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金属材料的基础知识一、金属材料的分类方法：金属材料分为两大类：即黑色金属与有色金属1、黑色金属元素：铁、锰、铬2、有色金属元素：除上述三种元素外，其余称为有色金属元素。
通常将以铁、锰、铬为基的合金称为黑色金属，以铁为基的合金称为钢，以其余金属元素为基的合金称为有色金属。
二、金属材料的表示方法。
①钢的编号方法：根据国标GB/T221-2000《钢铁产品牌号表示方法》的规定，一般采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。
世界各国的钢号表示方法不一致，主要由于习惯上各自采用本国的国家标准，某部门标准或协会团体标准中的钢号表示方法，这给技术交流等带来很大的不便。
②有色金属的编号方法：有色金属及其合金编号方法与钢的编号方法大致相同，都是采用汉语拼音字母，化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。
由于铝合金与钛合金分类方法相对简单，放在铝合金和钛合金的材料牌号中一般不出现化学元素符号。
三、合金元素在钢中的作用1、铝（Al）熔点为660℃，主要用于脱氧和细化晶粒，在渗氮钢中促使形成坚硬耐蚀的渗氮层，含量高时，提高钢高及抗氧化能力，固溶强化作用大。
2、碳（C）是钢中的基本化元素之一，钢中随着碳含量的增加，其强度和硬度也随之增加，但其塑性和韧性则随之降低。
碳含量每增加0.1%，钢材抗拉强度大约提高90MPa，屈服强度大约提高40~50 MPa, 碳同时也能提高钢材的高温强度，在焊接碳含量较高的钢材时，焊接热影响区易出现淬硬现象，易产生冷裂纹的倾向。
因此，一般用于焊接结构压力容器，主要受压主件的碳素钢和低合金钢，其含碳量不应大于0.25%。
3、铬（Cr）熔点为1920℃，增加钢的淬透性并有二次硬化作用，在轴承钢和工具钢中，铬提高碳钢的耐磨性，在不锈耐热钢中，当超过铬含量12%时，使其具有良好的高温抗氧化性和耐氧化性，介质腐蚀性能，并增加钢的热强性，但含量高时或处理不当，易产生α相和475℃脆相，钢的可焊性随铬含量增加而降低，主要是焊接过程中易产生冷裂纹。
电厂金属材料电厂金属材料电厂是指生产电能的工厂，它的建设和运行离不开大量的金属材料。
电厂金属材料主要用于电力设备和设施的建设和维护，包括输电线路、发电机、锅炉、燃煤机械设备等。
在电厂中，输电线路起着将电能传输到各个地方的重要作用。
输电线路主要由两种金属材料构成，一种是导电材料，如铜、铝等；另一种是支持和保护输电线路的材料，如钢铁。
导电金属材料具有很好的导电性能，能够有效地传输电能；而支持和保护材料则能够确保输电线路的稳定和安全。
发电机是电厂中最重要的设备之一，它通过旋转磁场与导电材料相互作用产生电能。
发电机的转子通常采用铜、铝等导电材料制造，这些材料具有良好的导电性能和机械强度，能够承受高速旋转和高电流的作用。
锅炉是电厂中的热能转换设备，它通过燃烧燃料将热能转化为蒸汽，然后通过蒸汽驱动汽轮机发电。
锅炉的制造需要大量的金属材料，如碳钢、合金钢等。
这些材料具有良好的耐热性和耐压性，能够承受高温和高压的工作环境。
燃煤机械设备是电厂燃煤发电的关键设备，它包括燃煤机、煤磨机、风机等。
这些设备的制造需要大量的金属材料，如铸铁、合金钢等。
金属材料在燃煤机械设备中扮演着结构支撑和耐磨性材料的角色，能够确保设备的稳定和可靠运行。
除了以上几种金属材料外，电厂还需要大量的辅助金属材料，如电缆、接线、管道等。
这些材料在电厂的电力传输和设备运行中起着重要的作用，包括传输电能、导电和隔离电路以及输送气体和液体等。
总之，电厂金属材料是电力行业的重要组成部分，它们在电厂的建设和运行中发挥着重要的作用。
电厂金属材料的质量和性能对电厂的稳定运行和安全生产起着决定性的作用。
因此，电厂需要选择合适的金属材料，并加强材料的质检和管理，以确保电厂的正常运行。
电厂金属材料电厂作为能源生产的重要场所，其设备和材料的质量直接关系到生产效率和安全稳定。
