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电厂金属材料

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电厂金属材料课件

电厂金属材料课件

2．壁温≤550℃的过热器管子及壁温≤510℃的蒸汽管道
• 15CrMo钢是在这个温度范围内应用很广泛的钢种。
• 15CrMo钢的化学成分及热处理工艺在表7—l及表7—2中均已分别作了介绍。 经热处理后的组织一般是铁素体和珠光体，有些是贝氏体。15CrMo钢在500～ 550℃温度范围内有较高的热强性和抗氧化性能，其工艺性能也很好。
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电厂金属材料
• Cr12％马氏体型耐热型钢主要是依靠铬，钼，钨等元素在钢中起固溶强 化的作用来提高热强性；有些加入钒铌等元素来起弥散硬化，加入硼， 稀土等元素来加强晶界，从而进一步提高蠕变极限和持久强度，在高温 下持久运行过程中此类钢不会断析出Fe3Mo、Fe2W等金属化合物，可以抵 消因固溶体中合金元素贫化（贫钼或钨）而削弱固容强化的现象；同时 有由于固容体中保持高浓度的铬，使其具有高的抗腐蚀能力和抗氧化性。
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电厂金属材料
4． 壁温≤600～620℃的过热器管子及壁温≤550～570℃的蒸汽管道
• 多年来国内外均致力于研究进一步提高合金耐热钢的使用温度，使之超过 600℃，甚至达到620℃，我国研制成功的有12Cr2MoWVB(钢102)和 12Cr3MoVSiTiB钢（II11）钢；俄罗斯有12X2Mφ CP、12X2Φ B钢；联邦德国 有10CrSiMoV钢等。这些钢种目前多用于壁温600～620℃的过热器和再热器 管子，很少用于蒸汽管子。
• 15CrMo钢虽无石墨化倾向，但在高温下长期运行过程中会发生渗碳体的球化 及固镕体中合金元素贫化的组织变化，从而使热强性降低。当温度超过550℃ 时，持久强度显著下降。
•我国在发展普通低合金钢时，结合我目的资源情况，提出以12MnMoV钢替代15CrMo钢。

《电厂金属材料》课件

《电厂金属材料》课件
优质的电厂金属材料能够提高 发电设备的效率，降低能耗， 提高经济效益。
延长设备寿命
合理的选材和有效的防护措施 可以延长发电设备的使用寿命 ，降低维护成本。
促进电力工业发展
电厂金属材料的进步能够推动 电力工业的发展，满足社会对
电力日益增长的需求。
02
电厂金属材料的种类与特 性
金属材料的分类
黑色金属
铜及铜合金
导电性和导热性好，耐腐蚀，广泛用于电气 、电子和建筑领域。
钛及钛合金
高强度、耐腐蚀性好，生物相容性好，广泛 用于航空料
根据设备或构件的使用要求，如 强度、耐腐蚀性、耐磨性等，选 择合适的材料。
根据工艺要求选择
材料
根据制造工艺的要求，如可加工 性、焊接性、切削性等，选择适 合的材料。
经济性原则
在满足使用和工艺要求的前提下 ，尽量选用价格低廉的材料，降 低成本。
03
电厂金属材料的腐蚀与防 护
电厂金属材料的腐蚀机理
01
02
03
电化学腐蚀
金属材料与电解质溶液接 触，通过电极反应发生的 腐蚀。
化学腐蚀
金属与周围介质（非电介 质）直接发生的化学反应 而引起的腐蚀。
物理腐蚀
金属由于物理溶解而引起 的腐蚀。
金属材料加工
严格按照工艺要求进行金属材料的加工，避免因切割、焊接等操作 不当导致材料损伤或性能下降。
金属材料安装
在安装过程中，要确保金属材料的正确安装和固定，防止因安装不 当导致设备故障或安全事故。
电厂金属材料的安全检测与评估
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定期检测
对电厂金属材料进行定期检测，包括外观检查、 无损检测、理化性能试验等，以确保材料性能稳 定且无损伤。

