第1章 金属材料概述PPT.pptVIP

焊接冶金学 ——材料焊接性;第1章 概述_ 第2章 焊接性及其试验评定_ 第3章 合金结构钢的焊接_ 第4章 不锈钢及耐热钢的焊接_ 第5章 有色金属的焊接_ 第6章 铸铁焊接_ 第7章 先进材料的焊接_ 第8章 异种材料的焊接_ 补充：堆焊;1.1 材料在工程中的发展及应用_ 1.1.1 钢结构的发展及应用_ 1.1.2 有色金属的的发展及应用_ 1.1.3 先进材料的发展及应用_ 1. 2 本课程的任务、内容及特点_ 1.2.1 本课程的目的和任务 1.2.2 本课程的内容和教学任务;1.1 材料在工程中的发展及应用;表1-1 国外近几年在不同结构上使用低合金钢的比例;1、低合金钢的发展(三个阶段):;3) 20世纪70年代以后:;低合金钢的发展趋势： 1、高强度 20世纪70年代以后，美国开发出HY100钢（σs≥ 690MPa）和HY130钢（σs≥895MPa），以及具有更 高抗破断性能的HY100(T)和HY130(T)高强钢，用于海 军潜艇及核潜艇的耐压壳体。 日本在美国T-1钢基础上开发出HT和WEL-TEN 系列钢，σs：600~1000MPa;焊接性是影响合金结构钢推广应用的关键;钢的强化方式：固溶强化、沉淀强化、位错强化、 热处理强化、细晶强化等 细晶强化：同时提高强度和韧性 细晶强化的理论依据： Hall-Petch关系式 σs =σ0 + Kd-1/2 σ0—铁素体晶格摩擦力 K —常数 d—晶粒直径（广义） 铁素体：晶粒直径 贝氏体和板条马氏体：板条尺寸 随着d↘→σs↗；随着晶粒变细，钢材的屈服强度 随其-1/2次方增加。同时，冲击韧度也明显增加。;TMCP钢：晶粒直径达到10~15μm d=1μm：超细晶粒钢， σs：400MPa →800MPa 钢的纯净化（WP+S+O+N+H＜0.005%）、均匀化和晶粒超细化（约1μm），可使钢的强韧性获得大幅提高。 防止晶粒长大的元素：Nb和Ti;大幅提高材料性能所依靠的先进工艺和制造技术： 1） 采用控扎控冷和控制杂质含量以及多元微合金化 生产新型高强度钢； 2）采用定向结晶、微晶化控制凝固过程生产用于制 造涡轮叶片的高温合金； 3）采用机械合金化生产具有优异性能的新型合金，如 高熔点氧化物弥散强化的超级合金，寿命比同类高 温合金延长10倍以上; 钢的纯净化显著提高了钢的冲击韧度和焊接接头 的抗裂性，焊接性得到明显提高，相应的要求焊缝 金属不仅要实现洁净化，而且也要实现细晶化。 焊缝的细晶化可通过合金化完成细化晶粒的目的， 使焊缝中出现足够量的针状铁素体是提高焊缝金属 强韧性的关键。焊缝中加入多种微量元素可抑制高温 奥氏体晶粒的长大，促使针状铁素体的形成。;2、合金结构钢的应用;b）车辆、船舶、工程机械等运行结构：采用焊接性 好的低碳调质钢可促进工程结构向大型化、轻量化和 高效能方向发展。 c）焊接无裂纹钢：制造液化气罐 WCF-80钢：焊接裂纹敏感性小的高强度焊接 结构钢，具有高抗冷裂性和低温韧性，用于 大型水电站、石化、漏天煤矿 ;d）低碳调质钢： σb=700MPa，具有较好缺口冲击韧度，用于低温 服役焊接结构 σb=800MPa，用于工程机械、矿山机械制造中 σb≥1000MPa，工程机械高强耐磨件、核动力装置 及航海、航天装备;2）锅炉和压力容器用钢 要求：较高的高温强度、常温和高温冲击性能， 抗时效性、抗氢和硫化氢性能、抗氧化性 合金系：以提高钢材高温性能的合金元素（如 Mn、Mo、Cr、V等）为基础;3） 船舶用低合金钢 重视：焊接性和抗脆断性能 特点：对C、Mn和其他合金元素的含量作了严格 控制 a） σb＜250MPa 普通船舶用钢 (WC+WMn)/