核电厂结构常用金属材料PPT
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和顶吹转炉钢等。
5
按用途分
还可以分为： 碳素结构钢，用于制造各种工程结构件和机
器零件。 碳素工具钢，用于制造各种刀具、量具、模
具等；
6
按钢的冶炼方法分
可分为：平炉钢、转炉钢。 转炉钢又可进一步分为： 碱性转炉钢如，、酸性转炉钢 顶吹转炉钢等。
7
碳钢的牌号和用途
1．碳素结构钢
碳素结构钢的牌号是这样制定的：这类钢要保证机械性能，故以机械性能（屈服 强度）标注其牌号（Q+数字）。
如：Q235A.F， 即该钢是屈服强度为235MPa，A 级的沸腾钢。
8
碳素结构钢的用途
Q195，Q215，Q235A，Q235B等钢塑性较 好，有一定的强度，通常轧制成钢筋、钢板、 钢管等用于桥梁、建筑物等的构件，也可用 来做普通的螺钉、螺帽、铆钉等。
一般在热轧状态下使用，不再进行热处理。 但也可以进行正火、调质、渗碳等。
第四章
核电厂结构常用金属材料
1
内容提要
4.1 碳钢 4.2 不锈钢 4.3 有色金属 镍及镍合金 钛及钛合金 轴承合金
2
4.1 碳钢
碳钢由于其冶炼、加工方便，价格低廉，有 一定的强度，同时塑、韧性还比较好，因此 广泛地在工业、农业、国防中得到应用。核 电厂中也有应用，核电厂安全壳内层使用碳 钢，压力容器使用低合金碳钢。
这是不锈钢发现和使用的开始，由于这类钢的性能优良，因 此在一个世纪里发展很快。现代不锈钢已经有很多的类型， 它们被用来满足各种不同的需要。
16
不锈钢的成分特点
不锈钢中主要的合金元素有铬、镍、钼、铜、钛、 钴等，碳含量在不锈钢中的作用也不可忽视。
铬是不锈钢最主要的合金元素。实验证明，当钢中 的含铬量增加至12.5at%（11.7wt%）时，阳极电位 由-0.56V突增至+0.2V。这时在钢的表面形成一层 很薄而致密的氧化膜，阻止了钢基体被继续侵蚀， 使钢的耐蚀性发生突变性上升，这就是不锈钢能防 锈的原因，因此不锈钢的含铬量应不低于12wt%。 当铬元素在12%以上时，表面形成稳定而致密的铬 氧化膜，合金呈现钝化。
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2．优质碳素结构钢
优质碳素结构钢用平均碳质量分数的万分数 的数字表示，若钢中锰的质量分数较高，则 在这类钢的后面附加符号“Mn”表示。
如：“20”表示钢中平均含碳质量分数为 0.20%的优质碳素结构钢；
“16Mn”表示钢中平均含碳质量分数为0.16%， 并且含较多的Mn的优质碳素结构钢。
10
1916年美国获得“斯太立”合金专利，那是一种Co-Cr， Co-Cr-W合金。他们发现当加入10%的Cr和5%的Co时即使 加入铁也有很好的抗腐蚀性，因此1919年开始使用这种钢。
1912年德国人在法国研究并发现：如果钢中含足量的Cr和Ni， 就能抗氧化和耐酸腐蚀。研究报告在1920年发表并开始生产 和应用这类钢。
应用较少。
4
按钢的质量要求
（主要按照磷、硫含量的控制）
碳钢又可分为： 普通碳素钢（P≤0.045%,S≤0.055%） 优质碳素钢(P≤0.040%，S≤0.040%) 高级优质碳素钢（P≤0.035%，S≤0.030%）； 如按用途分还可以分为：碳素结构钢，用于制造各
种工程结构件和机器零件。 碳素工具钢，用于制造各种刀具、量具、模具等； 如按钢的冶炼方法分，可分为：平炉钢、转炉钢。 转炉钢又可进一步分为：碱性转炉钢、酸性转炉钢
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碳素工具钢用途
用于制造各种刀具、量具、模具等。 T7、T8硬度高、韧性较好，可制造冲头、凿
子、锤子等工具； T9、T10、T11硬度高、韧性中等，可用于制
造刨刀、钻头、手锯条、丝锥等刃具及冷作 模具等； T12、T13 硬度高、韧性较低，可制作锉刀、 刮刀等刃具及量规、样套等量具。 碳素工具钢使用前都要进行热处理。
3
碳钢的分类
铁碳合金中碳质量分数在0.008% - 2.11%的 合金称为钢。常用的碳钢，按其含碳量又可 以分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
碳质量分数在0.008 – 0.25% 的为低碳钢； 0.25 – 0.60% 的为中碳钢； 0.60 - 1.3% 的为高碳钢。 高于1.3% 以上的合金，因性能不好，很脆，
13
4．核电站用低合金碳钢
