起吊设备，船舶构造中冇多层「卩板把船舱分隔成多层货柜，以适应装载不同货物的需要。
2.干散货船(Bulk Cargo Ship)干散货船是用以装载无包装的大宗货物的船舶。
依所装货物的种类不同，乂可分为粮谷船(Grain Ship)、煤船(Collier)和矿砂船(Ore Ship)。
这种船大都为单甲板,舱内不设支柱，但设有隔板，用以防止在风浪中运行的舱内货物错位。
3.冷藏船(Refrigerated Ship)冷藏船是专门用于装载冷冻易腐货物的船舶。
船上设有冷藏系统，能调节多种温度以适应各舱货物对不同温度的需要。
船舶材料基础概要
算硬度的一种压痕硬度试验方法。
布氏硬度计
2．布氏硬度值 用球面压痕单位面积上所承受有平均压力表示。 符号HBS(淬火钢球)或HBW(硬质合金球)之前的数字表示硬 度值，符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷 保持时间。
如:120HBS10/1000/30 表示直径为10mm的钢球在1000k（9.807kN）载荷作用下
一、晶体的基本知识
（一）晶体与非晶体 固态物质根据其原子排列特征，可分为晶体和非晶体两类。
晶体的特点是： 1．原子在三维空间呈有规则的周期性重复排列。 2．具有一定的熔点，如铁的熔点为1538℃，铜的熔点为 1083℃。 3．晶体的性能随着原子的排列方位而改变，即单晶体具 有各向异性。
一般情况下固态金属都是晶体。最近人们对某些金属采 用特殊的工艺措施，也可使固态金属呈非晶态。本教材中主 要研究金属的晶体性质与结构。
验力F（49.03-980.07N）压入试样表面，测出压痕
对角线长度d。
2．维氏硬度值 用压痕对角线长度表示。如：640HV。
3．优缺点
（1）测量准确，应用范围广（硬度从极软到极硬）
（2）可测成品与薄件
（3）试样表面要求高，费工。
4．测量范围 常用于测薄件、镀层、化学热处理后的表层等。
HV≈HBS
二、硬度 引言： 1．定义：指材料局部表面抵抗塑性变形和破坏的能力。
它是衡量材料表面软硬程度的指标，因此硬度不 是 一个单纯的确定的物理量，不是基本的力学性能指 标，而是一个由材料的弹性、强度、塑性、韧性等 一系列不同力学性能组成的综合性能指标，所以硬 度所表示的量不仅决定于材料本身，而且还取决于 试验方法试验条件。
试样原始横截面( mm2)
σ0.2：试样产生残余塑性变形0.2%时的应力
船舶材料与涂装总复习大纲
LOGO 合金元素在钢中的作用
1、强化铁素体； 2、形成化合物——第二相强化 3、扩大（C,Mn,Ni,Co）或缩小（Cr,Si,W,Mo）A相区 4、使S、E点左移 5、影响A化 6、溶于A(除Co外), 使C曲线右移, Vk减小, 淬透性提高. 7、除Co、Al外，使Ms、Mf点下降。
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LO㈡GO 合金的组织 ❖ 1、相图
匀晶L 共晶L+ 共析 + 包晶 L+
❖ 枝晶偏析：在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分 不均匀的现象。
❖ 2、合金中的固态相变 ❖⑴ 固溶体转变：AF ❖⑵ 共析转变：AP(F+Fe3C) ❖⑶ 二次析出：AFe3CⅡ
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内吸附；是相变的优先形核部位。
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LOGO
❖ 金属的晶粒越细，晶界总面积越大，位错障碍越多；需要协调 的具有不同位向的晶粒越多，使得金属塑性变形的抗力越高。
❖ 晶粒越细，单位体积内同时参与变形的晶粒数目越多,变形越均 匀，在断裂前将发生较大塑性变形。强度和塑性同时增加，在 断裂前消耗的功大，因而韧性也好.
❖ 根据与C曲线交点位置判断转变产物
细A
P
均匀A
A1
等温退火
退火
500-650℃
350-500℃S回
淬火 (油冷)
T回
淬火 分级淬火
(水冷) 150-250℃
MS Mf
P? M+A’
M回 M+A’
等温淬火
?
S
T+M+A’ T+B下+M+A’
? S
PP B下
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