金属断口分析
名词解释
延性断裂：金属材料在过载负荷的作用下，局部发生明显的宏观塑性变形后断裂。
蠕变：金属长时间在恒应力，恒温作用下，慢慢产生塑性变形的现象。
准解理断裂：断口形态与解理断口相似，但具有较大塑性变形（变形量大于解理断裂、小于
延性断裂）是一种脆性穿晶断口
沿晶断裂：裂纹沿着晶界扩展的方式发生的断裂。
解理断裂：在正应力作用下沿解理面发生的穿晶脆断。
应力腐蚀断裂：拉应力和腐蚀介质联合作用的低应力脆断
疲劳辉纹：显微观察疲劳断口时，断口上细小的，相互平行的具有规则间距的，与裂纹扩展方向垂直的显微条纹。
正断：断面取向与最大正应力相垂直（解理断裂、平面应变条件下的断裂）韧性：材料从变形到断裂过程中吸收能量的大小，是材料强度和塑性的综合反映。
冲击韧性：冲击过程中材料吸收的功除以断的面积。
位向腐蚀坑技术：利用材料腐蚀后的几何形状与晶面指数之间的关系研究晶体取向，分析断裂机理或断裂过程。
河流花样：解理台阶及局部塑性变形形成的撕裂脊线所组成的条纹。其形状类似地图上的河流。
断口萃取复型：利用AC纸将断口上夹杂物或第二相质点萃取下来做电子衍射分析确定这些质点的晶体结构。
氢脆：金属材料由于受到含氢气氛的作用而引起的低应力脆断。
卵形韧窝：大韧窝在长大过程中与小韧窝交截产生的。
等轴韧窝：拉伸正应力作用下形成的圆形微坑。均匀分布于断口表面，显微洞孔沿空间三维方向均匀长大。
第一章
断裂的分类及特点
1.根据宏观现象分：脆性断裂和延伸断裂。
脆性断裂裂纹源：材料表面、内部的缺陷、微裂纹；断口：平齐、与正应力相垂直，人字纹或放射花纹。延性断裂裂纹源：孔穴的形成和合并；断口：三区，无光泽的纤维状，剪切
面断裂、与拉伸轴线成450 .
2.根据断裂扩展途分：穿晶断裂与沿晶断裂。
穿晶断裂：裂纹穿过晶粒内部、可能为脆性断裂也可能是延性断裂；
沿晶断裂：裂纹沿着晶界扩展，多属脆断。应力腐蚀断口，氢脆断口。
3根据微观断裂的机制上分：韧窝、解理（及准解理）、沿晶和疲劳断裂
4根据断面的宏观取向与最大正应力的交角分：正断、切断
正断：断面取向与最大正应力相垂直（解理断裂、平面应变条件下的断裂）
切断：断面取向与最大切应力相一致，与最大应力成450交角（平面应力条件下的撕裂）
根据裂纹尖端应力分布的不同，主要可分为三类裂纹变形：
裂纹张开型、边缘滑开型（正向滑开型）、侧向滑开型（撒开型）
裂纹尺寸与断裂强度的关系K1^ v c“、二a
Kic :材料的断裂韧性，反映材料抗脆性断裂的物理常量（不同于应力强度因子，与K准则
相似）
Y :形状系数（与试样几何形状、载荷条件、裂纹位置有关）
脆性材料K准则：
KI是由载荷及裂纹体的形状和尺寸决定的量，是表征裂纹尖端应力场强度的计算量; KIC是材料固有的机械性能参量，是表示材料抵抗脆断能力的试验量
K -
K IC
第二章
裂纹源位置的判别方法：
T型法（脆断判别主裂纹），分差法（脆断判别主裂纹），变形法（韧断判别主裂纹），氧化法（环境断裂判别主裂纹），贝纹线法（适用于疲劳断裂判别主裂纹）。
断口的试样制备：截取，清洗，保存。
断口分析技术设备：
1?宏观断口分析技术（用肉眼，放大镜，低倍率光学显微镜观察分析）
2?光学显微断口分析（扫描电子显微镜光学显微镜，透射电子显微镜），
3?电镜断口分析。
第三章
延性断裂：
1?特点：材料断裂前发生明显的塑性变形，也可以说塑性变形是韧断的前奏，而韧断是大量塑性变形的结果。
2.过程：显微空洞形成，扩展，连接，断裂。
3 ?类型：韧窝-微孔聚集型断裂、滑移分离断裂。
韧窝断口的宏观和微观形貌特征：
1宏观形貌特征
（1 ）纤维区：a.表面颜色灰暗，无金属光泽 b.粗糙不平c.无数纤维状小峰组成，小峰的小
斜面和拉伸轴线大约成45度角
（2）放射区
（3）剪切唇：和拉伸轴线大约成45度角
注意：塑性较高材料的冲击断口一般具有两个纤维区
2微观形貌特征：大小不等的圆形或椭圆形的凹坑（即韧窝）。韧窝内一般可看到夹杂物或
者第二相粒子。
注意：并非每个韧窝都包含一个夹杂物或粒子
韧窝的形状
等轴韧窝（拉伸正应力，圆形微坑，均匀分布于断口表面）
剪切韧窝（剪切应力，抛物线形状，通常出现的位置：拉伸、冲击断口的剪切唇部位）
撕裂韧窝（撕裂应力，抛物线形状）
卵形韧窝（卵形）
剪切韧窝与撕裂韧窝微观形状无区别，怎么区分？
对材料断口的两个表面进行作对比研究：韧窝凸向一致为撕裂韧窝；反之为剪切韧窝
韧窝裂纹的萌生与扩展（以拉伸正应力为例）
1.韧窝裂纹的萌生
应力超过材料的屈服强度T发生塑性变形T变形部位产生三向应力状态T在沉淀相、夹杂
物与金属界面处分离产生微孔，或夹杂物本身破碎形成裂纹，或滑移位错塞积产生孔洞
2?韧窝裂纹的扩展
（1 ）内颈缩扩展：质点大小、分布均匀，韧窝在多处形核（裂纹萌生），随变形增加，微孔壁变薄，以撕裂方式连接
（2）剪切扩展：材料中具有较多夹杂物，同时具有细小析出相时，微孔之间可能以剪切方式相连接。
注意：内颈缩扩展与剪切扩展在同一韧窝断口上可能同时发生。
影响韧窝的形貌因素：
夹杂物或第二相粒子，基体材料的韧性，试验温度，应力状态。
第四章
解理断口宏观和微观形貌特征：
1?宏观形貌特征：放射状条纹，人字纹，小刻面（发亮的小晶面）
2?微观形貌特征：河流花样、舌状花样、扇形花样、鱼骨状花样、瓦纳线、解理台阶解理台阶的形成：
（1）解理裂纹与螺位错交截形成台阶
（2）二次解理或撕裂相互连接形成台阶
解理台阶的性质：
1.台阶扩展过程中会发生合并或消失（台阶高度减小）
2.相同方向的台阶合并后高度增加
3.相反方向的台阶合并后高度减少或消失
4.台阶高度与柏氏矢量大小、位错密度之间有一定关系
河流花样：
1?形成机理：河流花样实际上是解理台阶的一种标志。当裂纹扩展时，同号台阶汇合成较大的台阶，而较大的台阶又汇合成更大的台阶，其结果就形成河流花样。
2?起源：（1）晶界、亚晶界、孪晶界（2）夹杂物或析出相（3 ）晶粒内部（解理面与螺形位错交截的地方）。
3.影响因素：
（1 ）小角度晶界：倾斜晶界（影响不大，延伸至相邻晶界）
扭转晶界（在亚晶界处产生新的裂纹，河流激增）
（2）大角度晶界（河流不能通过，在晶界处产生新的裂纹，向外扩展，形成扇形。）
解理断裂的萌生和扩展
1.裂纹萌生机制：
（1）位错塞积极制
位错运动T运动受阻（晶界、孪晶界、第二相夹杂物）7位错堆积T（理论断裂强度）
-产生微裂纹
（2 ）位错反应机制：
位错运动T位错相遇T产生新位错（不动位错）T阻碍随后的位错运动T位错堆积T产生微裂纹
（3）滑移解理机制
位错运动T排列成小角度晶界T部分晶界被阻碍T产生拉应力T微裂纹
2.裂纹的扩展：根据格里菲斯表达式来解释_____
2E Y
解理断裂的影响因素
1?试验温度T J,裂纹尖端塑性变形区裂纹扩展阻力解理断裂发生的容易程度上升;
2?应变速率fT解理断裂发生的容易程度f ；
3.hcp、bcc类型金属、合金易发生解理断裂，fee类型金属、合金不易发生解理断裂（滑移
系）；
4?晶粒尺寸f发生解理断裂的可能性f;
5?显微组织不同，解理断裂路径不同。断口形貌不同；