压水堆压力容器用钢是在碳素锅炉钢的基础上进行 研究，逐渐添加一些合金元素以增加强度和淬透性； 同时降低碳、铬、钼含量，提高锰含量以改善焊接 性能；为了减少辐照脆化效应，需要严格控制铜、 磷、钒、砷、锑等微量有害元素的含量。因此压力 容器用钢是低合金碳钢，我国用的是Ni-Mn-Mo低合 金碳钢。
11
3．碳素工具钢
碳素工具钢的碳质量分数在0.65-1.35%之间， 钢号用平均碳质量分数的千分数的数字表示， 数字前冠以T（“碳”的拼音字头）。如： “T10” 表示碳质量分数1.0%（千分之10）的 钢。
碳素工具钢均为优质钢，如在钢号后面标注 “A”则表示为高级优质碳素钢。“T12A”表示 碳质量分数为1.2%的高级优质碳素钢。
“Q”代表屈服强度，数字代表屈服强度值，单位MPa； 后缀“A”,“B”,“C”,“D”代表质量等级，即杂质元素磷、硫的含量，其中“A”等级最
低，杂质含量最高； 若在牌号后面再标注，“F”“b”，“Z”或“TZ”，则为脱氧方式。 “F”为沸腾钢 “b”为半镇静钢 “Z”为镇静钢 “TZ”为特殊镇静钢（参见表4-1） 。
压力容器内壁要堆焊1-2层奥氏体不锈钢，约5-6毫 米厚，以增加压力壳的抗腐蚀性能和耐磨性。
14
4.2 不锈钢
不锈钢是指在大气、蒸汽和水等弱腐蚀介质 中耐腐蚀的合金钢，而耐酸、碱、盐等化学 介质腐蚀的的合金钢称为耐酸不锈钢。两者 合起来统称不锈钢。
15
不锈钢的历史
在上世纪初，“不锈”与“钢”的概念还是对立的。不锈钢 的发现是从研究刀具开始的，1913年英国在研究刀具时发现 钢中加入9-16%的Cr时有良好的抗腐蚀性能。并在1916年取 得专利，主要用于刀具生产。
优质碳素钢用途
主要用于制造各种机器零件。 08F钢塑性好，可用于制造冷冲压零件； 10、20钢冷冲压性和焊接性能好，用作冲压
件和焊接件，经热处理（渗碳）也可制造轴、 销等零件； 35、40、45、50钢经热处理可获得良好的综 合机械性能，可用于制造齿轮、轴、套筒等 零件； 60、65号钢主要用来制造弹簧。
5
按用途分
还可以分为： 碳素结构钢，用于制造各种工程结构件和机
器零件。 碳素工具钢，用于制造各种刀具、量具、模
具等；
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按钢的冶炼方法分
可分为：平炉钢、转炉钢。 转炉钢又可进一步分为： 碱性转炉钢如，、酸性转炉钢 顶吹转炉钢等。
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碳钢的牌号和用途
1．碳素结构钢
碳素结构钢的牌号是这样制定的：这类钢要保证机械性能，故以机械性能（屈服 强度）标注其牌号（Q+数字）。
如：Q235A.F， 即该钢是屈服强度为235MPa，A 级的沸腾钢。
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碳素结构钢的用途
Q195，Q215，Q235A，Q235B等钢塑性较 好，有一定的强度，通常轧制成钢筋、钢板、 钢管等用于桥梁、建筑物等的构件，也可用 来做普通的螺钉、螺帽、铆钉等。
一般在热轧状态下使用，不再进行热处理。 但也可以进行正火、调质、渗碳等。
第四章
核电厂结构常用金属材料
1
内容提要
4.1 碳钢 4.2 不锈钢 4.3 有色金属 镍及镍合金 钛及钛合金 轴承合金
2
4.1 碳钢
碳钢由于其冶炼、加工方便，价格低廉，有 一定的强度，同时塑、韧性还比较好，因此 广泛地在工业、农业、国防中得到应用。核 电厂中也有应用，核电厂安全壳内层使用碳 钢，压力容器使用低合金碳钢。
这是不锈钢发现和使用的开始，由于这类钢的性能优良，因 此在一个世纪里发展很快。现代不锈钢已经有很多的类型， 它们被用来满足各种不同的需要。
16
不锈钢的成分特点
不锈钢中主要的合金元素有铬、镍、钼、铜、钛、 钴等，碳含量在不锈钢中的作用也不可忽视。
铬是不锈钢最主要的合金元素。实验证明，当钢中 的含铬量增加至12.5at%（11.7wt%）时，阳极电位 由-0.56V突增至+0.2V。这时在钢的表面形成一层 很薄而致密的氧化膜，阻止了钢基体被继续侵蚀， 使钢的耐蚀性发生突变性上升，这就是不锈钢能防 锈的原因，因此不锈钢的含铬量应不低于12wt%。 当铬元素在12%以上时，表面形成稳定而致密的铬 氧化膜，合金呈现钝化。
9wk.baidu.com
2．优质碳素结构钢
优质碳素结构钢用平均碳质量分数的万分数 的数字表示，若钢中锰的质量分数较高，则 在这类钢的后面附加符号“Mn”表示。
如：“20”表示钢中平均含碳质量分数为 0.20%的优质碳素结构钢；