电厂使用的主要金属材料11

电厂使用的主要金属材料11

分按顺序组成。
• 2. 按冶炼时脱氧程度分类 • （１）沸腾钢。炼钢时仅加入锰铁进行脱氧，则脱氧不完全。这种 钢水浇入锭模时，会有大量的ＣＯ气体从钢水中外逸，引起钢水呈 沸腾状，故称沸腾钢，代号为“Ｆ“。沸腾钢组织不够致密，成分 不太均匀，硫、磷等杂质偏析较严重，故质量较差。但因其成本低 、产量高，故被广泛用于一般建筑工程。 • （２）镇静钢。炼钢时采用锰铁、硅铁和铝锭等作脱氧剂，脱氧完 全，且同时能起去硫作用。这种钢水铸锭时能平静地充满锭模并冷 却凝固，故称镇静钢，代号为“Ｚ”。镇静钢虽成本较高，但其组 织致密，成分均匀，性能稳定，故质量好。适用于预应力混凝土等 重要的结构工程。
不锈钢及耐热钢牌号前的数字表示平均碳的质量分数的千倍，合金元 素的表示方法与其它合金钢相同。 当碳的质量分数小于或等于0.03%时，在牌号前冠以“00”，
当碳的质量分数小于或等于0.08%时，在牌号前冠以“0”。不锈钢
3Cr13的平均wC=0.3%、wCr≈13%； 不锈钢0Cr19Ni9的平均wC≤0.08%、wCr≈19%、wNi≈9%； 不锈钢00Cr19Ni11钢的平均wC≤0.03%、wCr≈19%、wNi≈11%。 当wSi≤1.5%%、wMn≤2%时，牌号中不予标出。
• （３）半镇静钢。脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间，为质量较好 的钢，其代号为“ｂ”。 • （４）特殊镇静钢。比镇静钢脱氧程度还要充分彻底的钢，故其质 量最好，适用于特别重要的结构工程，代号为“TZ”。
• 3、典型牌号、性能与用途 • Q195、Q215钢含碳量很低，强度不高，但具有良好的塑性、韧 性和焊接性能，常用作铁钉、铁丝、钢窗及各种薄板等强度要求不 高的工件。 • Q235A、Q255A用于农机具中的拉杆、小轴、链等。也用于建筑 钢筋、钢板、型钢等； • Q235B、Q255B用作建筑工程中质量要求较高的焊接结构件，机 械中一般的转动轴、吊钩、自行车架等；Q235C、Q235D质量较 好，可作一些重要的焊接结构件及机件。 • Q255、Q275钢强度较高，其中Q275属于中碳钢，可用作制造摩 擦离合器、刹车钢带等。

电厂金属材料

电厂金属材料
（一）金属材料的基础知识
1、金属材料的基本结构 2、钢的分类 3、合金元素对金属材料性能的影响 4、金属材料的力学性能 5、钢的热处理
（一）金属材料的基础知识
1、金属是一种晶体物 质。典型的晶体结 构有：体心立方、 面心立方、密排六 方。
（一）金属材料的基础知识
2、钢的分类
可以按冶炼方法、化学成分、供货状态、用途等分类。 按化学成分——碳素钢、合金钢 2.1碳素钢：Mn%≤0.8%～0.9% 、Si%≤0.4%
（一）金属材料的基础知识
锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－ 0.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足 够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如 16Mn钢比A3屈服点高40%。含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲 斗，球磨机衬板等。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。
（一）金属材料的基础知识
3、合金元素对金属材料性能的影响
铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降 低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的 重要合金元素。
镍(Ni)：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐 蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用 其他合金元素代用镍铬钢。
（二）电站常用钢管用钢
钢号 10Cr9Mo1VNb
GB 5310
1Mn17Cr7MoVNbBZr (17-7MoV)
1Cr18Ni9 GB 5310
0Cr17Ni12Mo2 GB 13296—2007
0Cr18Ni11Ti GB 5310

