下载文档原格式
锅炉金属材料1材料分类常用的有金属材料和非金属材料。
金属材料有碳钢、合金钢、有色金属、铸铁及其合金。
其中应用最为广泛的是碳钢和合金钢。
如将钢按用途来划分，有结构钢（建筑及工程用钢或结构用钢，如锅炉中的钢结构等）、工具钢（各种量具、刃具、模具钢等）和特殊性能钢（耐热钢、不锈耐酸钢及电工用钢）；按质量来划分则有普通钢、优质钢和高级优质钢三类；按冶炼方法、钢液脱氧程度和铸锭工艺的不同来划分则有沸腾钢、镇静钢（脱氧完全的钢，化学成分和力学性能均匀、焊接性能和抗腐蚀性好，一般用来做较重要的部件；受压元件用钢即是）和半镇静钢三类；此外还有其余种类的如按金相组织分类方法（下面介绍耐热钢时还要介绍）等。
2锅炉金属材料性能1）常规性能锅炉常用金属材料的常规力学性能主要有以下几种：弹性极限：金属在力的作用下，形状发生变化，当力去除后，仍能恢复原状的能力称为弹性；而随外力而消失的变形称为弹性变形。
在拉伸试验中，试样未发生永久变形时单位面积所承受的最大力就为弹性极限σe；强度：强度是指金属材料抵抗变形和破坏的能力，即金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的性能，可分为抗拉强度、抗压强度、抗剪强度和抗扭强度等。
工程上金属材料的主要强度性能指标是屈服极限σs和抗拉强度σb。
金属材料在超过σs的应力下工作，会使零件产生塑性变形；在超过σb的应力下工作时，会引起零件的断裂破坏。
σb是试件被拉断前的最大负荷Pb与原横截面积F0之比，σb = Pb / F0，单位为MPa；屈服强度或屈服点σS是指金属材料在拉伸试验中，外力已经超过弹性极限σe，虽然应力不再增加，但试件仍在伸长，试件产生比较明显的塑性变形，此时的应力称之；塑性：金属受外力作用产生变形，当外力去掉后变形不恢复的性能称为塑性；外力消失而不能恢复的变形称为塑性变形，即指材料在外力作用下，不发生破坏而产生永久变形的抵抗能力，可用延伸率和断面收缩率表示；延伸率是指试样拉断后的总伸长与原始长度的比值的百分比，δ=[L1-L]/L*100%，断面收缩率是指拉断后断面面积缩小值与原始面积比值的百分比ψ=[F-F1]/F*100%；冲击韧性：金属材料抵抗瞬间冲击载荷的能力，一般用摆锤弯曲冲击试验来确定；硬度：就是金属材料的软硬程度，反应金属材料抵抗压入物压陷能力的大小，是金属表面的局部区域抵抗塑性变形和破坏的能力，一般有洛氏硬度、布氏硬度、维氏硬度和肖氏硬度等几种试验方法。
锅炉受热面是用的那些金属材料？展开全文下面按过热器和蒸汽管道壁温（工作温度）介绍一些常用锅材。
1、壁温：过热器管≤500℃，蒸汽管道≤450℃。
常用钢：20钢，德国st35.8、st45.8等。
热处理：热轧，空冷。
优缺点：工艺性良好，价格低廉；会发生珠光体球化和石墨化。
2、壁温：过热器管≤550℃，蒸汽管道≤510℃。
常用钢：15CrMo。
热处理：930~960℃正火，680~730℃回火。
优缺点：无石墨化倾向；会发生珠光体球化和合金再分配。
3、壁温：过热器管≤580℃，蒸汽管道≤540℃。
常用钢：12Cr1MoV，西德10CrMo910,2.25Cr1Mo等。
热处理：正火+高温回火，980~1020℃空冷，720~760℃回火3h。
优缺点：有足够抗氧化性；有一定的热脆性，会发生珠光体和合金元素再分配。