“16Mn”表示钢中平均含碳质量分数为0.16%， 并且含较多的Mn的优质碳素结构钢。
10
1916年美国获得“斯太立”合金专利，那是一种Co-Cr， Co-Cr-W合金。他们发现当加入10%的Cr和5%的Co时即使 加入铁也有很好的抗腐蚀性，因此1919年开始使用这种钢。
1912年德国人在法国研究并发现：如果钢中含足量的Cr和Ni， 就能抗氧化和耐酸腐蚀。研究报告在1920年发表并开始生产 和应用这类钢。
应用较少。
4
按钢的质量要求
（主要按照磷、硫含量的控制）
碳钢又可分为： 普通碳素钢（P≤0.045%,S≤0.055%） 优质碳素钢(P≤0.040%，S≤0.040%) 高级优质碳素钢（P≤0.035%，S≤0.030%）； 如按用途分还可以分为：碳素结构钢，用于制造各
种工程结构件和机器零件。 碳素工具钢，用于制造各种刀具、量具、模具等； 如按钢的冶炼方法分，可分为：平炉钢、转炉钢。 转炉钢又可进一步分为：碱性转炉钢、酸性转炉钢
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碳素工具钢用途
用于制造各种刀具、量具、模具等。 T7、T8硬度高、韧性较好，可制造冲头、凿
子、锤子等工具； T9、T10、T11硬度高、韧性中等，可用于制
造刨刀、钻头、手锯条、丝锥等刃具及冷作 模具等； T12、T13 硬度高、韧性较低，可制作锉刀、 刮刀等刃具及量规、样套等量具。 碳素工具钢使用前都要进行热处理。
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碳钢的分类
铁碳合金中碳质量分数在0.008% - 2.11%的 合金称为钢。常用的碳钢，按其含碳量又可 以分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
碳质量分数在0.008 – 0.25% 的为低碳钢； 0.25 – 0.60% 的为中碳钢； 0.60 - 1.3% 的为高碳钢。 高于1.3% 以上的合金，因性能不好，很脆，
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4．核电站用低合金碳钢
压水堆压力容器用钢是在碳素锅炉钢的基础上进行 研究，逐渐添加一些合金元素以增加强度和淬透性； 同时降低碳、铬、钼含量，提高锰含量以改善焊接 性能；为了减少辐照脆化效应，需要严格控制铜、 磷、钒、砷、锑等微量有害元素的含量。因此压力 容器用钢是低合金碳钢，我国用的是Ni-Mn-Mo低合 金碳钢。
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3．碳素工具钢
碳素工具钢的碳质量分数在0.65-1.35%之间， 钢号用平均碳质量分数的千分数的数字表示， 数字前冠以T（“碳”的拼音字头）。如： “T10” 表示碳质量分数1.0%（千分之10）的 钢。
碳素工具钢均为优质钢，如在钢号后面标注 “A”则表示为高级优质碳素钢。“T12A”表示 碳质量分数为1.2%的高级优质碳素钢。
“Q”代表屈服强度，数字代表屈服强度值，单位MPa； 后缀“A”,“B”,“C”,“D”代表质量等级，即杂质元素磷、硫的含量，其中“A”等级最
低，杂质含量最高； 若在牌号后面再标注，“F”“b”，“Z”或“TZ”，则为脱氧方式。 “F”为沸腾钢 “b”为半镇静钢 “Z”为镇静钢 “TZ”为特殊镇静钢（参见表4-1） 。
压力容器内壁要堆焊1-2层奥氏体不锈钢，约5-6毫 米厚，以增加压力壳的抗腐蚀性能和耐磨性。
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4.2 不锈钢
不锈钢是指在大气、蒸汽和水等弱腐蚀介质 中耐腐蚀的合金钢，而耐酸、碱、盐等化学 介质腐蚀的的合金钢称为耐酸不锈钢。两者 合起来统称不锈钢。
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不锈钢的历史
在上世纪初，“不锈”与“钢”的概念还是对立的。不锈钢 的发现是从研究刀具开始的，1913年英国在研究刀具时发现 钢中加入9-16%的Cr时有良好的抗腐蚀性能。并在1916年取 得专利，主要用于刀具生产。
优质碳素钢用途
主要用于制造各种机器零件。 08F钢塑性好，可用于制造冷冲压零件； 10、20钢冷冲压性和焊接性能好，用作冲压
件和焊接件，经热处理（渗碳）也可制造轴、 销等零件； 35、40、45、50钢经热处理可获得良好的综 合机械性能，可用于制造齿轮、轴、套筒等 零件； 60、65号钢主要用来制造弹簧。