电厂金属材料第二版教学设计 (2)

电厂金属材料第二版教学设计 (2)

电厂金属材料第二版教学设计
一、教学目标
1.掌握金属材料基本知识：金属的分类、性质、结构等；
2.理解电厂金属材料的应用及特点；
3.熟悉电厂金属材料的加工工艺；
4.培养学生的实际操作能力和解决问题的能力；
5.激发学生的创造性思维和学习兴趣。

二、教学内容
1.金属材料的基本知识；
2.电厂金属材料的分类及应用；
3.电厂金属材料的性能及特点；
4.电厂金属材料的加工工艺；
5.电厂金属材料的检测与管理。

三、教学方法
1.讲授法：重点讲解金属材料的基础知识和电厂金属材料的应用；
2.实验法：组织学生进行金属材料的检测、分析和加工实验；
3.讨论法：布置案例或实际问题，引导学生进行讨论；
4.研究法：鼓励学生参与科研项目，提高学生的创新能力。

四、教学重点
1.电厂金属材料的应用及特点；
2.电厂金属材料的加工工艺。

五、教学难点
1.电厂金属材料的性能及特点；
2.电厂金属材料的检测与管理。

六、教学评价
1.开展小组讨论，提高学生的思维能力和表达能力；
2.实验报告，检测学生的实验操作能力和实验数据处理能力；
3.期末论文，检测学生的独立思考能力和写作能力。

七、教学资源
1.金属材料教材；
2.实验室设备和材料。

八、参考文献
1.《材料力学》；
2.《金属材料与热处理》；
3.《金属材料的应用与发展》。

电厂金属材料(第三版)

电厂金属材料(第三版)

电厂金属材料在节能环保领域的应用
总结词
随着环保意识的提高，电厂金属材料在节能环保领域的应用越来越广泛。
详细描述
电厂金属材料在节能环保领域主要应用于烟气脱硫、除尘和污水处理等方面。这 些材料需要具备耐腐蚀、耐磨损和耐高温等特点，以确保设备的长期稳定运行和 达到环保标准。
电厂金属材料应用案例分析
总结词
详细描述
电厂金属材料在发电设备中主要应用于汽轮机、锅炉、燃气轮机等关键部件。 这些材料需要具备优良的耐热性、抗腐蚀性和高强度等特点，以确保设备的长 期稳定运行。
电厂金属材料在输电线路中的应用
总结词
输电线路是电力传输的关键设施，需要具备高导电性和耐腐 蚀性等特性。
详细描述
在输电线路中，电厂金属材料主要应用于导线、绝缘子和铁 塔等部件。这些材料需要具备高导电性能和耐腐蚀性能，以 确保电力传输的稳定性和可靠性。
电厂金属材料的重要性
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保证电厂设备的可靠性和安全性
电厂金属材料的质量和性能直接影响到设备的运 行稳定性和安全性。
提高电厂的经济效益
优质的金属材料可以延长设备的使用寿命，减少 维修和更换的频率，从而降低成本。
3
推动技术创新和产业升级
电厂金属材料的发展和应用推动了相关产业的技 术创新和产业升级，促进了经济发展。
电厂金属材料的发展前景与展望
新材料研发
随着科技的不断进步，新的金属材料将不断涌现，为电厂金属材 料的发展提供更多选择和可能性。
智能化应用
智能化技术的应用将进一步拓展，实现电厂金属材料的智能监测、 预警和维护等功能，提高运行效率和安全性。
可持续发展
电厂金属材料的发展将更加注重可持续发展，通过节能减排、资源 循环利用等方式，降低对环境的影响，实现绿色发展。