金属材料作为电厂设备的重要组成部分，其选择和应用对电厂的运行起着至关重要的作用。
本文将从金属材料的选择、应用和维护等方面进行探讨，以期为电厂金属材料的选用提供一些参考和建议。
首先，电厂金属材料的选择至关重要。
在电厂设备中，常见的金属材料有碳钢、不锈钢、合金钢等。
在选择材料时，需要考虑到工作环境的温度、压力、腐蚀性等因素。
比如，在高温高压的锅炉设备中，需要选择耐高温、耐压的合金钢材料，以确保设备的安全可靠运行。
此外，还需要考虑材料的机械性能、加工性能、焊接性能等因素，以满足设备的功能要求。
其次，金属材料的应用也需要注意一些问题。
在电厂设备的使用过程中，金属材料可能会受到高温、高压、腐蚀等因素的影响，因此需要进行适当的防护措施。
比如，在锅炉设备中，需要对金属材料进行防腐蚀处理，以延长设备的使用寿命。
同时，还需要对金属材料进行定期的检测和维护，及时发现并处理材料的损伤和腐蚀，以确保设备的安全运行。
最后，金属材料的维护也是至关重要的。
在电厂设备的使用过程中，金属材料可能会出现磨损、腐蚀、裂纹等问题，因此需要进行定期的维护和保养。
比如，对设备中的金属材料进行表面清洁、涂层修复、防腐蚀处理等工作，以延长设备的使用寿命，降低维护成本。
同时，还需要对金属材料进行定期的检测和评估，及时发现并处理材料的问题，以确保设备的安全稳定运行。
总之，电厂金属材料的选择、应用和维护对设备的安全稳定运行至关重要。
在实际工作中，需要根据设备的具体情况，合理选择金属材料，并进行适当的应用和维护工作，以确保设备的安全可靠运行，为电厂的生产提供保障。
希望本文能为电厂金属材料的选用提供一些参考和帮助。
本课程的性质和内容1、性质：本课程属于专业技术基础课。
2、内容：了解金属材料的性能及测试方法；了解电厂常用金属材料的分类性能及用途了解热处理基本知识；熟悉热力设备主要部件用钢；了解火力发电厂金属监督知识。
一、材料在工程技术中的应用1、材料是人类社会生活中广泛应用的物质，它是社会发展和进步的标志。
石器时代—青铜器时代—铁器时代2、材料是人类用来制造各种产品的物质3、材料的发展离不开科学技术的进步，而科学技术的继续发展又依赖于工程材料的发展4、目前，电力工业生产中应用最广的仍为金属材料，约占80%—90%二、电厂用金属材料的选用原则1、火电厂热力设备主要零部件用钢种类繁多，各零部件都应按自己的工况特点和用钢要求来选用。
锅炉受热面管按不同工况可用:20G、16Mo、12Cr1MoVG、钢102、F11、T91、TP304H、1Cr19Ni9等。
2、机组容量的增加、效率的提高对金属材料提出了越来越高的要求第一章金属学基本知识金属：在元素周期表中，凡具有良好的导电性、导热性和可锻性的元素通称为金属。
金属材料：在所有应用材料中，凡以金属元素或以其为主所形成的具有金属特性的物质通称为金属材料。
金属材料分为：黑色金属：铁、锰、铬及其合金。
如：钢、生铁有色金属：指除黑色金属外的其他金属及合金。
如：铜、铝及其合金金属材料按成分分为：纯金属：指一种金属元素组成的物质。
目前被发现107种元素，金属86种合金：两种或两种以上金属或金属与非金属组成的物质。
如：黄铜、合金的性能优于纯金属，应用广泛。
金属材料的性能：使用性能：指金属材料在使用条件下所表现的性能。
工艺性能：指金属材料在冷热加工过程中所表现的性能。
使用性能包括：机械性能物理性能化学性能工艺性能包括：铸造性能锻造性能焊接性能热处理性能机加工性能金属材料的物理性能：金属材料不需要发生化学反应所能表现出的性质。
金属材料的物理性能有：密度、熔点、导电性、导热性、热膨胀、耐磨性和磁性等。
根据金属密度的大小，可以分为轻金属和重金属。
轻金属：ρ<5×103kg／m3的金属重金属：ρ>5×103kg／m3的金属常用金属材料密度如下：铸铁为7.8×103kg／m3，纯铜为8.9×103kg／m3，铝为2.7×103kg／m3 熔点：金属由固态转变为液态时的温度。
一般用摄氏温度(℃)表示。
掌握金属的熔点，对于铸造、焊接、冶炼各种合金及金属的选择使用都很重要。