6?第二相粒子越粗大越容易发生解理断裂。
准解理断裂宏观特征：宏观断口较平整，少或无宏观塑性变形，结晶状小刻面，亮但不发光，较明显的放射状花样
解理断裂与准解理断裂的区别:
第五章
疲劳断裂：
1.定义：由于交变应力或循环载荷作用下的脆断。
2?分类：（1）按负载和环境条件分类：高周疲劳，低周疲劳，接触疲劳，热疲劳，腐蚀疲劳。
（2）依载荷类型特点分类：弯曲疲劳，轴向疲劳，扭转疲劳。疲劳断裂的一般特征：
（1 ）断裂应力比静载下的抗拉强度，屈服强度低，断裂前无明显塑性变形，是低应力脆断破坏现象。
（2）疲劳断裂是损伤积累过程的结果，是与时间相关的破坏方式。它包括裂纹萌生、扩展和失稳断裂三个阶段。
（3）工程构件对疲劳抗力比对静载荷要敏感得多。
（4 ）微观上一般是穿晶断裂，也属一种脆性穿晶。疲劳裂纹的萌生和扩展：
1.萌生：表面（次表面，内部）
2.扩展：第一阶段裂纹起源于材料表面，向内部扩展，扩展速度慢。
第二阶段断面与拉伸轴垂直，凹凸不平。扩展途径为穿晶，扩展速度快。（显微特征：疲劳辉纹）
疲劳断口形貌特征:
1疲劳源：光滑、细洁扇形小区域。位于材料表面、次表面或者内部。
2裂纹扩展区
形状：一条条同心的圆弧
颜色：因为氧化或者腐蚀，成黑色或褐色
变化规律：年轮间距小，表示裂纹扩展慢，材料韧性好
3瞬断区
形貌：具有断口三要素（放射区、剪切唇）的特征
对于塑性材料，断口为纤维状，暗灰色
对于脆性材料，断口为结晶状瞬断区面积越大，越靠近中心部位，工件过载程度越大；反之越小。疲劳辉纹与疲劳条纹（贝纹线）的区别：贝纹线：宏观特征因交变应力幅度变化或载荷停歇造成的。辉纹：微观特征，是一次交变应力循环裂纹尖端钝化形成的。辉纹四要素：
1 ?辉纹相互平行且垂直于裂纹局部扩展方向。
2 ?辉纹间距随应力强度因子振幅而变化。
3.辉纹个数等于负载循环次数
4. 通常断面上的一组辉纹是连续的，相邻断面上的辉纹不
连续。
疲劳辉纹：
1.形成机理：裂纹扩展的连续模型和不连续模型。
2.类型：韧性辉纹，脆性辉纹
3.产生的必要条件：（1 ）张开型平面应变，即正断时才出现（ 2 ）延性材料比较容易出现
（3）真空中不出现辉纹
影响疲劳断口形貌的因素：
1载荷类型与应力大小2材质3晶界4夹杂物或第二相5环境介质。
腐蚀疲劳：
1定义：材料在循环应力和腐蚀介质共同作用下产生的断裂。
2裂源：材料的腐蚀坑或表面缺陷部位。
3特征：（1）多起源于腐蚀坑处或表面缺陷部位，为多源疲劳
（2 ）断口上具有较模糊的疲劳辉纹
（3）断口上具有沿晶断裂形貌，也可能有穿晶断口形貌
（4）断口中二次裂纹较多
第七章环境
应力腐蚀断裂：拉应力和腐蚀介质联合作用的低应力脆断
弓I起表面膜局部断裂的原因：环境因素，冶金因素，力学因素，机械破损。
蠕变：金属长时间在恒应力，恒温作用下，慢慢产生塑性变形的现象。（蠕变断裂为沿晶断裂）
第六章
环境断裂：金属材料在腐蚀介质和温度环境等条件影响下产生的沿晶或穿晶低应力脆断现象应力腐蚀断裂断裂过程：裂纹的形成、裂纹的扩展
氧化膜破坏-腐蚀坑形成-应力腐蚀裂纹萌生和亚临界扩展-机械失稳破坏引起表面氧化膜局部破裂的因素：
环境因素、冶金因素、力学因素、机械破损
SCC断口形貌特征：
1.宏观：（1）呈现脆性特征（2）多源，裂纹形成区成暗色或灰黑色（3）最终断裂区具有
金属光泽，常有放射性花样或人字纹。
2.微观：沿晶断口，晶面有撕裂脊等
SCC影响因素和预防措施：
1.影响因素：应力、环境介质、成分、热处理工艺
2.预防措施：降低应力、表面处理、改变腐蚀介质、选材、电化学保护氢脆的分类及其宏微观形貌特征：
分为内部氢脆和环境氢脆
内部氢脆形貌特征：1宏观：白点（发裂白点、鱼眼型白点）
2微观：穿晶解理断口或准解理断口
环境氢脆形貌特征：1宏观：与脆性断口相似
2微观：沿晶断口和准解理断口
SCC与氢脆的关系
1联系：通常共同存在，形貌也相似
2区别：（1）电化学反应：SCC为阳极溶解控制过程，氢脆为阴极反应控制过程
（2）裂源：SCC从表面开始，裂纹分叉；氢脆从次表面或内部开始，裂纹基本不分叉影响氢脆外部因素：温度、氢浓度、置放时间
蠕变
可由蠕变曲线描述，一般分为三个阶段：
1初始蠕变阶段（蠕变速率随时间不断降低）
2稳态蠕变阶段（蠕变速率保持不变）
3加速蠕变阶段（蠕变速率随时间加快直至断裂）材料蠕变变形机理
主要有位错滑移、原子扩散、晶界滑动
按照断裂时塑性变形量大小的顺序，可将蠕变断裂分为如下三个类型：
沿晶蠕变断裂（高温、低应力）、穿晶蠕变断裂（高应力）、延缩性断裂（高温）沿晶断裂：
类型：韧性沿晶断裂、脆性沿晶断裂
产生的原因：1脆性沉淀相沿晶界析出2晶界弱化3环境4热应力5晶体粗大断口宏观形貌特征：结晶状、冰糖快状、灰色石状
第七章
断裂形式：
1按裂纹产生部位：表面开裂、内部开裂
2按塑性加工方式：轧制开裂、挤压开裂、锻造开裂
断裂原因：
1塑性变形不均匀
2铸锭质量差
3加工工艺不合理失效分析的一般程序：
外部观察一试验检查一综合分析
管道腐蚀
[日期：2010-08-16] 来源：中国路桥防水网作者：admin 由于腐蚀的危害性十分大，为了搞好防腐蚀工作，作为防腐施工的技术人员和工人对材料受到腐蚀的起因、原理等应进一步加深了解，以便合理地选择防腐蚀的方法。 一、腐蚀 腐蚀是指材料在环境的作用下引起的破坏或变质。这里所说的材料包括金属材料和非金属材料。 金属的腐蚀是指金属和周围介质发生化学或电化学作用而引起的破坏。有时还伴随有机械、物理和生物作用。 非金属腐蚀是指非金属材料由于直接的化学作用（如氧化、溶解、溶胀、老化等）所引起的破坏。 这里应当指出，单纯的机械磨损和破坏不属于腐蚀的范畴。 二、腐蚀分类 腐蚀在这里指金属腐蚀，金属腐蚀的分类方法很多。通常是根据腐蚀机理、腐蚀破坏的形式和腐蚀环境等几个方面来进行分类。 （1）按腐蚀机理分类从腐蚀机理的角度来考虑，金属腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。 1 化学腐蚀金属的化学腐蚀是指金属和纯的非电解质直接发生纯化学作用而引起的金属破坏，在腐蚀过程中没有电流产生。例如，铝在纯四氯化碳和甲烷中的腐蚀，镁、钛在纯甲醇中的腐蚀等等，都属于化学腐蚀。实际上单纯的化学腐蚀是很少见的，原因是在上述的介质中，往往都含有少量的水分，而使金属的化学腐蚀转变为电化学腐蚀。 2电化学腐蚀金属的电化学腐蚀是指金属和电解质发生电化学作用而引起金属的破坏。它的主要特点是：在腐蚀过程中同时存在两个相对独立的反应过程———阳极反应和阴极反应，并有电流产生。例如，钢铁在酸、碱、盐溶液中的腐蚀都属于电化学腐蚀。金属的电化学腐蚀是最普遍的一种腐蚀现象，电化学腐蚀造成的破坏损失也是最严重的。 （2）按腐蚀破坏的形式分类金属腐蚀破坏的形式多种多样，但无论哪种形式，腐蚀一般都从金属表面开始，而且伴随着腐蚀的进行，总会在金属表面留下一定的痕迹，即腐蚀破坏的形式。可以通过肉眼、放大镜或显微镜等进行观察分析。根据腐蚀破坏的形式，可将金属腐蚀分为全面腐蚀和局部腐蚀两大类。 1 全面腐蚀金属的全面腐蚀亦称为均匀腐蚀，是指腐蚀作用以基本相同的速度在整个金属表面同时进行。如碳钢在强酸、强碱中发生的腐蚀一般都是全面腐蚀。由于这种腐蚀可以根据各种材料和腐蚀介质的性质，测算出其腐蚀速度，这样就可以在设计时留出一定的腐蚀裕量。所以，全面腐蚀的危害一般是比较小的。