4、壁温：过热器管和蒸汽管道≤600~620℃。
常用钢：12Cr2MoWVTiB（即钢102）。
热处理：正火+高温回火得到贝氏体组织。
优缺点：多种微量元素交互作用，热强性及组织稳定性均较好，无热脆倾向；焊接性能差，质量不够稳定，很少用于蒸汽管道，多用于过热器和再热器。
目前，进一步研制既耐高温、价格又便宜的新型耐热材料是发展高参数机组的关键。
锅炉钢：boiler steel 主要指用来制造过热器、主蒸汽管和锅炉火室受热面用的材料。
对锅炉钢的性能要求主要是有良好的焊接性能、一定的高温强度和耐碱性腐蚀、耐氧化等。
常用的锅炉钢有平炉冶炼的低碳镇静钢或电炉冶炼的低碳钢，含碳量Wc在0.16%-0.26%范围内。
制造高压锅炉时则应用珠光体耐热钢或奥氏体耐热钢。
近年来也采用普通低合金钢建造锅炉，如12锰、15锰钒、18锰钼铌等。
适合制造锅炉用的钢材，包括汽包用钢和锅炉管用钢。
汽包用钢要有高的热强性、韧性和组织稳定性，长期处于高压中温水蒸气作用下不发生过大的永久变形及破裂。
锅炉管用钢要求具有足够高的高温强度、持久塑性、抗氧化性和耐蚀性、组织稳定以及良好的加工性。
锅炉知识-金属材料基本知识1、什么是变形？变形有几种形式？构件在外力作用下，发生尺寸和形状改变的现象，称为变形。
变形的基本形式有弹性变形、永久变形（塑性变形）和断裂变形三种。
构件在外力作用下发生变形，外力去除后能恢复原来形状和尺寸，材料的这一特性称为弹性。
这种在外力去除后能消失的变形称为弹性变形。
若外力去除后，只能部分的恢复原状，还残留一部分不能消失的变形，材料的这一特性称为塑性。
外力去除后不能消失而永远残留的变形，称为塑性变形或残余变形，也称永久变形。
工程上，一般要求构件在正常工作时，只能发生少量弹性变形，而不能出现永久变形。
但对材料进行某种加工（如弯曲、压延、锻打）时，则希望它产生永久变形。
2、什么是强度？什么是刚度？什么是韧性？材料或构件承受外力时，抵抗塑性变形或破坏的能力称强度。
钢材在较大外力作用下可能不被破坏，木材在较小外力作用下而可能会断裂，我们说钢材的强度比木材高。
材料或构件承受外力时抵抗变形的能力称为刚度。
刚度不仅与材料种类有关，还与构件的结构形式、尺寸等有关。
比如管式空气预热器管箱与钢管省煤器组件相比，前者抗变形能力要比后者好，我们称前者的刚度强（好），后者的刚度弱（差）。
刚度好的构件，在外力作用下的稳定性也好。
材料抵抗冲击载荷的能力称为韧性或冲击韧性，即材料承受冲击载荷时迅速产生塑性变形的性能。
锅炉承压部件所使用的材料应具有较好的韧性。
3、什么是塑性材料？什么是脆性材料？在外力作用下，虽然产生较显著变形而不被破坏的材料，称为塑性材料。
在外力作用下，发生微小变形即被破坏的材料，称为脆性材料。
材料的塑性和韧性的重要性并不亚于强度。
塑性和韧性差的材料，工艺性能往往很差，难以满足各种加工及安装的要求，运行中还可能发生突然的脆性破坏。
这种破坏往往滑事故前兆，其危险性也就更大。
脆性材料抵抗冲击载荷的能力更差。
4、什么是应力、应变和弹性模量？材料或构件在单位截面上所承受的垂直作用力称为应力。
电厂锅炉金属材料第一节电厂锅炉用钢一、锅炉用钢具有的性能制造锅炉用的主要金属材料是钢材。
锅炉本体设备是由在常温下承受静载荷的部件(钢架，支座，平台等)和承受高压高温的部件（汽鼓、联箱、受热面的管子及承受高温的支吊、定位部件等）所组成。
