金属材料及热处理基本知识

F0 F1 100% F0
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1.3 塑性
用塑性好的材料制造承压类
特种设备，可以缓和局部应 力的不良影响，有利于压力 加工，不易产生脆性断裂， 对ห้องสมุดไป่ตู้口、伤痕不敏感，并且
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
在发生爆炸时不易产生碎片
。作为化工容器用的钢，要 求伸长率δ不低于14％。
投入运行的加氢反应器
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1材料力学基础知识
材料在一定温度条件和外力作用下，抵抗 变形和断裂的能力称为材料的力学性能。承压 类特种设备材料的常规力学性能指标主要包括 强度、硬度、塑性和冲击韧度等。
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1材料力学基础知识
SEI
金属学
与 热处理
材料力学基本知识
应力与应变
强度 塑性 硬度 冲击韧度 断裂韧度 疲劳强度 韧脆转变温度
金属学与热处理基本知识
承压类特种设备常用材料
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1材料力学基础知识
1.1概述 承压类特种设备对材料要 求很高，如高强度、高韧 性、优良的耐腐蚀性能及 工艺性能等。 对材料的较高要求是推动 特种设备用材不断发展的 基本动力。 在承压类特种设备制造业 中，金属材料具有其他材 料无法替代的地位和作用 。
注：材料的b与HB之间的经验关系： 对于低碳钢: b(MPa)≈3.6HB 对于高碳钢：b(MPa)≈3.4HB 对于铸铁： b(MPa)≈1HB 或 b(MPa)≈ 0.6(HB-40）
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1.2 强度
线弹性变形阶段（OA） （塑性）屈服阶段（BC） 强化阶段（CD） （局部）颈缩阶段（DE） 其中OA’部分为一斜直线， 应力与应变呈比例关系，A’点 所对应的应力为保持这种比例 关系的最大应力，称为比例极 限。由于大多数材料的A点和A’ 点几乎重合在一起，一般不作 区分。
注：材料的b与HB之间的经验关系： 对于低碳钢: b(MPa)≈3.6HB 对于高碳钢：b(MPa)≈3.4HB 对于铸铁： b(MPa)≈1HB 或 b(MPa)≈ 0.6(HB-40）
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年产1000万吨炼油厂
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1材料力学基础知识
TITANIC:沉没与船体材料的质量直接有关
总重量为46,328吨 泰坦尼克号于1912年4月15日被冰川撞沉。其遗骸于 1985年9月1日被发现。船只已经首尾分离，裂成了两半。船头仍然保持相 对完整，而船尾则位于2000英尺之外，已经严重受损变形。
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1材料力学基础知识
在第二次世界大战期间，美国制造的4694艘船 只中，发现在970艘船上有1442处裂纹。其中24艘 甲板全部横断，一艘船底发生完全断裂，八艘从中 腰断为两半，其中四艘沉没。
Titanic 近代船用钢板
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Q235拉伸试样,符合国标(GB/T228-2002)
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1.2 强度
屈服强度s：材料发生
微量塑性变形时的应力 值。
条件屈服强度0.2：残
余变形量为0.2%时的应 力值。 抗拉强度b ：材料断裂 前所承受的最大应力值
。
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σ e σs σ b
ε
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1.2 强度
强度:是指材料抵抗永久变形或断裂的能力。 常用的强度指标有屈服强度σs或σ0.2和抗拉强度b ，高温下 工作时，还要考虑蠕变极限σn和持久强度σD，设计中许用应 力都是根据这些数值决定的。 另外，材料的屈强比(σs／σb)也是反映材料承载能力的一个 指标，不同材料具有不同的屈强比，即使是同一种材料， 其屈强比也随着材料热处理情况及工作温度的不同而有所 变化。
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1.4 硬度
硬度是指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 。此外，硬度较好的材料，耐磨性较好。 工程上常用的硬度测试方法有：布氏硬度HB、洛氏硬度 HR、维氏硬度HV、里氏硬度HL
依据国标GB/T 228－2002《金属室温拉伸实验方法》
新旧标准性能名称对照
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1材料力学基础知识
GB/T 228—2002 金属材料 室温拉伸试验方法 温度10℃~<35℃ GB/T 4338—2006 金属材料 高温拉伸试验 温度>35℃ GB/T 13239—2006 金属材料 低温拉伸试验 温度-196℃~<10℃
1材料力学基础知识
2007年8月2日，美国明尼苏达州一座跨越密西西比河的大桥坍塌
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1材料力学基础知识
使用性能：材料在使用过
程中所表现的性能。包括 力学性能、物理性能和化 学性能。 工艺性能：材料在加工过
程中所表现的性能。包括
铸造、锻压、焊接、热处 理和切削性能等。
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1.1 应力与应变
材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称为变形。
外力去处后能够恢复的变形称为弹性变形。 外力去处后不能恢复的变形称为塑性变形。
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1.1 应力与应变
应力σ ：单位面积上试样承受的载荷。这里用试样承受的载荷 除以试样的原始横截面积S0表示: F σ = —— S0 应变ε ：单位长度的伸长量。这里用试样的伸长量除以试样的 原始标距表示: σ Δl ε = —— l0 应力－应变曲线（ σ - ε 曲线）: 形状和拉伸曲线相同，单位不同
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1.3 塑性
塑性是指材料在载荷作用下断裂前发生不可逆永久变形的 能力。 常用塑性指标为断后伸长率和断面收缩率。 试样被拉断后，标距部分的残余伸长与原始标距之比的 百分率称为断后伸长率。

l1 l0 100% l0
试样断裂后，断口处横截面积的减少值与原始横截面积 的比值称为断面收缩率。