电厂金属材料基础知识要点

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

铸件冷凝时，由于种种原因会造成化学成分的不均匀，叫 做偏析。偏析使整体冲击韧性降低，质量变坏。
•缩孔、疏松和偏析等铸造缺陷都是不允许产生的，在生产过程中应予以消除。
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电厂金属材料
（二）锻造性能
• 重要零件的毛坯往往要经过锻造工序，如汽轮机、发电机的主 轴，轮毂，叶片，大型水泵和磨煤机的主轴、齿轮等。材料承 受锻压成型的能力，称为可锻性。
布氏硬度值的表示方法为：硬度值+硬度符号+球体直径/+载荷/+载荷保持时间 （10～15秒不标注）。 例如，180HBS10/1000/30,表示直径10mm的钢球在1000kgf作用下，保持30秒测得 的布氏硬度值为120。
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2．洛氏硬度(HR)
用一定载荷将压头压入材料表面，根据压痕深度表示硬度值。根据压头和载 荷的不同，洛氏硬度分HRA，HRB和HRC，试验规范见表3-1 。
例如700HLD表示用D型冲击装置测定的里氏硬度值为700。
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布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和里氏硬度各有优缺点：布氏硬度 由于压痕面积较大，能反映较大范围内的平均硬度，所以测量结果 具有较高的精度和稳定性。但操作费时，对试样表面有一定破坏。 洛氏硬度操作简单，可以直接读出硬度值，且压痕小，不伤工件。 缺点是所测硬度值的离散性较大。维氏硬度的载荷小、压痕浅，广 泛用于测定薄工件表面硬化层。里氏硬度操作简单，便携性好，广 泛用于现场硬度测量。
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电厂金属材料
二、金属材料的力学性能
• 力学性能是指金属材料在外力作用下，所表现出来的抵抗变形 和破坏的能力以及接受变形的能力。

电厂金属常用材料选用


HR3C 620
✍ 用在机炉外管道时一般温度再下降约30 ℃；我们选择材料时，
首先应清楚该处工况，即温度及压力，主要是温度。材料不能相 互替代。300WM机组主汽及热段疏水管道一般选用12Cr1MoV， 600WM及以上机组一般选用T91、T92。
☞ 四大管道材料的选用：
按使用温度级别从低到高依次为： 材 料 20G WB36 15CrMo 最高使用温度℃ 425 500 510 材 料 最高使用温度℃
☞ 合金钢的编号方法：
合金结构钢： 这类钢的编号是：两位数字+元素符号+数字 前面两位数字表示钢中含碳量的万分数，元素符号指所含的合金元素， 元素符号后面的数字表示该元素含量的百分数。合金元素含量小于 1% 或1.5%时，钢号中只标元素符号，不标数字。 例如：12Cr1MoV表示钢种含碳量约0.12%，含Cr量约1%，Mo、V含 量均小于1%。 合金工具钢： 这类钢编号是：一位数字+元素符号+数字 一位数字表示含碳量的千分数，合金元素及其含量的表示方法与合金结 构钢相同。 例如：9Mn2V表示钢中含碳量约0.9%，含Mn量约2%，含V量＜1%。 特殊性能钢：
☞ 阀门材料的选用：
按使用温度级别从低到高依次为： 材 料 20/25/ZG200-400/ZG230-450 最高使用温度℃ 450 材 料 最高使用温度℃ 15Cr1Mo1V/12Cr1MoV 570 WC6/WC9 593 WC1 470 15CrMo 550 1Cr18Ni9Ti(ZG) 650
案例四：
洛阳双源热电有限责任公司#1机组主汽管道焊缝， 在1998年1月4日累计1732小时后开裂泄漏，对主汽 管道焊缝全部进行返修处理。在2011年9月29日#2机 组大修时在同结构处再次发现两道主汽管道裂纹。 （如图）