前一种部件可用一般的结构钢制造，后一种部件须用具有特殊性质的钢材即所谓锅炉钢来制造。
要求锅炉钢具有以下性能：1、在高温条件下工作时，能持久地保持必需的机械性质，制造锅炉用的主要金属材料是钢材。
锅炉本体设备是由在常温下承受静载荷的部件(钢架，支座，平台等)和承受高温、高压的部件(汽强度、塑性、韧性等，以承受锅炉内部的压力和变动以及冲击负荷的作用，如在400℃以上工作则还要考虑蠕变现象。
一般钢材当温度在100～150℃时强度极限比常温下稍有降低，在200～300℃时略有增大，再升高温度又降低。
到400℃以上特别是450℃以上长期工作时，钢材的应力即使还远远低于弹性极限，但往往会发生一种缓慢而连续的变形。
从显微结构上看，低温时晶粒之间的连结强度比晶粒本身的强度高，在外力作用下金属的变形主要是晶粒自身的变形；然而在高温和应力的作用下，晶粒之间的连结强度会受到破坏，以致在晶粒之间发生位移，这种现象称为蠕变。
蠕变对温度是很敏感的，400～500℃的碳素钢增加12～15℃，或合金钢增加20～25℃，蠕变速度会增加一倍。
在有蠕变现象存在的情况下工作时，必须使材料在所处的温度和应力条件下的蠕变速度不超过许可的限度，以保证材料的安全使用。
在锅炉设计中，要求材料的蠕变速度为每小时长度变形不超过一千万分之一，这个速度相当于工作十万小时后材料变长1%。
钢材制成品经过一定时间后会发生韧性降低、硬度提高的现象，称为时效作用。
一般在200～300℃时这个作用最为强烈。
低碳钢(含碳量0.1%左右)的时效倾向尤大，而高碳钢和含有钼、钡或钨的合金钢则不易产生时效。
对于锅炉钢板，要求冲击韧性的下降率不大于50%，或冲击韧性的绝对值不小于3～3.5公斤米/厘米2。
工业锅炉用金属材料工业锅炉是一种特殊的设备，用于将水加热成蒸汽或热水，以供工业生产或居民生活使用。
金属材料在工业锅炉的制造中起着重要的作用，因为它们具有一系列适合高温高压环境的特性。
在工业锅炉中使用的金属材料通常包括碳钢、合金钢和不锈钢。
这些金属材料具有良好的高温强度、抗腐蚀性和可靠性，能够承受高温、高压下的工作条件。
首先，碳钢是最常用的金属材料之一、它具有良好的可焊接性和耐高温强度，适用于工业锅炉的制造。
碳钢在工作温度和压力下的性能稳定，并且价格相对较低，因此被广泛运用于工业锅炉领域。
其次，合金钢是另一种常见的金属材料。
与碳钢相比，合金钢添加了一定比例的合金元素，如铬、钼、镍等。
这些合金元素在提高钢材强度的同时，还能够提供更好的抗腐蚀性能。
合金钢在高温高压下仍能保持良好的稳定性，因此广泛应用于制造需要承受极端工作环境的工业锅炉。
此外，不锈钢也被广泛应用于工业锅炉中。
不锈钢具有优良的抗腐蚀性和耐高温性能，因此适用于工业锅炉的制造。
不锈钢通常包含一定比例的铬和镍元素，这使其具有优异的耐腐蚀性和热稳定性。
不锈钢还具有较高的硬度和强度，使其能够承受锅炉中的高压环境，保证锅炉的安全性和可靠性。
在工业锅炉中使用金属材料时，还需要注意合理的设计和使用。
工业锅炉的金属材料应具有良好的可焊接性，以方便制造和维修。
此外，金属材料的选择应充分考虑锅炉的工作条件和性能要求，确保锅炉能够稳定工作并具有良好的安全性。
总之，金属材料在工业锅炉的制造中起着至关重要的作用。
碳钢、合金钢和不锈钢等金属材料具有良好的高温强度和抗腐蚀性能，能够承受锅炉的高温高压环境，保证锅炉的安全性和可靠性。
