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4 压力容器用材料基础知识
第01讲 压力容器用材料基础知识（一）
金属材料分类
金属学和热处理基本知识 压力容器用材料的基本要求 金属材料的检验
5.1 金属材料分类
金属材料分为两大类，即黑色金属和有色金属。
通常将以铁、锰、铬为基的合金称为黑色金属，其中以铁为基的合金通常称为钢。以其余金属元素为基的合金称为有色金属。 5.1.1 按冶炼方法分类：
平炉钢、转炉钢和电炉钢，每一种还可以根据炉衬材料的不同，分为碱性和酸性。 按钢液脱氧程度和铸锭制度的不同，碳素钢可分：沸腾钢、镇静钢、半镇静钢 5.1.2 按用途分类： 结构钢、工具钢、特殊性能钢 5.1.3 按金相组织分类
①按平衡状态或退火状态的组织分：亚共析钢、共析钢、过共析钢、莱氏体钢 ②按正火组织分：珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢、奥氏体钢
③按加热冷却时有无相变和室温时的金相组织分：铁素体钢、奥氏体钢、马氏体钢。 5.1.4 按化学成分分类： 碳素钢、低合金钢、高合金钢 1.碳素钢
含碳量小于2.06%的铁碳合金称为钢，含有少量的硫、磷、硅、氧、氮等元素。含碳量超过2.06%的铁碳合金称为铁。
碳素钢按照硫、磷的含量由高到低分别称为 普通钢（P≤0.045%，S≤0.050%） 优质钢（P、S均≤0.035%）
高级优质钢（P≤0.035%，S≤0.030%）
压力容器常用的优质碳素结构钢有Q245R钢板（R表示压力容器专用钢板）；10、20钢钢管；
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20、35钢锻件。 2.低合金钢
合金元素总量小于5%的合金钢叫做低合金钢。合金含量在5-10%之间称为中合金钢；大于10%的称为高合金钢。
低合金钢是相对于碳钢而言的，是在碳钢的基础上，为了改善钢的一种或几种性能，而有意向钢中加入一种或几种合金元素。加入的合金量超过碳钢正常生产方法所具有的一般含量时，称这种钢为合金钢。
低合金钢合金元素含量较少，具有优良的综合力学性能，其强度、韧性、耐腐蚀性、低温和高温性能等均优于相同含碳量的碳素钢。 压力容器常用低合金钢有：
钢板：Q345R、Q370R、15CrMoR、16MnDR、15MnNiDR、 09MnNiDR；07MnMoVR、07MnNiMoDR （D表示低温用钢） 钢管：16Mn、09MnD；
锻件：16Mn、20MnMo、16MnD、09MnNiD、12Cr1MoV。
3.高合金钢是指在钢铁中有合金元素在10%以上的合金钢。压力容器中采用的低碳或超低碳高合金钢大多是耐腐蚀、耐高温钢；铬钢、铬镍钢、铬镍钼钢。 （1）铬钢：0Cr13 是常用的铁素体不锈钢
有较高的强度、塑性、韧性和良好的切削加工性能 在室温的稀硝酸以及弱有机酸中有一定的耐腐蚀性 但不耐硫酸、盐酸、热磷酸等介质的腐蚀 （2）铬镍钢
0Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti、00Cr19Ni10这三种钢均属于奥氏体不锈钢。
0Cr18Ni9：在固溶态，具有良好的塑性、韧性、冷加工性，在氧化性酸和大气、水、蒸汽等介质中耐腐蚀性亦佳；但长期在水及蒸汽中工作时，0Cr18Ni9有晶间腐蚀倾向，并且在氯化物溶液中易发生应力腐蚀开裂。 （3）铬镍钼钢：00Cr19Ni13Mo3 是奥氏体-铁素体双相不锈钢
耐应力腐蚀、小孔腐蚀的性能良好，适用于制造介质中含氯离子的设备 4.复合板
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基层：与介质不接触，主要起承载作用，通常为碳素钢和低合金钢。
复层：与介质直接接触，要求与介质有良好的相容性，通常为不锈钢、钛等耐腐蚀材料，其厚度一般为基层厚度的1/10～1/3。 复合板应用特点：
用复合板制造耐腐蚀压力容器，可大量节省昂贵的耐腐蚀材料，从而降低压力容器的制造成本。
复合板的焊接比一般钢板复杂，焊接接头往往是耐腐蚀的薄弱环节，因此壁厚较薄、直径小的压力容器最好不用复合板。
5.2 金属学基本知识 5.2.1 晶体结构的基本概念 （1）晶体与非晶体
晶体是指原子呈规则排列的固体。常态下金属主要以晶体形式存在。晶体具有各向异性。 非晶体是指原子呈无序排列的固体。在一定条件下晶体和非晶体可互相转化。
根本区别：晶体中原子（或分子）在三维空间有规律地周期性重复排列，而非晶体不具备这一特点。
（2）晶格与晶胞
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晶格：用假想的直线将原子中心连接起来所形成的三维空间格架。直线的交点（原子中心）称结点。
空间点阵:由结点形成的空间点的阵列称空间点阵。 晶胞：能代表晶格原子排列规律的最小几何单元。
晶胞参数：晶胞的三组棱长a、b、c及棱间交角α、β、γ。
晶系：根据晶胞参数不同，将晶体分为七种晶系。 90%以上的金属具有立方晶系和六方晶系。
1855年，法国学者奥古斯特2布拉菲用数学方法证明空间点阵共有且只能有14种，并归纳为七个晶系。
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