金属断口机理及分析资料报告
名词解释 延性断裂：金属材料在过载负荷的作用下，局部发生明显的宏观塑性变形后断裂。 蠕变：金属长时间在恒应力，恒温作用下，慢慢产生塑性变形的现象。 准解理断裂：断口形态与解理断口相似，但具有较大塑性变形（变形量大于解理断裂、小于延性断裂）是一种脆性穿晶断口 沿晶断裂：裂纹沿着晶界扩展的方式发生的断裂。 解理断裂：在正应力作用下沿解理面发生的穿晶脆断。 应力腐蚀断裂：拉应力和腐蚀介质联合作用的低应力脆断 疲劳辉纹：显微观察疲劳断口时，断口上细小的，相互平行的具有规则间距的，与裂纹扩展方向垂直的显微条纹。 正断：断面取向与最大正应力相垂直（解理断裂、平面应变条件下的断裂） 韧性：材料从变形到断裂过程中吸收能量的大小，是材料强度和塑性的综合反映。 冲击韧性：冲击过程中材料吸收的功除以断的面积。 位向腐蚀坑技术：利用材料腐蚀后的几何形状与晶面指数之间的关系研究晶体取向，分析断 裂机理或断裂过程。 河流花样：解理台阶及局部塑性变形形成的撕裂脊线所组成的条纹。其形状类似地图上的河 流。 断口萃取复型：利用AC 纸将断口上夹杂物或第二相质点萃取下来做电子衍射分析确定这些 质点的晶体结构。 氢脆：金属材料由于受到含氢气氛的作用而引起的低应力脆断。 卵形韧窝：大韧窝在长大过程中与小韧窝交截产生的。 等轴韧窝：拉伸正应力作用下形成的圆形微坑。 均匀分布于断口表面，显微洞孔沿空间三 维方向均匀长大。 第一章 断裂的分类及特点 1.根据宏观现象分：脆性断裂和延伸断裂。 脆性断裂裂纹源：材料表面、部的缺陷、微裂纹；断口：平齐、与正应力相垂直 ，人字纹或放射花纹。延性断裂裂纹源：孔穴的形成和合并;断口：三区，无光泽的纤维状，剪切面断裂、与拉伸轴线成45o . 2.根据断裂扩展途分：穿晶断裂与沿晶断裂。 穿晶断裂：裂纹穿过晶粒部、可能为脆性断裂也可 能是延性断裂； 沿晶断裂：裂纹沿着晶界扩展，多属脆断。应力腐蚀断口，氢脆断口。 3根据微观断裂的机制上分：韧窝、解理（及准解理）、沿晶和疲劳断裂 4根据断面的宏观取向与最大正应力的交角分：正断、切断 正断：断面取向与最大正应力相垂直（解理断裂、平面应变条件下的断裂） 切断：断面取向与最大切应力相一致，与最大应力成45o交角（平面应力条件下的撕裂） 根据裂纹尖端应力分布的不同，主要可分为三类裂纹变形： 裂纹开型、边缘滑开型（正向滑开型）、侧向滑开型（撒开型） 裂纹尺寸与断裂强度的关系 Kic ：材料的断裂韧性，反映材料抗脆性断裂的物理常量（不同于应力强度因子，与K 准则 相似） a Y K c c πσ?=1
材料科学及工程(金属材料科学及工程)
材料科学与工程(金属材料科学与工程) Materials Science & Engineering (Metallic Materials Science & Engineering） 专业代码：080205 学制：4年 Speciality Code: 080205 Schooling Years：4 years 培养目标： 培养具有良好素质，德智体全面发展的材料科学与工程面的高级工程技术人才。 目标1：（扎实的基础知识）培养学生掌握扎实的材料科学与工程学科的基础知识，特别是金属材料的成分—加工—组织—性能之间的关系，掌握各种材料的表征法及应用，掌握材料设计、制备、加工、检测和评价等面的先进理论和法。 目标2：（解决问题能力）培养学生能够创造性地利用材料科学与工程基本原理和法解决研发和工业生产中遇到的问题。 目标3：（团队合作与领导能力）培养学生在团队中的沟通和合作能力，进而能够具备材料科学与工程领域的管理能力。 目标4：（工程系统认知能力）使学生认识到材料科学与工程在国民经济以及科学技术领域中所起的重要作用，并通过学习和实践成为解决与材料有关的理论与实际问题的人才。 目标5：（专业的社会影响评价能力）培养学生正确看待材料选择、设计和应用对人们日常生活、工商业的经济结构以及人类健康所产生的潜在影响。 目标6：（全球意识能力）培养学生能够在全球化的环境里保持清晰意识，有竞争力地、负责任地行使自己的职责。 目标7：（终身学习能力）培养具有良好素质，德智体全面发展的材料科学与工程面的高级工程技术人才。学生毕业后既能从事各种传统材料、先进材料、特殊新材料的研制开发与应用，又能从事与制造、信息、汽车、生物、能源等领域和行业相关材料的工程设计及生产管理，具备终身学习的能力。 Educational Objectives: To become advanced engineering and technical personnel with good quality, comprehensive physical and moral qualities in the aspect of materials science and engineering.The students should be able to reach the following goals upon the completion of the degree program: Objective 1:[Foundations] To gain a solid understanding of the fundamental knowledge of materials science and engineering discipline, in particular of the
管道材料选用浅谈
浅谈管道材料的选用 合理选择管道材料是材控专业的主要任务。本文共分两大部分：材料和管道元件。在第一部分中，重点介绍了黑色金属；在第二部分中，主要针对国内现状，讨论了管子、管件、法兰、垫片、紧固件、阀门等管道元件的选用问题。 一概述 管道是装置重要组成部分，它犹如人体内的血管，起着非常重要的作用。装置能否正常生产与管道是否正常工作关系密切。有资料表明，石化行业中发生的事故造成停车、人身伤亡、财产损失等，有近一半是由于管道出现问题造成的。另外，管道费用约占装置投资的10~30%，对总投资起着举足轻重的影响。而管道是由管道元件组成的，由此可见，合理选择管道元件，就显得尤为重要。但由于涉及的因素较多，比较复杂，所以一直是材料设计人员的重要研究问题。本文就这一问题谈一点个人的体会和看法。由于本人的理论水平和实际经验等方面的原因，文中的错误和不妥之处一定不少，敬请领导批评指正。 二材料 鉴于篇幅有限，一下主要讨论黑色金属，对非金属及补里也作一简单介绍，不讨论有色金属。（一） 黑色金属 1 铸铁 铸铁由于铸造性能与切削性能好，而且成本低，虽然它的机械强度比钢差，但在低压管道上一直广泛应用。例如，在渭河化肥厂合成氨装置中，日本宇部公司在冷却水、饮用水、低压（≤0.34Mpa）蒸汽、仪表空气等介质的管系中，全部闸阀、截止阀、止回阀、碟阀、球阀等采用铸铁。国内公用工程管道所用阀门与弯头、三通等管件也一直采用铸铁。但由于国内铸铁阀门大多数是由中小企业生产，质量低劣，目前，除少数介质（如浓硫酸、浓硝酸、仪表空气等）外，大多数工艺介质管道元件都不采用铸铁。本人认为，如果我们与阀门厂加强合作，在设计上提出详细的合理的技术要求，对D类流体[非易燃和无毒流体，设计压力 ≤10.5Kgf/cm2，设计温度：-29~186℃。（注1）]管道元件可以采用铸铁，以降低工程投资，增加经济效益。