例如：低熔点的金属或合金用来制造铅字、熔丝等，高熔点的合金用来制造耐高温的过热器管、汽轮机叶片等耐热部件。
导电性：金属传导电流的性能。
一般金属材料均有良好的导电性，其中以银的导电性最好，其次为铜、铝、铁等，铅的导电性在常用金属中最低。
若银导电率为100﹪则铜为97﹪铝为57﹪。
金属温度越高导电性越差。
通常金属的导电性好，则电流通过时所产生的热量就越少，从而在输电过程中的电能损失就较小。
有些物质的导电性很微弱（如鍺、硅、硒）介于导体与绝缘体之间，称半导体。
物质有导体、半导体、绝缘体之分。
金属传导热量的性能。
多数金属都是热的良导体，其中银的导热性最好，铜、铝次之。
通常是导电性好的材料，其导热性也好。
若零件在使用中需要大量吸热或散热时，则要用导热性好的材料。
在火电设备中，凝汽器的冷却管就是用导热性好的铜合金制造的。
热膨胀性：金属材料受热体积增大，遇冷体积缩小的性能。
零件在工作中，必须考虑金属的热膨胀性能所产生的影响。
例如：汽轮机转子与定子之间要留有足够的间隙，以防机组启动升温时，因其膨胀的差异而产生转子与静子碰撞造成设备损坏事故。
磁性：金属具有被磁化的性质。
铁或铁合金具有良好的磁性，磁性材料是制造电机、电器中不可缺少的材料，如硅钢片或铁镍合金等。
另外还可利用磁性进行磁力探伤，以检查金属材料表面有无裂纹。
耐磨性：金属抵抗磨损的性能。
火力发电厂中，风机叶片、磨煤机等在工作过程中都会受到磨损，为了延长这些设备零件的使用寿命，应选用耐磨性好的材料制造。
金属材料的化学性能：金属材料在发生化学反应时表现出的性质。
金属材料的化学性能主要有抗氧化性和耐腐蚀性等。
抗氧化性：金属材料在加热时，抵抗氧化性气体腐蚀的能力。
火电厂锅炉高温汽水管道，特别是省煤器和空气预热器气管道等，就必须选择抗氧化性好的金属材料制造。
耐腐蚀性：金属材料抵抗介质(空气中的氧，各种酸、碱、盐类的水溶液，水蒸气等)腐蚀的能力。
电厂热力设备中过热器管、水冷壁管和汽轮机叶片等部件是在腐蚀介质的条件下长期工作的，如果这些零部件被腐蚀过多，就会影响设备的安全运行。
所以在选用热力设备零部件时，必须考虑钢材的耐腐蚀性。
金属材料的常温力学性能机械性能（力学性能）：材料在外力作用下所表现出来抵抗变形和破坏的能力。
常用的力学性能指标：强度，塑性，硬度，冲击韧性，疲劳强度，断裂韧性等。
均通过实验测得。
常用的机械性能试验：拉伸试验、硬度试验和冲击试验等。
载荷分为：静载荷载荷的大小、方向均不变或变化缓慢。
动载荷载荷的大小、方向瞬间变化。
交变载荷载荷的大小、方向作周期性变化。
变形分为：弹性变形外力去除后变形能完全消失。
塑性变形外力去除后变形不能完全消失。
内力：在外力作用下材料内部产生的抵抗力。
应力：单位面积上内力的大小。
用σ（西格玛）表示(一)、强度：金属材料在外力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。
抵抗能力越大，则强度越高。
根据载荷作用方式不同，强度可分：抗拉强度、抗压强度、抗剪强度、抗扭强度和抗弯强度等五种。
其中以抗拉强度最易测得。
拉伸试验：把制成规定形状和尺寸的试样装在拉力试验机上，对试样施加缓慢递增的拉力，使它不断产生变形，直到拉断为止，根据拉伸试验过程中的载荷及与载荷相对应的变形量，可以画出材料的拉伸试验曲线。
拉伸试验的试样：长试样l0=10d0 短试样l0=5d0低碳钢的力—伸长曲线1、与p点非常接近的另一特性点e，称为弹性强度，与e点相对应的应力值σe 称为弹性强度。
σe的单位为MPa(兆帕)。
如外应力比σe低时，试样只产生弹性变形。
弹性强度σe反映了抵抗弹性变形能力的好坏。
金属材料的σe值越大，说明材料抵抗弹性变形的能力越好。
2、屈服强度σs（Re ）s点称为屈服点。
开始发生屈服现象时的应力称为屈服强度。
用σs （Re ）表示。
（Re ）反映了金属材料抵抗塑性变形能力的好坏。
金属材料的σs （Re ）值越大，说明材料抵抗大量塑性变形的能力越好。
（Re ）通常作为设计零件的依据。
