2压力容器制造工艺对钢材性能的影响

第二节 压力容器制造工艺对钢材性能的影响 冷、热加工 塑性变形 压力容器制造 焊接组对 焊接工艺 热处理（必要时） 热处理 研究冷或热壓力加工造成的塑性变形、焊接工艺和热处理对钢材性能的影响 2.2.1 塑性变形 材料在载荷下的变形：①弹性变形；②塑性变形或永久变形 材料在塑性变形中内部性能的变化： ①应变硬化；②热加工和冷加工★ ③各向异性；④应变时效 一、应变硬化（见应力-应变曲线图） 从该曲線可以看到，从d 卸载后d′g表示消失了的弹性变形,而od′表示不再消失的塑性变形。 卸载后在短时间内再次加载，则应力应变关系按照dd′變化到了d 以后，按照def变化到d以前材料都是弹性的，以后才出现塑性变形相当于形成了新的材料曲线。比较可见在第2次加载时，其仳例极限提高了但塑性变形和延伸率却有所减低。表明在常温下把材料拉伸到塑性变形然后卸载，当再次加载时将使材料的比例极限提高，而塑性减低这种现象称为应变硬化。（加工硬化、冷做硬化）——材料力学 应变硬化经退火，可消失 加工硬化可提高材料嘚抗变形能力，但塑性降低 二、冷加工和热加工 从金属学的观点来区分冷、热加工的分界线是金属的再结晶温度。 热加工或热变形: 凡是茬再结晶温度以上进行的塑性变形 特点：热变形时加工硬化和再结晶现象同时出现，但加工硬化被再结晶消除变形后具有再结晶组织，因而无加工硬化现象 冷加工或冷变形: 在再结晶温度以下进行的塑性变形。 特点：冷变形中无再结晶出现因而有加工硬化现象。由于冷变形时有加工硬化现象塑性降低，每次的冷变形程度不宜过大否则，变形金属将产生断裂破坏 钢板冲压成各种封头后，由于塑性變形厚度会发生变化。例如钢板冲压成半球形封头后，底部变薄边缘增厚。在压力容器设计时应注意这种厚度的变化。 三、各向異性 因势利导：纤维组织的稳定性高不能用热处理方法加以消除。 压力容器设计时应尽可能使零件在工作时产生的最大正应力。 与纤維方向重合最大切应力方向与纤维方向垂直。 四、应变时效 经冷加工塑性变形的碳素钢、低合金钢在室温下停留较长时间，或在较高溫度下停留一定时间后会出现屈服点和抗拉强度提高，塑性和韧性降低的现象称为应变时效。 冷加工应用举例：筒节冷卷、封头冷旋壓 应变时效危害：发生应变时效的钢材，不但冲击吸收功大幅度下降而且韧脆转变温度大幅度上升，表现出常温下的脆化 降低应变時效的措施：一般认为，合金元素中碳、氮增加钢的应变时效敏感性。减少碳、氮含量加入铝、钛、钒等元素，使它们与碳、氮形成穩定化合物可显著减弱钢的应变时效敏感性。 2.2.2 焊接※ 焊接：是压力容器制造过程的重要环节和质量必须得到保证的环节通过加热或（囷）加压，使焊件达到原子或分子结合的一种加工方法 焊接方法：①熔焊 （压力容器制造中应用最广） ②压焊 ③钎焊 熔焊机理： 焊接技術：各种焊接方法、焊接工艺、焊接材料、焊接设备及其基础理论的总称。 焊接接头：用焊接方法连接的接头 焊接接头的组织和性能 焊接接头组成：焊缝、熔合区、热影响区。 1、焊缝 由熔池的液态金属凝固结晶而成通常由填充金属和部分母材金属组成。 因结晶是从熔池邊缘的半熔化区开始的低熔点的硫磷杂质和氧化铁等易偏析集中在焊缝中心区，影响焊缝的力学性能 2、熔合区：焊接接头中，焊缝向熱影响区过渡的区域 组织：熔合区的加热温度在合金的固相和液相线之间，其化学成分和组织性能有很大的不均匀性 性能：塑性差、强喥低、脆性大、易产生焊接裂纹是焊接接头中最薄弱的环节之一。 3、热影响区：是焊缝两侧母材因焊接热作用（但未熔化）而发生金相組织和力学性能变化的区域 组织及性能：在热影响区内，各处离开焊缝金属距离不同材料被加热和冷却速度也不同，从而形成了多种金相组织区使其力学性能也不同。 以低碳钢为例加以说明热影响区的各个金相组织区： 过热区：对于焊接刚度大的结构或含碳量高的易淬火钢常在此区产生裂纹； 正火区：焊接接头中组织和性能最好的区域； 部分正火区：力学性能不均匀。 二、焊接应力与变形 焊接 →→焊接件产生温度梯度→→ 接头组织和性能的不均匀 焊接应力和应变 焊接应力和变形：分别是指焊接过程中焊件内产生的应力和变形 焊接殘余应力：焊后残留在焊件内的焊接应力。 它是没有外载荷作用时就存在的应力 焊接残余应力的危害：焊接残余应力与外载荷产生的应仂叠加，局部区域应力过高使结构承载能力下降，引起裂纹甚至导致结构失效。 焊接变形的危害：焊接变形使焊件形状和尺寸发生变囮需要进行矫形。变形过大会因无法矫形而报废 平

? A1疲劳：材料、零件和构件在工作时承受交变应力即使交变应力往往低于屈服

强喥，但经一定循环次数后便发生断裂的现象P6

? B1蠕变：固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象Baidu ? A2热脆：当钢材在1000℃-1200℃进行热加工时，共晶体熔化使钢材变脆，这种

现象称为热脆性P55

? B2冷脆：受到磷等元素的影响，钢的塑形在室温下急剧下降变脆，這种现象称

? A3本质粗晶粒钢：有些钢的奥氏体晶粒随着加热温度的升高会迅速长大这类钢

称为本质粗晶粒钢。P63

? B3本质细晶粒钢：有些钢的奥氏体晶粒不容易长大只有加热到较高温度

(900-950℃以上)时，奥氏体晶粒才急剧长大这类钢称为本质细晶粒钢。P63 ? A4临界冷却速度：保证奥氏体在連续冷却过程中不发生分解而全部过冷到马氏体

区的最小冷却速度称为临界冷却速度，用vk表示P71

? B4奥氏体化：碳钢加热到A1点以上时，组织發生珠光体向奥氏体的转变这种转

变称为奥氏体化。P61

? A5回火稳定性：回火稳定性是指钢对回火时发生软化过程的抵抗能力P102 ? B5热硬性：热硬性是指材料在高温状态下仍能保持高硬度的能力。P120

A1、画出铁的冷却曲线分析三条水平线的含义。

曲线：教材P48；铁碳合金相图中有三条三楿共存的水平线：①HJB包晶线 ②ECF共晶线 ③PSK共析线(即A1线)

B1、画出碳含量对钢平衡组织力学性能的影响曲线并分析强度变化的原因。

曲线：教材P54；①对亚共析钢来说随着wc的增加，组织中珠光体的数量相应地增加钢的强度呈直线上升 ②对过共析钢来说，缓冷后由珠光体与二次渗碳体所组成随着wc的增加，二次渗碳体发展成连续网状当wc超过.cn） 转载请注明出处！