电厂金属材料

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。

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在外力作用下，材料或结构抵 抗破坏（永久变形和断裂）的 能力。按所抵抗外力的作用形 式可分为：抵抗静态外力的静 强度，抵抗冲击外力的冲击强 度，抵抗交变外力的疲劳强度 等；按环境温度可分为：常温 下抵抗外力的常温强度，高温 或低温下抵抗外力的热(高温)强 度或冷(低温)强度等。按外力作 用的性质不同，主要有屈服强 度、抗拉强度、抗压强度、抗 弯强度等，工程常用的是屈服 强度和抗拉强度，这两个强度 指标可通过拉伸试验测出。


压痕法（IM） 测试试样表面先抛光成镜面， 在显微硬度仪上，以10Kg负载 在抛光表面用硬度计的锥形金 刚石压头产生一压痕，这样在 压痕的四个顶点就产生了预制 裂纹。根据压痕载荷P和压痕裂 纹扩展长度C计算出断裂韧性数 值（KIC）。 计算公式为： 计算公式 E为杨氏模量，例如对于Si3N4 系统一般取300GPa。公式中载 荷P单位为N, 裂纹长度C单位为 mm, 显微硬度HV单位为GPa。


第一章 一金属材料的基础知识
第一节 金属材料的性能 第二节 金属的晶体结构与结晶 第三节 金属的塑形变形与再结晶 第四节 合金的相结构及二元合金相图


铸造性能 焊接性能 热处理性能 切削性能


铸造性能 锻造性能 焊接性能 切削性能

强度定义

塑性定义和塑性指标 塑性，力学专业术语，英文 专业名：Plasticity. Ductility,Briquettability.是 指在外力作用下，材料能 稳定地发生永久变形而不 破坏其完整性的能力。 评价金属材料的塑性指标包 括伸长率（延伸率）A 和 断面收缩率Z表示。
ห้องสมุดไป่ตู้

晶界是相邻两个晶粒的边界，晶界上的原 子排列是无规则的，金属中的杂质原子往 往存在期间，这对于位错的运动形成很大 阻力

从材料力学知道，拉 伸试样受拉时，外力 的切应力分量在与外 力呈45度角时最大
金属材料在外力作用下产生塑性变形，其内 部的组织和力学性能、物理、化学性能也 发生一系列的变化，主要的变化是加工硬 化，同时在金属内部产生形变内应力

液态金属中如果有不熔杂质或高熔点金属 时，可促进非均匀形核，从而增大形核率。

如果能增加铸件中液态金属的流动，不但 可以增加冷却速度，还可以将枝晶冲断， 增大形核率。

定义：当外部条件（温度和压强）改变时， 金属内部由一种晶体结构向另一种晶体结 构的转变称为多晶型转变或同素异晶转变。

液态纯铁冷却到1538℃时，结晶成具有体 心立方晶格的δ-Fe；继续冷到1394℃时发生 同素异晶的转变，体心立方晶格δ-Fe转变为 面心立方晶格γ-Fe；再继续冷却到912℃时， γ-Fe又转变为体心立方晶格的α-Fe。纯铁变 为固态后发生了两次同素异晶转变。
一 宏观内应力 二 显微应力 三 晶格畸变应力