然而，在选择和使用金属材料时，需要根据实际情况做出合理的决策，并严格遵守相关的标准和规定。
只有这样，才能制造出高质量的工业锅炉，满足工业生产和居民生活的需要。
锅炉用材基本知识材料选用1.选材依据锅炉要能长期、安全、稳定地运行，选用材料，尤其是受压件选材，十分重要，必须根据有关计算（如热力计算，汽水阻力计算，管壁金属温度计算等）的计算结果，正确选用。
在这些计算中，对选材影响最大的是壁温计算和强度计算，前者决定管子的材料种类，即计算壁温必须小于所选材料的许用温度，是选碳钢或是合金钢，是低合金还是热强钢。
后者决定管子的壁厚，就是取用壁厚必须大于等于最小需要壁厚（一般都是大于）。
2.选材原则(1)安全可靠性：根据元件的工作环境，工作状态、工作参数（如压力、温度、工作介质）等因素，并考虑它们同时作用时的最苛刻的条件之组合。
(2)经济合理性：在满足(1)条的前提下，对选用壁厚能薄则薄；对选材等级能低则低。
(3)尽可能的考虑材料的工艺性能：如热处理、焊接等。
(4)选用的材料应符合有关法规、标准的规定：如受压件必须是镇静钢，必须是一级抗氧化性，壁温必须低于许用温度等。
二．材料采购材料采购是由物资采购管理部门完成的,虽然与设计的关系不是十分密切,但仍有不可分割的关系.1.采购依据材料采购的依据是设计处提供的材料初估清单,一台锅炉所需要的主要材料,必须在清单中完整的反映出来,必须尽最大努力,做到材质准确、规格准确、要求明确，尤其是新开发设计的锅炉，更应加倍细心。
应特别提出一点，材料采购部门常是按重量进行采购的，一般要在5吨以上，但对于那些重量不重，生产周期长，需要外协的材料、产品、坯料等，也应在材料初估清单中反映出来。
若用材有变，应及时通知有关部门。
2.采购方式如何采购材料，本与设计是毫不相干的事，但工厂的一些现实情况，又牵扯到一起。
管材按定尺长度采购还是其他采购方式。
如采用定尺采购，就要求同型锅炉的同类组件，在管子规格、材料相同时，设计分段长度要一样。
这对于大容量机组锅炉的过热器、再热器的垂直管屏是难以办到的，因它们的材料分段是由壁温计算结果决定的，显然，难以做到长度一样。
5耐热钢的分类耐热钢按其显微组织不同，大致分为四类：珠光体耐热钢、马氏体耐热钢、铁素体耐热钢和奥氏体耐热钢。
1）珠光体耐热钢或铁素体-珠光体耐热钢：主要加入合金元素是Cr、Mo、V，其总含量较低，一般在5-7%以下，也称为低合金耐热钢。
其主要强化元素为Mo，一般在正火+回火温度后使用，其组织为铁素体+碳化物；由于这类钢中的抗氧化合金元素含量不高，故其工作温度范围为350-620℃之间。
按其用途不同，可分为锅炉管子用钢、汽包用钢、紧固件用钢和转子用钢。
在热力设备中，合金元素含量较低的铬钼钢主要用于500-510℃以下的蒸汽管道、集箱等零部件及540-550℃以下的锅炉受热面管子；而合金元素较多的中碳铬钼钢和铬钼钒钢则主要用于550℃以下的汽轮机主轴、叶轮、汽缸、隔板及高温紧固件等。
由于其含抗氧化元素量不高，铬钼钢和铬钼钒钢在使用温度分别超过550℃和580℃时，其组织稳定性和高温抗氧化性能急剧下降，持久强度大为降低。
近年来我国研制成功的12Cr2MoWVTiB（钢102）、12Cr3MoVSiTiB、12MoVWBSi等新钢种，由于多种元素的复合作用，其使用温度可高达600-620℃。
