無損檢測相關(guān)知識[1]

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1、第一章金屬材料及熱處理基本知識1.1概述：金屬材料是制造特種設(shè)備最常用的材料，因此了解和掌握金屬材料性能是十分必要的，通常所指的金屬材料性能是指金屬材料的使用性能和工藝性能。使用性能：為了保證零部件、設(shè)備、結(jié)構(gòu)能正常工作所應(yīng)具備的性能。力學(xué)性能：強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性、持久強(qiáng)度、蠕變極限等物理性能：密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性、熱膨脹性等化學(xué)性能：耐腐蝕性、熱穩(wěn)定性工藝性能：制造過程中適應(yīng)各種冷熱加工工藝的性能。熱加工：鑄造、焊接、熱處理冷加工：壓力加工、切削加工。1.2材料力學(xué)的基本知識1.2.1金屬材料在加工和

2、使過程中的基本特征⑴都要承受不同形式外力的作用；⑵都會產(chǎn)生抵抗這些外力作用的能力（這種能力稱為材料的力學(xué)性能如σs、HB、αk、δ5等）直至能力消失而發(fā)生變形以至斷裂破壞；力學(xué)性能：材料在外力作用下表現(xiàn)出的性能，如強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性、持久強(qiáng)度、蠕變極限等1.2.2應(yīng)力與應(yīng)變⑴內(nèi)力：是指材料內(nèi)部各部分之間的相互作用的力，在未受外力作用時，材料內(nèi)部相互平衡并保持其固有的形狀。當(dāng)受到外力時，這種固有的平衡被打破，相互之間作用力會改變，材料會發(fā)生形變，這是由于材料在外力作用下產(chǎn)生的附加內(nèi)力的結(jié)果，通常簡稱它為

3、內(nèi)力。⑵74應(yīng)變與應(yīng)力：物體在外力作用下，其形狀尺寸所發(fā)生的相對改變稱為應(yīng)變；物體在外力作用下而變形時，其內(nèi)部任一截面單位面積上的內(nèi)力大小通常稱為應(yīng)力；方向垂直于截面的應(yīng)力稱為正應(yīng)力。1.2.3強(qiáng)度⑴定義：金屬的強(qiáng)度是指金屬抵抗永久變形和斷裂的能力，材料強(qiáng)度可以通過拉伸試驗(yàn)測出。⑵金屬材料拉伸試驗(yàn)①彈性階段：此階段內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變成正比（即材料符合虎克定律），該段稱為彈性階段。該段中應(yīng)力的最高值所對應(yīng)的應(yīng)變值eノ，稱為比例極限σp。②屈服階段：此階段外加應(yīng)力不再增加而應(yīng)變?nèi)栽诔掷m(xù)增加（主要是塑性變形），材料已

4、失去抵抗繼續(xù)變形的能力，此時的應(yīng)力稱為屈服極限或曰屈服強(qiáng)度σb。若以材料塑性伸長0.2％作為屈服極限，則其屈服強(qiáng)度用σ0.2表示。③強(qiáng)化階段：當(dāng)變形超過屈服階段，材料又恢復(fù)了對繼續(xù)變形的抵抗能力，為使材料繼續(xù)變形必須增加應(yīng)力值，這種現(xiàn)象稱為加工硬化現(xiàn)象，或曰強(qiáng)化階段。④頸縮階段：當(dāng)外加應(yīng)力達(dá)到材料抗拉強(qiáng)度σs后，試件某一局部開始變細(xì)，出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象稱之頸縮階段。⑶應(yīng)用：抗拉強(qiáng)度σb、屈服強(qiáng)度σs是評價材料性能（強(qiáng)度）的兩個主要指標(biāo)。一般特種設(shè)備金屬材料構(gòu)件都是在彈性狀態(tài)下工作的，不允許發(fā)生塑性變形，所以在特

5、種設(shè)備設(shè)計中都選擇了適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)來保證。一般設(shè)計若以抗拉強(qiáng)度σb作為指標(biāo)時，鍋爐規(guī)范規(guī)定安全系數(shù)Nb＝1.5，壓力容器規(guī)范規(guī)定安全系數(shù)Nb＝1.6；若采用屈服強(qiáng)度σs作為指標(biāo)時，鍋爐規(guī)范規(guī)定安全系數(shù)Ns＝2.7，壓力容器規(guī)范規(guī)定安全系數(shù)Ns＝3.0。1.2.4塑性⑴定義：塑性是指材料在載荷作用下斷裂前發(fā)生不可逆永久變形的能力。⑵評定與計算：材料塑性的指標(biāo)通常用伸長率δ和斷面收縮率ψ，伸長率可用右式確定：δ＝［（L1－L0）/L0］×100％；L0—試件原標(biāo)距長度，L1—拉斷后試件標(biāo)距長度。斷面收縮率可用

6、右式確定：ψ＝［（A0－A1）/A0］×100％式中：A0－試件原來截面積，A1－拉斷后試件頸縮處的截面積⑶74應(yīng)用：鍋爐壓力容器對材料塑性要求是有一定限度的，并不是越大越好，應(yīng)合理選擇。單純追求塑性會限制材料的使用能力，造成材料的極大浪費(fèi)。1.2.5硬度⑴定義：是指材料抵抗局部塑性變形或表面損傷的能力。⑵工程上常用硬度試驗(yàn)方法：布氏硬度HB、洛氏硬度HR、維氏硬度HV、里氏硬度HL。⑶應(yīng)用：HB主要用于測定硬度較低的材料，如退火、正火、調(diào)質(zhì)處理的鋼材。HR主要用于測定硬度較高的材料，其中HRB測定同HB

7、，HRA和HRC用于測定淬火鋼、硬質(zhì)合金、滲碳層等。HV主要用于測定金屬表面硬度，如測定金相組織中不同區(qū)域的硬度，測定焊縫不同區(qū)域的硬度。HL主要用于現(xiàn)場構(gòu)件材料表面硬度的測定，測后可以直接讀出硬度值，并能及時轉(zhuǎn)換為布、洛、維等各種硬度值。1.2.6沖擊韌性⑴定義：是指材料在外加沖擊載荷作用下斷裂時消耗能量大小的特性。⑵試驗(yàn)：通常是在擺式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)上測定的。沖擊韌性αKv（αku）＝Ak／SN。⑶應(yīng)用：材料沖擊韌性的高低，取決于材料有無迅速塑性變形的能力，沖擊韌性高的一般都有較高的塑性，但塑性較高的材料卻

8、不一定都有較高的沖擊韌性。沖擊韌性是對材料的化學(xué)成分、冶金質(zhì)量、組織狀態(tài)、內(nèi)部缺陷以及試驗(yàn)溫度等比較敏感的一個質(zhì)量指標(biāo)，同時也是衡量材料脆性轉(zhuǎn)變和斷裂特性的重要指標(biāo)。1.3金屬學(xué)與熱處理基本知識1.3.1金屬的晶體結(jié)構(gòu)⑴定義：內(nèi)部原子呈規(guī)則排列的物質(zhì)稱為晶體，原子的排列方式稱為晶體結(jié)構(gòu)。⑵晶體結(jié)構(gòu)種類：有體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格，實(shí)際使用的金屬是由許多晶粒組成的，又叫多晶體。⑶74應(yīng)用：金屬材料在冶煉過程中是由