条件屈服极限σ0.2：工程中常用残余变形量（0.2%l0）时应力作为规定非比例延伸强度（条件屈服极限），用（Rp0.2 ）表示。
3、过了s点，由于产生塑性变形后材料硬化，增加了抵抗变形的能力，即产生了加工硬化。
因而曲线又开始上升，到达b点，应力达最大值。
与b点所对应的应力值σb （Rm ）称为抗拉强度，单位为MPa。
抗拉强度（Rm ）反映了材料抵抗断裂破坏的能力。
金属材料的σb （Rm ）值越大，抵抗断裂破坏的能力越好。
提高强度对于减小零件尺寸、重量，提高承载能力，增加零件使用可靠性等均有重要意义。
在工程上使用的金属材料，不仅要求高的屈服强度Rm，同时还要求具有一定的屈强（Re/Rm）。
屈强比越小，零件的可靠性愈高，在万一超载的情况下，能由于塑性变形时强度提高而不致立刻断裂，屈强比太小，则材料的强度利用率太低会造成浪费材料。
(二)、塑性：金属材料在外力作用下，产生塑性变形而不被破坏的能力。
常用的塑性指标有延伸率δ（A）和断面收缩率Ψ（Z ）延伸率：试样拉断后的总伸长与原始长度比值的百分率，用A表示A＝（L-L0）/ L0Xl00％式中A ——延伸率，％；L——试样拉断后的长度，mm；L0——试样原始长度，mm。
延伸率A越大，材料的塑性越好。
延伸率A≧5%的材料为塑性材料。
延伸率A﹤5%的材料为脆性材料。
塑性好的材料便于成型加工，如锻压、冷冲和冷拔等良好的塑性使零件在万一过载时能由于塑性变形使材料强度提高，避免突然断裂断面收缩率：试样拉断后断面缩小的面积与原断面面积比值的百分率，用（Z ）表示，即：Z=（S0- S1）/ S0 Xl00％式中Z——断面收缩率，％S0——试样原来的断面面积，mm2S1——试样拉断后的断面面积，mm2材料的Z愈大，则表示其塑性愈好，即材料能承受较大的塑性变形。
(三)、硬度硬度：金属材料抵抗硬物体压入表面的能力。
或金属材料的软硬程度。
硬度试验：以一个极硬的球体或锥体压入金属的表面，以压痕的面积或深度来衡量金属材料硬度的大小。
测定硬度的常用方法有：1．布氏硬度（HB）原理：用压痕单位面积上所承受的压力来表示。
受力越大，压痕越大。
用规定载荷P把直径为D的钢球压入试样表面并保持一定时间，然后卸除载荷，这样便在金属材料的表面留下了一个直径为d的压痕。
布氏硬度值：压痕单位面积上所承受的压力。
符号HB计算公式：式中 HB ——布氏硬度，MPa ；F ——加在钢球上的载荷，N ；S ——压痕表面积，mm2；布氏硬度的表示方法： 120HBS10/1000/30♦ 硬度数据♦ 布氏硬度符号当压头为钢球时（用于HB ≤450的材料），布氏硬度符号为HBS当压头为硬质合金球时（用于HB ＝450－650的材料），布氏硬度符号为HBW ♦ 球体直径♦ 载荷♦ 载荷保持时间（10-15s 不标注）从本质上说，硬度是反映材料抵抗局部塑性变形的能力，与强度属于同一范畴，所以材料的硬度与强度之间有一定关系。
根据硬度可以大致估计材料的抗拉强度。
碳钢与一般的合金钢，HB 值与Rm 抗拉强度值之间可用近似公式进行换算：♦ HB ＜175时，Rm 抗拉强度＝3.6HB(Mpa)♦ HB ≥175时，Rm 抗拉强度＝3.5HB(Mpa)特点：（1）布氏硬度的单位为MPa ，但习惯上不 标其单位，例如HB ＝230MPa ，可写为HB230。
(2)布氏硬度值以单位压痕面积上承受的压力来表示。
(3) 测量精度较高，试验数据稳定，但操作缓慢，压痕大，不宜作大量成品零件和硬度较高(HBS>450)金属材料的测试。
2．洛氏硬度（HR)原理：根据压痕深度定出硬度数值。
测试方法：用一个顶角为120°的金刚石圆锥或直径为1.588mm 的淬火钢球，在一定压力下压入被试材料表面，然后根据压痕深度定出硬度数值。
♦ 洛氏硬度表示：一无名数，置于符号HR 的前面表示，HR 后面为适用的标尺。
♦ 例如：50HRC 表示用C 标尺测定的洛氏硬度值为50特点：（1） 压痕面积小，可用来测量成品或半成品的硬度。
测硬度值离散性较大，因此，最好多测几个点，取其平均值。
（2）操作迅速简便，可直接在表盘上读数。
（3）测量范围较广，可测量从较软到较硬的金属材料。