冷加工与热加工的区别是什么?冷加工通常指金属的切削加工。用 切削工具(包括刀具、磨具和磨料)把坯料或工件上多余的材料层切 去成为切屑，使工件获得规定的几何形状、尺寸和表面质量的加 工方法。任何切削加工都必须具备3个基本条件:切削工具、工件和 切削运动。切削工具应有刃口，其材质必须比工件坚硬。不同的 刀具结构和切削运动形式构成不同的切削方法。用刃形和刃数都 固定的刀具进行切削的方法有车削、钻削、镗削、铣削、刨削、 拉削和锯切等;用刃形和刃数都不固定的磨具或磨料进行切削的方 法有磨削、研磨、珩磨和抛光等。冷加工会导致一些不需要的效 果。比如延展性的降低以及残余应力的增加。由于冷加工或加工 硬化的机制是增加了位错密度，因此任何可以重新排列或消除位 错的处理方法都可以消除冷加工的效果。 在金属学中，把高于金属再结晶温度的加工叫热加工。热加工可 分为金属铸造、热轧、锻造、焊接和金属热处理等工艺。有时也 将热切割、热喷涂等工艺包括在内。热加工能使金属零件在成形 的同时改善它的组织，或者使已成形的零件改变结晶状态以改善 零件的机械性能。铸造、焊接是将金属熔化再凝固成型。
合金，是由两种或两种以上的金属与金属或 非金属经一定方法所合成的具有金属特性 的物质。一般通过熔合成均匀液体和凝固 而得。根据组成元素的数目，可分为二元 合金、三元合金和多元合金。中国是世界 上最早研究和生产合金的国家之一，在商 朝（距今3000多年前）青铜（铜锡合金） 工艺就已非常发达；公元前6世纪左右（春 秋晚期）已锻打（还进行过热处理）出锋 利的剑(钢制品)。
位错密度→滑移→塑性变 形 · 位错在外加切应力的作用 ）。 下移动至晶体表面 →一个 原子间距的滑移台阶 →塑 性变形 · 滑移线（晶体表面的滑移 台阶）→滑移带（大量滑 移线） · 滑移系（滑移面和该面上 的一个滑移方向），滑移 系数目↑，材料塑性↑； 滑移方向↑，材料塑性↑。 如FCC和BCC的滑移系为 12个，HCP为3个，FCC的 滑移方向多于BCC，金属 塑性如Cu（FCC）＞Fe （BCC）＞Zn（HCP）。

一块晶体常常被一些界 面分隔成许多较小的畴 区，畴区内具有较高的 原子排列完整性，畴区 之间的界面附近存在着 较严重的原子错排。这 种发生于整个界面上的 广延缺陷被称作面缺陷， 即在工程材料学中，面 缺陷是指二维尺度很大 而第三维尺度很小的缺 陷。

面缺陷的种类繁多，金属晶体中的面缺陷 主要有两种：晶界和亚晶界[1] 。结构复杂， 对于晶体的物理性能有着广泛的影响。晶 体中相邻畴区间的交接往往不是任意的， 通常只有那些点阵匹配度较好，具有特定 形态及结构，因而界面能较低的面缺陷能 够存在。人们通常按界面两侧晶体结构之 间的关系将其分为平移界面、孪晶界面及 晶粒间界三大类别
结晶的条件 结晶的过程 影响晶粒大小的因素 固态金属的同素异晶转变

具有一定的过冷度是液态金属能够结晶的 必要条件，即结晶的热力学条件 过冷度越大时即实际的结晶温度t越低，结 晶的条件就越好，其结晶倾向就越大。实 际上，当液态金属的冷却速度越大时，过 冷度就越大。


1过冷度 2不熔杂质 3金属的流动 与振动



过冷度degree of under cooling 熔融金属平衡状态下的相变温度与 实际相变温度的差值。纯金属的过 冷度等于其熔点与实际结晶温度的 差值，合金的过冷度等于其相图中 液相线温度与实际结晶温度的差值。 每一种物质都有自己的平衡结晶温 度或者称为理论结晶温度，但是， 在实际结晶过程中，实际结晶温度 总是低于理论结晶温度的，这种现 象称为过冷现象，两者的温度差值 被称为过冷度。过冷度的大小与冷 却速度密切相关，冷却速度越快， 实际结晶温度就越低，过冷度就越 大；反之冷却速度越慢，过冷度就 越小，实际结晶温度就更接近理论 结晶温度。
合金类型 (1)混合物合金（共熔混合物），当液态合金凝固时，构成合金的各 组分分别结晶而成的合金，如焊锡、铋镉合金等； (2)固熔体合金，当液态合金凝固时形成固溶体的合金，如金银合金 等； (3)金属互化物合金，各组分相互形成化合物的合金，如铜、锌组成 的黄铜（β-黄铜、γ-黄铜和ε-黄铜）等。 合金的许多性能优于纯金属，故在应用材料中大多使用合金(参看铁 合金、不锈钢)。 合金的通性 各类型合金都有以下通性： (1)多数合金熔点低于其组分中任一种组成金属的熔点； (2)硬度一般比其组分中任一金属的硬度大；（特例：钠钾合金是液 态的，用于原子反应堆里的导热剂） (3)合金的导电性和导热性低于任一组分金属。利用合金的这一特性， 可以制造高电阻和高热阻材料。还可制造有特殊性能的材料。 (4)有的抗腐蚀能力强(如不锈钢)如在铁中掺入15%铬和9%镍得到一 种耐腐蚀的不锈钢，适用于化学工业