由于钢中的合金元素总量增加，钢的淬透性提高，在正火后也能得到贝氏体组织，所以其具有更高的热强性。
此外根据我国资源情况，还研制和使用了20Cr1Mo1VTiB、20Cr1MoVNbB等紧固件用钢。
2）马氏体耐热钢：主要是Cr13型马氏体不锈钢（含Cr12%以上，奥氏体等温转变曲线大大向右移，奥氏体空冷时，也能得到马氏体组织），用于制造汽轮机叶片等，其在高温和应力长期作用下，其铬碳化物会造成钢的组织不稳定。
可加入一些Mo、W、V、Nb等合金元素，提高其使用温度（1Cr13、2 Cr13的最高使用温度分别为470和450℃），经淬火+高温回火得到回火索氏体（马氏体）组织，某些钢的应用温度可达580-600℃。
3）铁素体耐热钢：钢中加入合金元素是Cr（高铬）、Al、Si，其总含量相当多，钢具有单一的铁素体组织，在加热和冷却时不发生相变，故不能用淬火来强化。
炉料产品知识点总结一、铁矿石铁矿石是炼铁的主要原料，包括精矿和矿渣，精矿中主要以赤铁矿为主，矿渣主要包括石灰石和二氧化硅。
铁矿石的质量对于冶炼过程的影响非常大，其主要影响因素包括成分、粒度、硬度等。
1.成分铁矿石的主要成分是Fe2O3，同时还含有少量的杂质，如SiO2、Al2O3、MgO、CaO等。
这些杂质的含量和种类对冶炼过程产生较大的影响，如高硅铁矿石易于使炉温上升，但易析出硅，并影响铁水的品质。
2.粒度铁矿石的粒度对于炉料与气体的流动性、还原速度、发热速率等有着重要的影响。
通常要求铁矿石在冶炼中具有合适的粒度，通常要求为5-20毫米。
3.硬度铁矿石的硬度对于冶炼中的破碎、还原等过程有着重要的影响。
通常硬度越大的铁矿石，冶炼产出的铁水含碳量就越高。
二、焦炭焦炭是炼铁的还原剂，也是冶炼炉中的燃料。
焦炭的质量对于冶炼过程的影响也非常大，包括固定碳、挥发分、灰分、含硫量等指标。
1.固定碳焦炭中的固定碳是其最重要的指标之一，固定碳的含量越高，焦炭的还原能力就越强，炉内燃烧时的热值也就越高。
2.挥发分焦炭的挥发分含量对其燃烧性能有着重要的影响，通常挥发分越低，焦炭的还原性能就越好。
3.灰分焦炭的灰分含量对炉渣的形成、煤气的成分及炉渣的融化温度等产生着影响，通常要求灰分不宜过高。
4.含硫量焦炭的含硫量对于冶炼过程的影响非常大，在炼铁过程中要求焦炭的含硫量不宜过高，否则易于使产出的铁水中的硫含量过高。
三、煤炭煤炭是炼钢的主要原料之一，其主要指标包括灰分、挥发分、固定碳、发热量等。
1.灰分煤炭的灰分含量对炉渣的形成、气体中的灰尘含量等产生着重要的影响。
2.挥发分煤炭的挥发分对其在冶炼炉中的燃烧性能有着重要的影响。
3.固定碳煤炭的固定碳含量决定了其在冶炼过程中的还原性能，固定碳越高，其还原性能越好。
四、锰矿石锰矿石主要用于生产锰合金，其主要指标包括Mn含量、Fe含量、P含量、SiO2含量等。
1.Mn含量锰矿石的Mn含量是锰合金生产中最重要的指标之一，影响着合金的成分和性能。
锅炉知识-金属材料基本知识1、什么是变形？变形有几种形式？构件在外力作用下，发生尺寸和形状改变的现象，称为变形。
变形的基本形式有弹性变形、永久变形（塑性变形）和断裂变形三种。
构件在外力作用下发生变形，外力去除后能恢复原来形状和尺寸，材料的这一特性称为弹性。
这种在外力去除后能消失的变形称为弹性变形。
若外力去除后，只能部分的恢复原状，还残留一部分不能消失的变形，材料的这一特性称为塑性。