金属的断裂条件及断口
金属的断裂条件及断口 金属在外加载荷的作用下，当应力达到材料的断裂强度时，发生断裂。断裂是裂纹发生和发展的过程。 1. 断裂的类型 根据断裂前金属材料产生塑性变形量的大小，可分为韧性断裂和脆性断裂。韧性断裂：断裂前产生较大的塑性变形，断口呈暗灰色的纤维状。脆性断裂：断裂前没有明显的塑性变形，断口平齐，呈光亮的结晶状。韧性断裂与脆性断裂过程的显著区别是裂纹扩散的情况不同。 韧性断裂和脆性断裂只是相对的概念，在实际载荷下，不同的材料都有可能发生脆性断裂；同一种材料又由于温度、应力、环境等条件的不同，会出现不同的断裂。 2. 断裂的方式 根据断裂面的取向可分为正断和切断。正断：断口的宏观断裂面与最大正应力方向垂直，一般为脆断，也可能韧断。切断：断口的宏观断裂面与最大正应力方向呈45°，为韧断。 3. 断裂的形式 裂纹扩散的途径可分为穿晶断裂和晶间断裂。穿晶断裂：裂纹穿过晶粒内部，韧断也可为脆断。晶间断裂：裂纹穿越晶粒本身，脆断。
机器零件断裂后不仅完全丧失服役能力，而且还可能造成不应有的经济损失及伤亡事故。断裂是机器零件最危险的失效形式。按断裂前是否产生塑性变形和裂纹扩展路径做如下分类。 韧性断裂的特征是断裂前发生明显的宏观塑性变形，用肉眼或低倍显微镜观察时，断口呈暗灰色纤维状，有大量塑性变形的痕迹。脆性断裂则相反，断裂前从宏观来看无明显塑性变形积累，断口平齐而发亮，常呈人字纹或放射花样。 宏观脆性断裂是一种危险的突然事故。脆性断裂前无宏观塑性变形，又往往没有其他预兆，一旦开裂后，裂纹迅速扩展，造成严重的破坏及人身事故。因而对于使用有可能产生脆断的零件，必须从脆断的角度计算其承载能力，并且应充分估计过载的可能性。. 金属材料产生脆性断裂的条件 （1）温度任何一种断裂都具有两个强度指标，屈服强度和表征裂纹失稳扩散的临界断裂强度。温度高，原子运动热能大，位错源释放出位错，移动吸收能量；温度低反之。 （2）缺陷材料韧性裂纹尖端应力大，韧性好发生屈服，产生塑性变形，限制裂纹进一步扩散。裂纹长度裂纹越长，越容易发生脆性断裂。缺陷尖锐程度越尖锐，越容易发生脆性断裂。 （3）厚度钢板越厚，冲击韧性越低，韧-脆性转变温度越高。原因：（A）越厚，在厚度方向的收缩变形所受到的约束作用越大，
金属材料基础知识
金属材料及处理工艺基础知识 一、金属材料分类: 金属材料的分类有多种方式，有按照密度分的，价格分的…常用的是分类是把金属材料分成黑色金属和有色金属两大类。 1.黑色金属：通常指铁，锰、铬及它们的合金。常用的黑色材料为钢铁。其又分为三类：纯铁，钢，铸铁。 纯铁：其主要由Fe组成的，含C量在0.0218％以下，工业中很少用； 钢：含C量在0.0218%-2.3%之间的铁碳合金（不加其他元素的称碳素钢，加入其他合金元素的称合金钢）。其又可以按照成分分类（碳素钢，合金钢），用途分类（轴承钢，不锈钢，工具钢，模具钢，弹簧钢，渗碳用钢，耐磨钢，耐热钢…），品质分类（普通钢，优质钢，高级优质钢），成形方式分类（锻钢，铸钢，热轧钢，冷拉钢），形式分类（板材，棒材，管材，异形钢等）等等。 铸铁：含C量在2.3％-6.69％之间的铁碳合金成为铸铁。按石墨的形态其又可以分为灰铸铁，球墨铸铁，蠕墨铸铁等，石墨的不同形态和基体的配合而具有不同的性能。 2.有色金属：又称非铁金属，指除黑色金属外的金属和合金，如铜、锡、铅、锌、铝、镍锰以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等。 二、金属材料的使用性能及指标 金属材料常用的性能指标有力学性能和物理性能。 1.力学性能：金属材料在外力作用下表现出来的各种特性，如弹性、塑性、韧性、强度、硬度等。 强度:金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。屈服强度、抗拉强度是极为重要的强度指标，是金属材料选用的重要依据。强度的大小用应力来表示，即用单位面积所能承受的载荷(外力)来表示，常用单位为MPa。 屈服强度：金属试样在拉力试验过程中，载荷不再增加，而试样仍继续发生变形的现象，称为“屈服”。产生屈服现象时的应力，即开始产生塑性变形时的应力，称为屈服点，用符号σs表示，单位为MPa。一般的，材料达到屈服强度，就开始伴随着永久的塑性变形，因此其是非常重要的指标。 抗拉强度：金属试样在拉力试验时，拉断前所能承受的最大应力，用符号σb表示，单位为MPa。 塑性：金属材料在外力作用下产生永久变形(去掉外力后不能恢复原状的变形)，但不会被破坏的能力。 弹性：金属材料在外力作用下抵抗塑性变形的能力(去掉外力后能恢复原状的变形)。 伸长率：金属在拉力试验时，试样拉断后，其标距部分所增加的长度与原始
常用金属管道材料
2 2. .材 材料 料 ? 金 金属 属材 材料 料 , ( (非 非金 金属 属材 材料 料) ) ? 铁 铁基 基材 材料 料, ( (有 有色 色 ) ) ? 钢 钢 , ( (铸 铸铁 铁) ) ? 承 承压 压件 件用 用钢 钢 , ,( (结 结构 构件 件) 2 2. .1 管 管道 道元 元件 件用 用钢 钢的 的分 分类 类 ? 碳 碳钢 钢, ,低 低合 合金 金高 高強 強度 度用 用钢 钢— —强 强度 度钢 钢 ? C C r r - -M M o o 合 合金 金钢 钢— —? ?热 热強 強钢 钢, ,抗 抗氢 氢钢 钢 ? 低 低温 温钢 钢 ? 不 不锈 锈钢 钢 ? F F e e - -C C r r - -N N i i 合 合金 金和 和N N i i 基 基合 合金 金 ? 铝 铝, ,铜 铜, ,钛 钛合 合金 金 2 2. .2 2碳 碳钢 钢, ,低 低合 合金 金高 高強 強度 度用 用钢 ① ①強 強度 塑 塑性 性, 韌 韌性 性, 可 可焊 焊性 性, 工 工艺 艺性 性能 ② ②含 含碳 碳量 低 低碳 碳, 中 中碳 碳, 高 高碳 ③ ③合 合金 金元 元素 素添 添加 加 M M n n , ,V V , ,N N b b , ,T T i i , , ? ?? ?? ?? ?? ?? 