无损检测金属材料相关知识

无损检测相关知识

一、正应力：方向垂直于截面的应力称为正应力，可以为拉应力和压应力。

安全系数：

二、n s：以R eh R eL作为强度指标时一般机械设计：1.5~2.0 锅炉压力容器：1.5

三、n b：以R m作为强度指标时一般机械设计：1.5~2.0 锅炉压力容器：2.7

四、冲击韧度：材料在外加冲击载荷作用下断裂时消耗能量大小的特性。其大小取决于材料有无迅速塑性变形的能力。冲击韧度较高的材料一般有较高的塑性，但塑性指标较高的料却不一定有较高的冲击韧度。冲击韧度是对材料化学成分（影响最大）冶金质量组织状态内部缺陷以及试验温度等比较敏感的一个质量指标。

五、内部压强会使壳体内产生拉应力，这一应力称为工作应力。

应力的大小与压力p和容器直径D成正比，与容器壁厚δ成反比。轴向应力是切向应力的一半，即对圆筒形容器，环缝受力只是纵缝的一半；对于球形容器来说，不存在切向应力，只是径向应力。

六、屈强比值越小，说明使用中安全裕度越大，钢的强度等级越高，期屈强比也越高。

七、断裂韧度K IC是材料的固有力学性能指标，与裂纹大小、形状、外加应力无关，主要取决于材料成分，内部组织和结构。

八、热脆：材料长时间停留在400~500℃后再冷却到室温时，冲击韧度值会有明显的下降，这种现象称为钢材的冲击韧度。无损检测不能检出和判定热脆，一般采用冲击试验方法判断。

九、氢脆只发生在-100~150℃的温度范围内，温度低不利于氢的移动和聚集，温度高可以使氢从钢中逸出。焊后保温及热处理可用来降低焊缝中的氢含量，是改善焊接接头力学性能的有效措施。

氢损伤：氢鼓泡肉眼可见、白点超声波可探、氢致表面裂缝磁粉或渗透可检测、氢腐蚀通过硬度或金相检测、无损检测不能检测和判定氢脆。

十、应力腐蚀：由拉应力与腐蚀介质联合作用而引起的低应力脆性断裂。

裂纹发生在与腐蚀介质接触的表面，大尺寸的应力腐蚀肉眼可见，射线或超声也可检出，较细小的应力腐蚀裂纹需要通过磁粉或渗透才能发现，更微小的应力腐蚀裂缝则需要通过采用金相方法检验。

低合金钢应力腐蚀倾向比碳钢大，高强度级别低合金钢比低强度级别的应力腐蚀倾向大。承压设备焊后整体消应力热处理，可大大降低应力腐蚀敏感性。奥氏体不锈钢常见的应力腐蚀环境为：氯离子，使用双相不锈钢（铁素体+奥氏体）是解决奥氏体应力腐蚀较有效的办法。

十一、应力腐蚀环境：

碳钢、低合金钢：无水液氨、湿硫化氢、NaOH 、硝酸盐溶液、醋酸。

奥氏体不锈钢：氯离子、氢氧化物+水蒸气、湿硫化氢、碱液

含钼不锈钢：碱液、氯化物溶液、硫酸+硫酸铜水溶液

十二、

体心立方晶格：铬钨钒铌钽钼α-Fe β-Fe

面心立方晶格：铝铜金铅镍铂银γ-Fe

密排立方晶格：锌镁锆钙钴锰钛

十三、空位---置代原子---晶格畸变---屈服点和抗拉强度增高

错位---易塑性变形

十四Fe~Fe3C合金结构

1、铁素体：碳溶于α铁（低于910℃）δ铁（1390~1535℃）中的固溶体。其溶碳能力极差，727℃时也仅有0.022%，强度和硬度不高，有良好的塑性和韧性，770度以下有磁性。

2、奥氏体：碳溶于γ铁中的固溶体用“A”表示，溶碳能力较大，最大可达2.11%（1148度），727度时溶碳量为0.77%。奥氏体无磁性。

3、渗碳体：铁和碳的金属化合物，其含碳量为 6.67%，符号为Fe3C，硬度很高，塑性和韧性几乎为零，217℃下具有磁性。

珠光体P：片状的铁素体和渗碳体构成的机械混合物，强度和硬度较高，塑性也较好。

含碳量为0.77%的铁碳合金共析转变为100%的珠光体，称共析钢

含碳量大于0.77%的铁碳合金称为过共析钢,其组织为珠光体+渗碳体Fe3C

含碳量小于0.77%的铁碳合金称为亚共析钢，其组织为铁素体+珠光体P

低碳钢是亚共析钢，碳含量越低，组织中的铁素体含量就越多，塑性和韧性就越好，但强度和硬度却随之降低。十五：合金元素的影响：

扩大γ相区：锰镍碳氮铜

缩小γ相区：铬钼钛硅

十六：绝大多数（除钴以外）的合金元素能使C曲线右移，其后果是使淬火临界冷却速度减小，有利于提高零件的淬透性，对于不希望发生淬硬现象的工件来说是不利的。合金元素的加入还能改变C曲线的形状。