外力去除后不能消失而永远残留的变形，称为塑性变形或残余变形，也称永久变形。
工程上，一般要求构件在正常工作时，只能发生少量弹性变形，而不能出现永久变形。
但对材料进行某种加工（如弯曲、压延、锻打）时，则希望它产生永久变形。
2、什么是强度？什么是刚度？什么是韧性？材料或构件承受外力时，抵抗塑性变形或破坏的能力称强度。
钢材在较大外力作用下可能不被破坏，木材在较小外力作用下而可能会断裂，我们说钢材的强度比木材高。
材料或构件承受外力时抵抗变形的能力称为刚度。
刚度不仅与材料种类有关，还与构件的结构形式、尺寸等有关。
比如管式空气预热器管箱与钢管省煤器组件相比，前者抗变形能力要比后者好，我们称前者的刚度强（好），后者的刚度弱（差）。
刚度好的构件，在外力作用下的稳定性也好。
材料抵抗冲击载荷的能力称为韧性或冲击韧性，即材料承受冲击载荷时迅速产生塑性变形的性能。
锅炉承压部件所使用的材料应具有较好的韧性。
3、什么是塑性材料？什么是脆性材料？在外力作用下，虽然产生较显著变形而不被破坏的材料，称为塑性材料。
在外力作用下，发生微小变形即被破坏的材料，称为脆性材料。
材料的塑性和韧性的重要性并不亚于强度。
塑性和韧性差的材料，工艺性能往往很差，难以满足各种加工及安装的要求，运行中还可能发生突然的脆性破坏。
这种破坏往往滑事故前兆，其危险性也就更大。
脆性材料抵抗冲击载荷的能力更差。
4、什么是应力、应变和弹性模量？材料或构件在单位截面上所承受的垂直作用力称为应力。
外力为拉力时，所产生的应力为拉应力；外力为压缩力时，产生的应力为压应力。
在外力作用下，单位长度材料的伸长量或缩短量，称为应变量。
在一定的应力范围（弹性形变）内，材料的应力与应变量成正比，它们的比例常数称为弹性模量或弹性系数。
对于一定的材料，弹性模量是常数，弹性模量越大，在一定应力下，产生的弹性变形量越小。
弹性模量随温度升高而降低。
转动机械的轴与叶轮，要求在转动过程中产生较小的变形，就需要选用弹性模量较大的材料。
5、什么叫应力集中？由于构件截面尺寸突然变化而引起应力局部增大的现象，称为应力集中。
在等截面构件中，应力是均匀分布的。
若构件上有孔、沟槽、凸肩、阶梯等，使截面尺寸发生突然变化时，在截面发生变化的部位，应力不再是均匀分布，在附近小范围内，应力将局部增大。
应力集中的程度，可用应力集中系数来表示。
应力集中系数的大小，只与构件形状和尺寸有关，与材料无关。
工程上常用典型构件的应力集中系数，已通过试验确定。
应力集中处的局部应力值，有时可能很大，会影响部件使用奉命，是部件损坏的重要原因之一。
为防止和减小这种不利影响，应尽可能避免截面尺寸发生突然变化，构件的外形轮廓应平缓光滑，必要的孔、槽最好配置在低应力区。
另外，金属材料内部或焊缝有气孔、夹渣、裂纹以及“焊不透”、“咬边”等缺陷，也会引起应力集中。
6、什么是强度极限（抗拉强度）与屈服极限？强度极限与屈服极限是通过试验确定的。
在拉伸试验过程中，应力达到某一数值后，虽然不再增加甚至略有下降，试件的应变还在继续增加，并产生明显的塑性变形，好像材料暂时失去抵抗变形的能力，这种现象称为材料的屈服。
发生屈服现象时的应力，称为材料的屈服极限。
当试验拉力继续升高，试件达到破坏时的应力，称为材料的强度极限或抗拉强度。
屈服极限和强度极限越大，分别表明材料抵抗破坏和抵抗塑性变形的能力高，即材料强度好。