残 残余 余元 元素 碳 碳当 当量 量 C C + +M M n n ／ ／6 6+ +( (C C r r + +M M o o + +V V ) )／ ／5 5+ ( (N N i i + +C C u u ) )／ ／1 15 ④ ④脱 脱氧 沸 沸腾 腾钢 钢( S S i i ≤ ≤0 0. .0 07 7) ), ,半 半镇 镇静 静钢 钢( S S i i ≤ ≤0 0. .1 17 7) 镇 镇静 静钢 钢( S S i i ≥ ≥0 0. .1 12 2) ), ,真 真空 空脱 脱氧 氧, ,铝 铝脱 脱氧 ⑤ ⑤优 优质 质钢 钢与 与普 普通 通结 结构 构钢 钢 S S , ,P P ≤ ≤0 0. .0 03 35 ⑥ ⑥晶 晶粒 粒度 粗 粗晶 晶粒 粒 , 细 细晶 晶粒 粒( (≥ ≥5 5级 级, ,或 或总 总铝 铝≥ ≥0 0. .0 02 2% %) ⑦ ⑦材 材料 料交 交货 货( (使 使用 用) )状 状态 态和 和热 热处 处理 热 热轧 轧, A A , N N , N N + +T T , Q Q + +T T , P P W W H H T T , 控 控制 制轧 轧制 ⑧ ⑧生 生産 産和 和加 加工 工型 型式 热 热轧 轧, ,冷 冷轧 轧, ,冷 冷拉 拉, ,锻 锻造 造, ,铸 铸造 造, 热 热加 加工 工, ,冷 冷加 加工 工, ,机 机加 加工 焊 焊接 接, 热 热处 处理 ⑨ ⑨强 强度 度等 等级 ⑩ ⑩管 管道 道工 工程 程中 中的 的应 应用 用
常用金属材料汇总
液位 计、压力 管道、化 工设备的 常用金属 材料 2007-08-0 3 10:01:49 常用金属材料 介绍压力管道中常用的金属材料的分类、特点、用途和表示方法 金属材料:黑色金属：通常指铁和铁的合金 有色金属：指铁及铁合金以外的金属及其合金。 黑色金属根据它的元素组成和性能特点分为三大类,即铸铁、碳素钢及合金钢。 1铸铁 铸铁：含碳量大于2.06％的铁碳合金。 ◆真正有工业应用价值的铸铁其含碳量一般为2.5%~6.67%。 ◆铸铁的主要成分除铁之外,碳和硅的含量也比较高。由于铸铁中的含碳量较 高,使得其中的大部分碳元素已不再以Fe3C化合物存在,而是以游离的石墨存 在。 性能特点：是可焊性、塑性、韧性和强度均比较差,一般不能锻,但它却具有优 良的铸造性、减摩性、切削加工性能,价格便宜。 用途：常用作泵机座、低压阀体等材料；地下低压管网的管子和管件。 根据铸铁中石墨的形状不同将铸铁分为灰口铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁。 1.1灰口铸铁：石墨以片状形式存在于组织中的铸铁称之为灰口铸铁。 ◆灰口铸铁浇铸后缓冷得到的组织为铁素体和游离石墨共存,断口呈灰色，灰 口铸铁也因此而得名。灰口铸铁的各项机械性能均较差,工程上很少使用。 1.2可锻铸铁：经过长时间石墨化退火,使石墨以团絮状存在于铸铁组织中,此 类铸铁称为可锻铸铁。 性能特点：强度、塑性、韧性均优于灰口铸铁，其延伸率可达12%；但可锻铸 铁制造工艺复杂,价格比较高。 ◆由于可锻铸铁具有一定的塑性,故"可锻"的名称也由此而出,其实它仍为不 可锻。 用途：可锻铸铁在工程上常用作阀门手轮以及低压阀门阀体等。 根据断面颜色或组织的不同,可锻铸铁又分为黑心可锻铸铁、白心可锻铸铁和 珠光体可锻铸铁三种。常用的是黑心可锻铸铁。 1.3球墨铸铁：是通过在浇注前向铁水中加入一定量的球化剂进行球化处理, 并加入少量的孕育剂以促进石墨化,在浇注后直接获得具有球状石墨结晶的铸
金属材料性能知识大汇总(超全)
金属材料性能知识大汇总 1、关于拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线的问题 低碳钢的应力－应变曲线 a、拉伸过程的变形：弹性变形，屈服变形，加工硬化（均匀塑性变形），不均匀集中塑性变形。 b、相关公式：工程应力σ=F/A0；工程应变ε=ΔL/L0；比例极限σP；弹性极限σ ε；屈服点σS；抗拉强度σb；断裂强度σk。 真应变e=ln(L/L0)=ln(1+ε) ；真应力s=σ(1+ε)= σ*eε指数e为真应变。 c、相关理论：真应变总是小于工程应变，且变形量越大，二者差距越大；真应力大于工程应力。弹性变形阶段，真应力—真应变曲线和应力—应变曲线基本吻合；塑性变形阶段两者出线显著差异。
2、关于弹性变形的问题 a、相关概念 弹性：表征材料弹性变形的能力 刚度：表征材料弹性变形的抗力 弹性模量：反映弹性变形应力和应变关系的常数，E=σ/ε；工程上也称刚度，表征材料对弹性变形的抗力。 弹性比功：称弹性比能或应变比能，是材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力，评价材料弹性的好坏。 包申格效应：金属材料经预先加载产生少量塑性变形，再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。 滞弹性：（弹性后效）是指材料在快速加载或卸载后，随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。 弹性滞后环：非理想弹性的情况下，由于应力和应变不同步，使加载线与卸载线不重合而形成一封闭回线。 金属材料在交变载荷作用下吸收不可逆变形功的能力，称为金属的循环韧性，也叫内耗 b、相关理论： 弹性变形都是可逆的。 理想弹性变形具有单值性、可逆性，瞬时性。但由于实际金属为多晶体并存在各种缺陷，弹性变形时，并不是完整的。 弹性变形本质是构成材料的原子或离子或分子自平衡位置产生可逆变形的反映
GC1管道材料的选用
GC1管道材料的选用 1 、等级的设置 鉴于GC1管道的特殊性，在设计时应将介质性质、设计条件、选材等相同的GC1 级类介质管线单独设置等级。避免将价格高的管道材料用于普通的介质管线上造成不必要的浪费 2 、管材标准的选用 在TSG D0001 的表1 中规定了一些管材标准用于GC1 级介质的要求，设计时应执行该表中的各项要求。
表列的不锈钢焊接钢管标准，建议不要选HG/T20537，一是因为该标准年份比 较久远，在冶金、焊接、检测技术日新月异的今天，标准中一些要求从技术角 度上来讲已经落后；另一原因是，对比GB/T12771-2008 标准，该标准的使用 范围小，可生产的钢管材质也较少。所以设计时多选用GB/T12771。 表1 中规定GB/T8163、GB3087、GB/T9711.1 不能被用于GC1 类介质管线，但在其注释7 中有补充说明：经过逐根超声检测并达到合格要求的，允许用于设计压力≤4.0Mpa 的本规程A1.1(1)规定的管道。 这条注释有别于GB/T20 01.2 中的要求的，这与两个标准的生效年份有关。规范之所以对这三个标准的管材使用有限制，主要因为这三个标准中的管材在生产制造、检验、试验方面的要求较低，用于GC1 级管线，会存在一定的风险。设计时，需综合考虑管材的经济性和安全性，做最优选用。 目前GB/T9711 系列标准已升版为GB/T9711-2017。新版中，钢管等级PSL1 对 应的是原GB/T9711.1 中的管材，PSL2对应的是原GB/T9711.2 中的管材。在《全国压力管道设计审批人员培训教材》第三版中，对GB/T9711 的使用限制 与附表1 中对GB/T9711.1 的规定是相同的。选用该标准时，需注意其不允许 使用的范围。 GB/T9948-2013、GB/T6479-2013 和GB/T5310-2017 用于GC1 级无缝管线是可选的。从这三个标准各自的名称可以看出它们的使用范围的侧重。另外还应注意标准中的一些特有的要求， 比如：只有GB6479 对优质碳素钢的低温冲击试验有规定；而在GB9948-2013 中有晶间腐蚀试验的要求和钢管用于含H2S 环境的补充技术要求。GB5310 是专门为锅炉用钢管而设置的标准，因此多用于蒸汽及其凝液管线上。
