材料金相组织.pptx

金属材料学基础254314 目录金属的结晶金相试验 金相识别 合金相图 热处理引言制造工艺-热处理使用-焊接、工况材料综合性能组织结构化学成分引言φ609.6×36mm。7月30日，某厂加氢裂化装置空冷入口管线，在充氢气升压过程中，一处弯头开裂，引发着火。引言热影响区裂纹引言双相不锈钢（2205）的焊道与腐蚀介质接触侧要先焊。先焊2205双相不锈钢接头引言引言分析原因PTA甲苯蒸馏塔焊缝腐蚀形貌材质：2205介质：对苯二甲酸、苯甲酸工作温度：202℃一. 金属的结晶 广义讲，金属从一种原子排列状态到另一种原子规则排列状态的转变叫金属的结晶。金属从液态过渡到固体晶态的转变称为一次结晶。而把金属从一种固体晶态转变为另一种固体晶态的过程称为二次结晶或重结晶。一.金属的结晶 金属的结晶就是原子排列状态的改变。结构不同，材料的性能就会存在差异。 金属晶格最常见有三种：面心立方晶格、体心立方晶格、密排六方晶格。面心立方晶格体心立方晶格密排六方晶格面心立方堆积模型和密排六方堆积模型是致密度最高的，体心立方堆积的致密度一般；致密度高，塑性高。一.金属的结晶 纯铁的结晶过程abc纯铁凝固结晶时的温度-时间曲线 冷却曲线中T0为熔点, Tn为开始结晶温度。曲线中abc段为液态金属逐渐冷却, bc段温度低于理论结晶温度, 这种现象称为过冷现象。T0与Tn之差叫做过冷度。结晶的条件：一定的过冷度。 一.金属的结晶 纯铁的结晶过程 纯铁凝固后，在不同的温度下，有着不同的晶格结构。这种在固态下由于温度改变而发生晶格改变的现象称为同素异构转变。这种转变与液态金属结晶类似，也包含晶核的形成与长大。 从曲线可知，从液相凝固得到的是体心立方晶格的铁，称为δ-Fe。 在1394℃时发生同素异构转变为具有面心立方晶格的铁，γ-Fe。当温度降至912℃时，继续转变为具有体心立方晶格的铁，α-Fe。纯铁冷却曲线1394℃912℃δ铁(δ- Fe) ------γ铁(γ-Fe) ------α铁(α-Fe)一. 金属的结晶 纯金属结晶过程金属的结晶包括两个基本过程：形核与长大。一. 金属的结晶 晶体长大的形态 晶体在空间中的主要有两种形态。 等轴晶：晶粒在各方向上尺寸相差较小的晶粒。固液界面能够在空间各个方向自由迁移。组织性能好，通过退火工艺可以获得。 柱状晶：结晶时只能在空间中的一个方向自由迁移，其他两个方向受限制；这种组织的材料的性能有了方向性，避免产生这种组织。柱状晶等轴晶一. 金属的结晶 晶粒度：表示晶粒大小的尺度。标准晶粒度共分8级，1-4级为粗晶粒，粗于1级为晶粒粗大 ，5-8级为细晶粒，8级以上为超细晶粒。 同一成分的金属，晶粒愈细，其强度、硬度愈高，而且塑性和韧性愈好。 晶粒度较大，晶界多，腐蚀敏感性大，所以要求母材杂质含量低。 从要求高的持久强度和抗氧化性出发，希望高温合金晶粒度略微粗大一些。(热强性）例：ASME SA213-2007《锅炉、过热器和换热器用无缝铁素体和奥氏体合金钢管》对347H要求有7级或更粗的晶粒度。一. 金属的结晶 晶粒粗大与细化晶粒 钢材内部缺陷之一，表现为金属晶粒比正常生产条件下获得的标准规定的晶粒尺寸粗大。钢材由于生产不当，奥氏体或室温组织均能出现粗大晶粒，这种组织使强度、塑性和韧性降低、疲劳性能下降。 晶粒粗大： 金属凝固或加热到相变温度以上、或在奥氏体再结晶区变形时，再结晶后停留时间长、冷却速度慢使晶粒集聚长大。 粗大奥氏体晶粒造成固态相变后铁素体晶粒粗大。（组织遗传） 焊接时大线能量，就可能使焊接接头组织的晶粒粗大。? 热处理加热温度过高，高温停留时间过长，如固溶处理不当。一. 金属的结晶 晶粒粗大与细化晶粒 过烧组织过热组织过热组织：钢因加热温度超过Ac3线很多或在高温下停留时间很长而形成的以晶粒粗大为特征的金属组织。一. 金属的结晶 晶粒粗大与细化晶粒 细化晶粒（控制形核率+控制温度） 在原材料冶炼时，加入一些细化晶粒元素（Nb、Ti)。 采用适当的变形程度和变形温度也能达到细化晶粒的目的。（锻轧） 采用正火（退火）等热处理工艺，产生相变重结晶的方法来细化晶粒。 在结晶过程中，采用机械振动、超声波振动、电磁搅拌，也可使晶粒细化。（破碎）一. 金属的结晶 晶粒粗大与细化晶粒 焊接过程是一个快速加热冷却过程，在这一过程中，焊接接头组织将发生变化，包括热影响区的相变、晶粒粗化和焊缝内的凝固结晶过程。从而导致焊接接头的性能与基体有较大差异，成为焊接结构中的薄弱部位。一. 金属的结晶 一次结晶（液相-固相）直接影响金属材料组织性能，特别是焊接过程中许多缺陷，包括夹渣、气孔、夹杂物偏析等，也都是在熔化结晶过程中产生的，因而了解金属结晶过程对控制焊接质量具有十分重要的意义。知识点对成品奥氏体晶粒粗大后