对于一定材料来说，强度极限和屈服极限是随着工作温度的升高而降低的。
7、什么是蠕变与蠕变极限？什么是持久强度与持久塑性？金属在一定温度和一定应力作用下，随着时间的推移缓慢地发生塑性变形的现象称蠕变。
材料发生蠕变的温度与其性质有关，碳钢在300—350℃时，合金钢在350—450℃时，在应力作用下，就会出现蠕变。
温度越高，应力越大，蠕变速度就越快。
材料抗蠕变的性能用蠕变极限来衡量，它表示在一定温度下，于规定时间内，钢材发生一定量总变形的最大应力值。
持久强度是在高温条件下，经过规定时间发生蠕变破裂时的最大应力。
持久塑性是指处于蠕变状态的材料，在发生破裂时的相对塑性变形量。
高温材料特别是发电厂使用的管材，应具有良好的持久塑性，希望不低于3%—5%。
过低的持久塑性，会使材料发生脆性破坏，降低其使用奉命。
材料的蠕变极限、持久强度、持久塑性都是通过试验方法求得的。
8、什么是金属材料的疲劳与疲劳极限？构件在长期交变应力作用下，虽然它承受的应力远小于材料的屈服极限，在没有明显塑性变形的情况下，发生断裂的现象称为金属的疲劳。
因金属疲劳发生的破坏称为疲劳破坏出现疲劳破坏的原因，是经过应力多次交替变化后，在应力最大或有缺陷部位会产生微细的裂纹，裂纹尖端出现严重的应力集中，随着交变应力循环次数的增加，裂纹逐渐扩大，最后导致破裂。
材料经受无限次变载荷而不发生断裂时的最大应力，称为材的疲劳极限。
工程上常根据机件的使用寿命要求，规定交变应力循环N次时的应力为有限疲劳极限或条件疲劳限。
如汽轮机叶片交变应力循环次数N锅炉的每一次启动和停止，工质运行参数的每一次波动，承压部件都要经受一次交变应力及应变的循环，这都将会影响承压部件的寿命。
为了提高钢材抵抗疲劳破坏的能力，应在保持材料一定强度的基础上尽可能提高钢材的塑性及韧性。
9、什么是许用应力与安全系统？构件实际工作时，所允许产生的最大应力称许用应力。
对锅炉承压元件不定来说，许用应力是指在工作条件下所允许的最小壁厚及最大压力时的应力。
构件工作时，其内部产生的应力既不能达到屈服极限，更不能达到强度极限，必须远小于它们才能保证安全。
通常把和称危险应力。
危险应力与许用应力的比值n称为安全系数。
N值的大小，不仅反映构件的安全程度。
N值大，许用应力小，比较安全，但消耗材料多，构件也笨重；n值许用应力大，能节约材料，但安全程度就差。
因此，在确定安全系数时，应在满足安全的前提下，充分考虑经济性的要求。
11什么是热应力？热应力大小如何计算？构件因温度化不能自由伸缩而产生的应力，或部件本身温度不均匀使伸缩受制约而产生的应力，称为热应力。
由于热应力是温度变化而产生的，所以也称温度应力或温差应力。
部件工作时，它的尺寸将因温度变化而伸缩。
若部件的伸缩不受任何限制，温度变化只能使其变形，而不致产生应力。
若部件不能自由伸缩，将会在其内部产生应力。
部件在受热或冷却时，若各部分温度不一致，变形将受制约。
温度高的部分要膨胀伸长，温度低的部分则限制它的膨胀，结果在高温部位产生压应力。
低温部位产生拉应力。
锅炉在启、停过程中，出现的汽包内外壁温差，将会在汽包壁内产生热应力。
热应力是由于温度变化是时变形受阻而产生，可根据应力与应变成正比的关系列出计算式：12、什么是金属的应力松弛现象？钢材在高温和应力作用下，在应变量维持不变，应力随着时间的延长逐渐降低的现象，称为应力松弛。