浅论管道材料的选用
浅谈管道材料的选用 ? 合理选择管道材料是材控专业的主要任务。本文共分两大部分：材料和管道元件。在第一部分中，重点介绍了黑色金属;在第二部分中，主要针对国内现状，讨论了管子、管件、法兰、垫片、紧固件、阀门等管道元件的选用问题。 一概述 ?管道是装置重要组成部分,它犹如人体内的血管,起着非常重要的作用。装置能否正常生产与管道是否正常工作关系密切。有资料表明，石化行业中发生的事故造成停车、人身伤亡、财产损失等，有近一半是由于管道出现问题造成的。另外，管道费用约占装置投资的10~3０％,对总投资起着举足轻重的影响。而管道是由管道元件组成的，由此可见,合理选择管道元件,就显得尤为重要。但由于涉及的因素较多，比较复杂,所以一直是材料设计人员的重要研究问题。本文就这一问题谈一点个人的体会和看法。由于本人的理论水平和实际经验等方面的原因,文中的错误和不妥之处一定不少,敬请领导批评指正。 二材料 ?鉴于篇幅有限，一下主要讨论黑色金属,对非金属及补里也作一简单介绍,不讨论有色金属。?(一） 黑色金属?１铸铁?铸铁由于铸造性能与切削性能好,而且成本低，虽然它的机械强度比钢差,但在低压管道上一直广泛应用。例如，在渭河化肥厂合成氨装置中，日本宇部公司在冷却水、饮用水、低压（≤０.３4Mｐa)蒸汽、仪表空气等介质的管系中，全部闸阀、截止阀、止回阀、碟阀、球阀等采用铸铁。国内公用工程管道所用阀门与弯头、三通等管件也一直采用铸铁。但由于国内铸铁阀门大多数是由中小企业生产，质量低劣，目前,除少数介质（如浓硫酸、浓硝酸、仪表空气等）外，大多数工艺介质管道元件都不采用铸铁。本人认为,如果我们与阀门厂加强合作,在设计上提出详细的合理的技术要求,对Ｄ类流体[非易燃和无毒流体，设计压力≤10.5Kｇf/cm2,设计温度:-29~１86℃。(注1）]管道元件可以采用铸铁,以降低工程投资,增加经济效益。?2碳钢?碳钢是现代工业中使用最广泛的金属材料之一,在石化工业上也不例外。之所以如此,主要是由于碳钢具有优良的机械性能和工艺性能。作为管道材料,常用的有10号钢,20号钢,Q235-A等。?需要说明的是，由于碳钢在800℉（４27℃)以上会引起石墨化现象,致使机械性能降低,所以，在AＮＳI/ASMＥＢ3１．3中规定A53－A,Ａ53-Ｂ，Ａ106-Ａ，A1０6-Ｂ等碳钢材料的使用上限为８00℉。在国内,各行业规定不
几种新型金属材料
几种新型金属材料 （1）形状记忆合金 形状记忆合金是在60年代初期发现的，它是一种特殊的合金，有一种不可思议的性质，即使把它揉成一团，一旦达到一定温度，它便能在瞬间恢复到原来的形状。由镍和钛组成的合金具有记忆能力，称为NT合金。 首先将预先加工成某一形状的这种NT合金，在300℃～1000℃高温下热处理几分钟至半小时，这样NT合金就会记忆住被加工成的形状。以后在室温下无论形状怎样变化，一旦将它的温度升至一定温度时，它就会恢复成原来被加工成的形状。 形状记忆合金的结构尚未完全探明，为什么金属会记住某些固定形状的问题也还没有完全搞清楚。据科学家推测，金属的结晶状态，在被加热时和冷却时是不同的，虽然外表没有变化，然而在一定温度下，金属原子的排列方式会发生突变，这称为“相变”。能引起记忆合金形状改变的条件是温度。分析表明，这类合金存在着一对可逆转变的晶体结构。如含有Ti和Ni各为50％的记忆合金，有两种晶体结构，一种是菱形的，另一种是立方体的，这两种晶体结构相互转变的温度是一定的。高于这一温度，它会由菱形结构转变为立方体结构；低于这一温度，又由立方体结构转变为菱形结构。晶体结构类型改变了，它的形状也就随之改变。 具有这种形状记忆效应的合金，除镍钛合金外，还先后发现铜-锌、金-镉、镍-铝等约20种合金，其中“记忆力”最好的是NT合金。 形状记忆合金的应用范围广泛，除了可用于温度控制装置、集成电路引线、汽车零件与机械零件外，由于其与生物体的相容性好、耐蚀性强，还可用于骨折部位的固定、人造心脏零件、牙齿矫正等医用材料。由于NT合金成本昂贵，目前正在研制廉价的铜系形状记忆合金。 （2）磁性材料 在许多过渡金属元素和它们的化合物中，由于有未成对的d电子存在，所以具有顺磁性，可以被磁场所吸引。Fe、Co、Ni等金属则具有铁磁性，铁磁性物质和顺磁性物质一样，也会被磁场所吸引，但磁场对铁磁性物质的作用力要比顺磁性物质大得多。同时，铁磁性的固体物质在磁场中被磁化以后就已经永磁化了，也就是说，在外加磁场不存在时仍保留磁性。而顺磁性物质只有在外加磁场存在时才表现出磁性。并不是所有含未成对电子的金
压力管道用材料基础知识(金属材料、非金属材料)
一、单选题【本题型共15道题】 1.根据TSG D0001-2009规定，奥氏体不锈钢在（）区间长期使用时，应采取适当的防护措施防止材料脆化。 ?A．500-850℃? ?B．450-800℃? ?C．520-900℃? ?D．540-900℃ 正确答案：[D] 用户答案：[D] ??得分：6.60 2.铬钼合金钢在（）区间长时间使用时，应当根据使用经验和具体情况提出适当的回火脆性防护措施。 ?A．400-500℃? ?B．350-450℃? ?C．400-550℃? ?D．410-550℃ 正确答案：[C] 用户答案：[C] ??得分：6.60 3.管道组成件所用材料采用国际标准或者国外标准，首次使用前，应对化学成份（）进行复验，并且进行焊接工艺评定，符合规定要求时，方可投入制造。 ?A．物理性能? ?B．力学性能? ?C．工艺性能? ?D．化学性能 正确答案：[B] 用户答案：[B] ??得分：7.60 4.TSG D0001-2009规定，灰铸铁和可锻铸铁用于可燃介质时，使用温度高于或者等于150℃，设计压力小于或者等于（）MPa。 ?A．1.6?
?B．2.0? ?C．1.0? ?D．1.2 正确答案：[C] 用户答案：[C] ??得分：6.60 5. 用于管道组成件的碳素结构钢的焊接厚度：沸腾钢.半镇静钢，厚度不得大于（）；A级镇静钢，厚度不得大于（）；B级镇静钢，厚度不得大于（）。 ?A．? ?B．? ?C．? ?D． 正确答案：[C] 用户答案：[C] ??得分：6.60 6.金属在外力作用下抵抗变形或断裂的能力，称为（）。 ?A．硬度? ?B．强度? ?C．韧性? ?D．塑形 正确答案：[A] 用户答案：[A] ??得分：6.60 7.奥氏体不锈钢使用温度高于540℃（铸件高于425℃）时，应当控制材料含碳量不低于（），并且在固溶状态下使用。 ?A．0.04%? ?B．0.03%? ?C．0.06%?