亚共析钢C曲线相对于共析钢的C曲线左移，意味着，亚共析钢等温转变所需时间较短。

亚共析钢的转变组织的塑性、韧性相对较好，硬度相对较低。

十七、承压类物特种设备用钢常见金相组织和性能详见P18

1、奥氏体

2、铁素体

3、渗碳体

4、珠光体P

①粗片的珠光体：奥氏体在650至700℃高温分解产物，硬度为190~230HB，一般金相显微镜500倍以下能分

辨

②索氏体：奥氏体在600至650℃高温分解产物，硬度为240~320HB，高倍金相显微镜1000放大倍以下能分辨

③屈氏体：奥氏体在550至600℃高温分解产物，硬度为330~400HB，电子显微镜10000放大倍以下能分辨

5、贝氏组织：过冷的奥氏体在中温区间约250~450℃相变产生的过饱合的铁素体和渗碳体混合物。接近珠光体形成

温度生成的是上贝氏体，300℃附近生成的是下贝氏体。下贝氏体性能优于上贝氏体，有时甚至优于回火马氏体。

6、马氏体：240℃以下碳在α铁中的过饱和固溶体，亚稳定状态，有很高的硬度（640~760HB）,很脆，冲击韧性很

低，断面收缩和延伸率几乎为零，过饱和的碳使晶格畸变，比容比奥氏体大，产生了很大的相变应力。

含锰、铬、镍、钼等无素的低合金高强钢比调质处理后的金相组织为回火低碳马氏体，有较高的强度和较好的韧性。

7、魏氏组织：亚共析钢过热而形成，严重时会使钢的冲击韧性、断面收缩率下降，使钢变脆。可用完全退火使之消

除。

8、带状组织：经热加工后的低碳钢显微组织中，铁素体和珠光体沿加工方向平行成层分布的条带组织，各向异性，

降低钢的冲击韧性和断面收缩率。

9、δ相，铬镍不锈钢（特别是含有铌、钛的铬镍不锈钢）中存在的少量铁素体，可保证不锈钢焊缝不产生结晶裂纹，

降低晶间腐蚀及应力腐蚀倾向，还能提高强度，但超过8%进会使点蚀倾向增大。

10、σ相：550~900℃高温下经成年累月时间才逐渐形成，使刚的塑性和韧性显著下降，便材料性能恶化，与钢的成分，组织，加热温度，保温时间及预先变形等因素有关，在高铬和镍铬不锈钢中，含铬越高，越易形成σ相，冷变形也起着促进形成的作用。

热处理：

一、完全退火：加热到AC3以上30~50℃，保温后炉内缓冷，均匀组织，消除应力，降低硬度，改善切削加工性

能。

二、不完全退火：加热到AC1以上30~50℃，保温后缓冷。降低硬度，改善切削加工性能，消除应力。

三、消除应力退火：加热到AC1以下100~200℃，对碳钢和低合金钢大致为500~650℃，缓慢冷却。主要目的是

消除焊接、冷变形加工、铸造、锻造等加工方法的生的内应力。

四、正火：加热到AC3或ACm以上30~50℃，保持一定时间后在空气中冷却。细化晶粒，均匀组织，降低内应力，

正火后的强度、硬度、韧性都较退火为高。

五、淬火：亚共析钢是加热到AC3以上30~50℃，过亚共析钢是加热到AC1以上30~50℃，适当保温后快冷，使

奥氏体转变为马氏体的过程，提高硬度和强度，如轴承模具等。硬而脆，内应力大，易裂。

六、回火：把经淬火的钢加热到AC1以下适当温度，保持一定时间，用符合要求的方法冷却（通常是空冷），以

获得所需组织和性能的工艺，降低内应力，提高韧性。

淬火后150~250℃温度内回火，为低温回火得回火马氏体用于高碳钢制工具、滚珠轴等

淬火后350~500℃温度内回火，为中温回火得回火索氏体用于模具、弹簧等

淬火后500~650℃温度内回火，为高温回火得回火屈氏体有一定的强度，又有较高的塑性和冲击韧性，即