金属材料在高温下发生应力松弛，是有一部分在初应力作用下产生的弹性变形逐渐地转化为塑性变形的结果。
松弛现象与蠕变现象有着内在的联系，都是在高温和应力作用下的不断性变形过程，两者的区别仅在于蠕变时应力基本恒定不变，松弛时应力则不断在降低。
应力松驰发生在高温下工作的紧固件上，如锅炉、汽轮机上的螺栓、螺母、压紧弹簧等。
这些零件在长期高温和应力作用下，塑性变形增加，应力下降，当松弛到一定程度后，就会引起汽缸和阀门漏汽，安全门提前起座，影响机组正常运行，甚至发生危险。
为了防止上述现象发生，一般要求经过2×104h（两次大修间隔）运行后，螺栓最小应力不低于最小密封应力，这个密封应力通常为150MPa （15.3kgf/mm2）。
为了达到这一要求，可以采取如下措施：一是选择松弛性能高的钢材；一是提高螺栓的初紧应力。
13．什么是钢材的热疲劳与热脆性？当金属材料在工作过程中存在温差时，因部分的胀、缩相互制约而产生附加热应力。
如果温差是周期变化的，热应力也将随之变化，同时伴随着弹、塑性变形的循环，塑性变形逐渐积累引起损伤，最后导致破裂。
这种因经受多次周期性热应力作用而遭到的破坏称为热疲劳破坏。
热疲劳裂纹一般发生在金属零件的表面，为龟裂状。
锅炉的过热器、再热器、汽包、汽轮机的汽缸、隔板，都有出现热疲劳的可能性。
钢材在某一高温区间（如400—550℃）和应力作用下长期工作，会使冲击韧性明显下降的现象称为热脆性。
影响热脆性的主要因素是金属的化学成分。
含有铬、锰、镍等元素的钢材，热脆性倾向较大。
加入钼、钨、钒等元素，可降低钢材的热脆性倾向。
14、什么是钢材的高温氧化？锅炉某些高温元件（如过热器、再热器管及其支吊架等）与高温烟气中的氧气发生的氧化反应，称高温氧化。
氧化生成的氧化膜如果不能紧紧地包覆在钢材表面而发生脱落，则氧化过程会不断发展，层层剥落，最后导致破坏。
高温氧化可生成三种氧化物：FeO,Fe2O3,Fe3O4。
当壁温在570℃以下时，氧化膜由Fe2O3,Fe3O4组成；当温度高于570℃时，氧化膜由FeO,Fe2O3,Fe3O4组成。
Fe2O3,Fe3O4具有致密的结构，能保护金属表面，有较好的抗氧化化。
而FeO 的抗氧化能力很差，因此，在温度高于500℃时，高温氧化过程就有加快的趋势。
钢材工作温度高于570℃，就需要考虑抗氧化性问题。
在钢中加入铬元素，生成的氧化膜具有良好的保护作用，是提高钢材抗高温氧化性能的主要手段。
15．在高温下金属组织可能发生哪些变化？有何危害？常温下钢材的金相组织是稳定的，不随时间而改变。
但若在高温下长期工作，其金相组织则会不断发生变化，使其性能变差，严重时会导致破裂损坏。
（1）珠光体球化钢材中片状渗碳体逐渐转化为球状，并积聚长大的现象称珠光体球化。
珠光体球化使钢材高温性能下降，加速蠕变过程，严重球化时，常引起爆管事故。
影响球化过程的因素是温度、时间和化学万分，在钢中加入铬、钼、钒等合金元素，能降低球化过程的速度。
（2）石墨化石墨化是钢中渗碳体在长期高温下工作自行分解的一种现象，即Fe3C→3Fe+C(石墨)石墨化主要发生在低碳钢和低碳钼钢，能使钢材常温下和高温机械性能（强度、塑性）均下降，特别使冲击韧性显著降低，导致钢材的脆性破坏。
（3）合金元素的重新分配钢材在高温下和应力长期作用下，会发生合金元素在固溶体和碳化物之间的重新分配，使强度极限和持久强度均下降，不利于高温部件的安全运行。