金属材料基础知识汇总
《金属材料基础知识》 第一部分金属材料及热处理基本知识 一，材料性能：通常所指的金属材料性能包括两个方面： 1，使用性能即为了保证机械零件、设备、结构件等能够正常工作，材料所应具备的性能，主要有力学性能（强度、硬度、刚度、塑性、韧性等），物理性能（密度、熔点、导热性、热膨胀性等）。使用性能决定了材料的应用范围，使用安全可靠性和寿命。 2，工艺性能即材料被制造成为零件、设备、结构件的过程中适应的各种冷、热加工的性能，如铸造、焊接、热处理、压力加工、切削加工等方面的性能。 工艺性能对制造成本、生产效率、产品质量有重要影响。 二，材料力学基本知识 金属材料在加工和使用过程中都要承受不同形式外力的作用，当达到或超过某一限度时，材料就会发生变形以至于断裂。材料在外力作用下所表现的一些性能称为材料的力学性能。 承压类特种设备材料的力学性能指标主要有强度、硬度、塑性、韧性等。这些指标可以通过力学性能试验测定。 1，强度金属的强度是指金属抵抗永久变形和断裂的能力。材料强度指标可以通过拉伸试验测出。抗拉强度σb和屈服强度σs是评价材料强度性能的两个主要指标。一般金属材料构件都是在弹性状态下工作的。是不允许发生塑性变形，所以机械设计中一般采用屈服强度σs作为强度指标，并加安全系数。2，塑性材料在载荷作用下断裂前发生不可逆永久变形的能力。评定材料塑性的指标通常用伸长率和断面收缩率。 伸长率δ=[（L1—L0）/L0]100% L0---试件原来的长度L1---试件拉断后的长度 断面收缩率φ=[（A1—A0）/A0]100% A0----试件原来的截面积A1---试件拉断后颈缩处的截面积 断面收缩率不受试件标距长度的影响，因此能够更可靠的反映材料的塑性。 对必须承受 强烈变形的材料，塑性优良的材料冷压成型的性能好。 3，硬度金属的硬度是材料抵抗局部塑性变形或表面损伤的能力。硬度与强度有一定的关系，一般情况下，硬度较高的材料其强度也较高，所以可以通过测试硬度来估算材料强度。另外，硬度较高的材料耐磨性也较好。 工程中常用的硬度测试方法有以下四种 （1）布氏硬度HB （2）洛氏硬度HRc（3）维氏硬度HV （4）里氏硬度HL 4，冲击韧性指材料在外加冲击载荷作用下断裂时消耗的能量大小的特性。 材料的冲击韧性通常是在摆锤式冲击试验机是测定的，摆锤冲断试样所作的功称为冲击吸收功。以Ak表示，Sn为断口处的截面积，则冲击韧性ak=Ak/Sn。 在承压类特种设备材料的冲击试验中应用较多。 三金属学与热处理的基本知识 1，金属的晶体结构--物质是由原子构成的。根据原子在物质内部的排列方式不同，可将物质分为晶体和非晶体两大类。凡内部原子呈现规则排列的物质称为晶体，凡内部原子呈现不规则排列的物质称为非晶体，所有固态金属都是晶体。 晶体内部原子的排列方式称为晶体结构。常见的晶体结构有：
金属断裂机理完整版
金属断裂机理 1 金属的断裂综述 断裂类型根据断裂的分类方法不同而有很多种，它们是依据一些各不相同的特征来分类的。 根据金属材料断裂前所产生的宏观塑性变形的大小可将断裂分为韧性断裂与脆性断裂。韧性断裂的特征是断裂前发生明显的宏观塑性变形，脆性断裂在断裂前基本上不发生塑性变形，是一种突然发生的断裂，没有明显征兆，因而危害性很大。通常，脆断前也产生微量塑性变形，一般规定光滑拉伸试样的断面收缩率小于5％为脆性断裂；大于5％为韧性断裂。可见，金属材料的韧性与脆性是依据一定条件下的塑性变形量来规定的，随着条件的改变，材料的韧性与脆性行为也将随之变化。 多晶体金属断裂时，裂纹扩展的路径可能是不同的。沿晶断裂一般为脆性断裂，而穿晶断裂既可为脆性断裂（低温下的穿晶断裂），也可以是韧性断裂（如室温下的穿晶断裂）。沿晶断裂是晶界上的一薄层连续或不连续脆性第二相、夹杂物，破坏了晶界的连续性所造成的，也可能是杂质元素向晶界偏聚引起的。应力腐蚀、氢脆、回火脆性、淬火裂纹、磨削裂纹都是沿晶断裂。有时沿晶断裂和穿晶断裂可以混合发生。 按断裂机制又可分为解理断裂与剪切断裂两类。解理断裂是金属材料在一定条件下（如体心立方金属、密排六方金属、合金处于低温或冲击载荷作用），当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面的穿晶断裂。解理面一般是低指数或表面能最低的晶面。对于面心立方金属来说（比如铝），在一般情况下不发生解理断裂，但面心立方金属在非常苛刻的环境条件下也可能产生解理破坏。 通常，解理断裂总是脆性断裂，但脆性断裂不一定是解理断裂，两者不是同义词，它们不是一回事。 剪切断裂是金属材料在切应力作用下，沿滑移面分离而造成的滑移面分离断裂，它又分为滑断（又称切离或纯剪切断裂）和微孔聚集型断裂。纯金属尤其是单晶体金属常发生滑断断裂；钢铁等工程材料多发生微孔聚集型断裂，如低碳钢拉伸所致的断裂即为这种断裂，是一种典型的韧性断裂。 根据断裂面取向又可将断裂分为正断型或切断型两类。若断裂面取向垂直于最大正应力，即为正断型断裂；断裂面取向与最大切应力方向相一致而与最大正应力方向约成45°角，为切断型断裂。前者如解理断裂或塑性变形受较大约束下的断裂，后者如塑性变形不受约束或约束较小情况下的断裂。
压力管道培训之材料3常用金属材料的基本限制条件
压力管道培训之材料 3 常用金属材料的基本限制条件.txt 什么叫乐观派？这个。。。。。。就象茶壶一样，屁股被烧得红红的，还有心情吹口哨。生活其实很简单，过了今天就是明天。一生看一个女人是不科学的，容易看出病来。本文由wangkui0574 贡献 doc 文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文件到本机查看。 压力管道材料部分 第三章 常用金属材料的基本限制 第 1 页共9页 3 常用金属材料的基本限制条件 3.1 一般限制条件3.1.1 满足操作条件的要求3.1.2 满足材料加工工艺和工业化生产的要求3.1.3 符合既使用又经济的要求 3.2 常用材料的应用限制 3.2.1 铸铁 3.2.2 普通碳素钢 3.2.3 优质碳素钢 3.2.4 铬钼合金钢3.3 常用材料的使用温度 压力管道材料部分 第三章 常用金属材料的基本限制 第 2 页共9页 3 常用金属材料的基本限制条件工程上的实际应用环境条件是十分复杂的, 不同的介质介质温度,介质压力等操作条件的组合,构成了无数个选材条件. 就常见的选材条件来说, 要想在这里逐一给出其选材结论是不现实的, 它也正是各个设计院或工程公司一直致力研究的问题. 在这里将换一种方式, 以材料为主体,应用金属理论,腐蚀理论以及工程理论来确定各种常用材料的使用限制条件. 工程上, 压力管道选材除了要确定材料牌号外, 还要确定材料标准, 因为不同的材料标准,对材料质量的要求是不一样的. 3.1 一般限制条件在进行工程材料选用时,首先应遵循下列一些原则. 3.1.1 满足操作条件的要求 a. 根据操作条件判断该管道是不是压力管道, 属于那一类压力管道. 不同类别的压力管道因其重要性不同, 发生事故带来的危害程度不同,故对材料的要求也不同.一般情况下, 高类别的压力管道（如一类压力管道）从材料的冶炼工艺到最终产品的检查试验都比低类别的压力管道要求高. b. 应考虑操作条件对材料的选择要求. 不同的材料对同一腐蚀介质的抗腐蚀性能是不相同的.在腐蚀环境中, 选用材料应避免灾难性的腐蚀形式（如应力腐蚀开裂）出现,而对均匀腐蚀,一般至少应限定在"耐腐蚀"级,即最高年腐蚀速率不超过0.5mm; c. 介质温度也是选用材料的一个重要参数. 因为温度的变化会引起材料的一系列性能变化, 如低温下材料的脆性, 高温下材料的石墨化, 蠕变等问题. 很多腐蚀形态都与介质温度有密切的关系,甚至是腐蚀发生的基本条件. 因此压力管道的选材应满足温度的限制条件. 压力管道材料部分 第三章 常用金属材料的基本限制 第 3 页共9页 3.1.2 满足材料加工工艺和工业化生产的要求a. 理想的材料应该是容易获得的, 即它应具有良好的加工工艺性,焊接性能等. 理想的材料应该是容易获得的, 即它应具有良好的加工工艺性, 焊接性能等例如,对于一些腐蚀环境, 选用碳钢和不锈钢复合制成的压力管道及其元件来代替纯不锈钢材料无疑是经济适用的, 但由于许多制造厂的复合工艺不过关, 使用中屡次出现问题, 从而给复合材料的应用带来了限制, 尤其是碳钢与0Cr13 的复合板材因现场焊接质量不容易保证, 以致工程上不敢使用或者说不敢大量使用它. b. 工程上的材料应用是系列化, 标准化的. 工程上的材料应用是系列化, 准化的. 工程上的材料应用是系列化它不 像在实验室中,可以做到少量, 理想化的材料应用. 将材料标准化, 系列化便于大规模生产, 减少材料品种,从而可以节约设计,制造, 安装, 使用等各环节的投入,同时也将大大降低生产成本. 所以工程上