又称螺旋位错（Burgers dislocation）。一个晶体的某 一部分相对于其余部分发生 滑移，原子平面沿着一根轴 线盘旋上升，每绕轴线一周， 原子面上升一个晶面间距。 在中央轴线处即为一螺型位 错。围绕位错线原子的位移 矢量称为滑移矢量或伯格斯 (Burgers)矢量，对于螺型位错， 位错线平行于伯格斯矢量。


结晶过程是金属内的原子从液态的无序的混乱排列转变成固态 的有规律排列。经历了形核——长大——形核——长大... 的过程。 晶核形成：自发形核与非自发形核 [自发形核]：金属在过冷的条件下，液态金属中某些局部微小 的区域内的原子自发地聚集在一起，这种原子规则排列的细小 聚合体称为晶核，这种形核方式称为自发形核； [非自发形核]：当金属液中有细微的固态颗粒（自带或人工加 入）时，也可以成为结晶的核心，这种形核方式称为非自发形 核。 晶核长大： 金属液中的原子不断向晶核表面迁移，使晶核不 断长大，与此同时，不断有新的晶核产生并长大，直至金属液 全部消失。

晶体的结构有三种，即体心立方晶格、面 心立方晶格和密排六方晶格。
点缺陷 线缺陷 面缺陷


点缺陷是最简单的晶体 缺陷，它是在结点上或 邻近的微观区域内偏离 晶体结构的正常排列的 一种缺陷。 点缺陷是发 生在晶体中一个或几个 晶格常数范围内，其特 征是在三维方向上的尺 寸都很小，例如空位、 间隙原子、杂质原子等， 也可称零维缺陷。点缺 陷与温度密切相关所以 也称为热缺陷。

疲劳强度是指材料在无限多次交变载荷作 用而不会产生破坏的最大应力，称为疲劳 强度或疲劳极限。实际上，金属材料并不 可能作无限多次交变载荷试验。

冲击韧度指标的实际意义在于揭示材料的 变脆倾向，是反映金属材料对外来冲击负 荷的抵抗能力，一般由冲击韧性值（ak）和 冲击功（Ak）表示，其单位分别为J/cm2和J （焦耳）。

在工程材料学中，线缺 陷指二维尺度很小而第 三维尺度很大的缺陷。 其特征是两个方向尺寸 上很小另外两个方向延 伸较长，也称一维缺陷， 集中表现形式是位错， 由晶体中原子平面的错 动引起。位错从几何结 构可分为两种：刃型位 错和螺型位错。


，晶体中某一列或若干列原 子发生了刀刃型位错[1] 有规的错排的现象。某一原 子面再晶体内部中断。这个 原子平面中断处的边缘是一 个刀刃型位错，就像刀刃一 样将晶体上半部分切开，如 同沿切口强行锲入半原子面， 将刀口处的原子列称为刀刃 型位错。金属中存在大量位 错，位错在外力作用下会产 生运动、堆积和缠结，位错 附近区域产生晶体畸变，导 致金属的强度升高。