工业金属管道设计规范
工业金属管道设计规范目录 1. 总则 2. 术语和符号 2.1 术语 2.2 符号 3. 设计条件和设计基准 3.1 设计条件 3.2 设计基准 4. 材料 4.1 一般规定 4.2 金属材料的使用温度 4.3 金属材料的低温韧性实验要求 4.4 材料的使用要求 5. 管道组成件的选用 5.1 一般规定 5.2 管子 5.3 弯管及斜接弯管 5.4 管件及支管连接 5.5 阀门 5.6 法兰 5.7 垫片 5.8 紧固件 5.9 管道组成连接结构选用要求 5.10 管道特殊件 5.11 非金属衬里的管道组件成件 6. 金属管道组成件耐压强度计算 6.1 一般规定 6.2. 直管 6.3 斜接弯管 6.4 支管连接的补强 6.5 非标准异径管 6.6 平盖 6.7 特殊法兰和盲板 7. 管径确定及压力损失计算 7.1 管径的确定 7.2 单相流管道压力损失 7.3 气液两相流管道压力损失 8. 管道的布置 8.1 地上管道
Ⅰ. 一般规定 Ⅱ. 管道的净空高度及净距 Ⅲ. 一般布置要求 Ⅳ. B类流体管道布置要求 Ⅴ. 阀门的布置 Ⅵ. 高点排气及低点排液的设置 Ⅶ. 放空口的位置 8.2. 沟内管道 8.3. 埋地管道 9. 金属管道的膨胀和柔性 9.1. 一般规定 9.2. 管道柔性计算的范围及方法 9.3. 管道柔性计算的基本要求 9.4. 管道的位移应力 9.5. 管道对设备或端点的作用力 9.6. 改善管道柔性的措施 10. 管道支吊架 10.1. 一般规定 10.2. 支吊架的设置及最大间距 10.3. 支吊架荷载 10.4. 材料和许用应力 10.5 支吊架结构设计及选用 11. 设计对组成件制造、管道施工及检验的要求 11.1. 一般规定 11.2. 金属的焊接 11.3. 金属的热处理 11.4. 检验 11.5. 试压 11.6. 其他要求 12. 隔热、隔声、消声及防腐 12.1. 隔热 12.2. 隔声和消声 12.3. 防腐及涂漆 13. 输送A1类和A2类流体管道的补充规定 13.1. A1类流体管道的补充规定 13.2. A2类流体管道的补充规定 14. 管道系统的安全规定 14.1 一般规定 14.2. 超压保护 14.3. 阀门 14.4 盲板 14.5. 排放 14.6. 其它要求 附录A 金属管道材料的许用应力
金属断口分析
《金属断口分析》 第一章金属的断裂 第一节断裂分类 失效形式：过大的弹性变形；塑性形变；断裂；材料变化。其中危害最大的是破裂特别是断裂。通过对断口形貌特征进行分析从而获得金属断裂机理。一，宏观脆性断裂与延伸断裂 从宏观上看，断裂分为脆性断裂和延性断裂 脆性断裂指以材料表面、内部的缺陷或是微裂纹为源，在较低的应力水平下（一般不超过材料的屈服强度），在无塑性变形或只有微小塑性变形下裂纹急速扩展。在多晶体中，断裂时沿着各个晶体的内部解理面产生，由于材料的各个晶体及解理面方向是变化的，因此断裂表面在外观上呈现粒状。脆性断裂主要沿着晶界产生，称为晶间断裂。其断口平齐。 延性断裂是在较大的塑性变形产生的断裂。它是由于断裂缓慢扩展而造成的。其断口表面为无光泽的纤维状。延性断裂经过局部的颈缩，颈缩部位产生分散的空穴，小空穴不断增加和扩大聚合成微裂纹。 二，穿晶断裂和沿晶断裂 依据裂纹扩展途径不同，断裂分为穿晶断裂和沿晶断裂，或二者兼有。 穿晶断裂是指裂纹穿过晶体内部的途径发生的；穿晶断裂可能是延性的，也可能是脆性的。若断裂是穿过晶体沿解理面断开，但无明显塑性变形为脆性断裂。若穿晶断裂时出现塑性变形则为延性断裂。 沿晶断裂指以裂纹沿着晶界扩展的方式进行。沿晶断裂多为脆性断裂，，但也有延性的。应力腐蚀断口，氢脆断口都是沿晶断裂的脆性断裂。三，韧窝、解理、准解理、沿晶和疲劳断裂 这主要是根据微观断裂机制上而言 四，正断和切断 根据断面的宏观取向与最大正应力交角，断裂方式分为正断和切断 正断性断裂是指宏观断面的取向与最大正应力相垂直，如解理断裂 切断性断裂指宏观断面的取向与最大切应力方向相一致，而与最大正应力成45度
金属材料工程简介
二、专业综合介绍 材料科学是21世纪四大支柱学科之一，而金属材料工程则是材料科学中一个重要的专业方向。众所周知，金属工具的制造和使用标志着人类文明的一个重大进步。从青铜到钢铁，再到当今形形色色的合金材料，人类在自身不断进步的同时，从未放松过对金属材料的研究和开发。金属材料工程是国家重点支持的研究方向，每年都有大量的资金投入，成果也很显著。该专业研究范围很广，可以说所有的金属元素都在其研究范围之内。目前国内主要侧重于铁合金、铝合金以及其他一些特种金属材料的 研究开发。 金属材料工程是一门实用性很强的专业，通过对金属材料制备工艺及其原理的探索，研究成果可以直接应用于现实生产，所取得的进展和人民群众的日常生活密切相关。但喜欢理论研究的同学也可以在此发挥自己的才能，这里有广阔的理论研究空间。材料技术人员虽然掌握了许多种金属材料的制备工艺，但至今还没有完全弄清楚其中的道理，而从理论上阐明这一切对材料科学的进一步发展意义非凡。于是从中也演化出计算材料学，也就是利用计算机模拟各种原子、分子的相互作用，从而设计出符合要求的材料，这对现实生产有着极其重要的指导作用。近年来，这一领域还有许多新的发展，比如储氢材料、摩擦材料以及和纳米技术相结合的协同材料等等。
金属材料工程发展历史很长，基础非常雄厚，可以说从事这方面研究的人员一开始就站在了巨人的肩膀上，这对许多同学来说是非常有利的。这里培养的学生大都具有很高的专业素养，技术能力出众；同时他们所学到的知识和经验往往是和其他学科相通的，所以在毕业后能够适应多种工作，正所谓大学生关键在学习“方法”而不是纯粹的知识。但是需要注意的是，借助学科雄厚的基础，初学者虽然很容易入门，但入门后看见的是一片片整整齐齐的田野，仿佛没有值得开垦的地方，要想取得突破性进展得下一番力气。因此学生在学习时需要注重培养自己的观察和判断能力，不盲目迷信书本和权威，敢于放开自己的思维。大家要记住，金属材料工程专业需要严谨、勤奋、踏实的作风，这里所取得的任何成就都是建立在辛勤汗水之上的。同时，还要注重学习“方法”而不只是记忆“知识”，要知道，金属材料研究有很长的历史，其中许多方法是很值得其他领域借鉴的。有志于为国家的长久发展做出贡献的同学不妨考虑这个专业，因为她的成果和国计民生息息相关。举例说，我国是钢铁生产大国，年出口量很大，但是我们送出去的大多是廉价的原料钢种，一些发达国家加工后又以较高的价格返销回来。经济上的损失不说，还使我国在许多方面受制于人。近年来我们在金属材料研究领域取得了很大的进展，但仍需要有志青年投身其中。 经过本科学习，你会获得工学学士学位，这预示着你将成为从事金属材料的制备、生产、开发、应用和管理的高级专业