鋼材為什麼會石墨化

⑴ 高溫和低溫對鋼材一般有什麼影響

隨著溫度的升高,鋼材一般表現為強度降低,塑性韌性升高；鋼材在高溫下,即使所受的應力小於在該溫度下的屈服點,也會發生緩慢的連續的塑性變形,即蠕變現象,鋼材因材質不同而有不同的開始發生蠕變溫度,對碳素鋼為300-----350度,,對合金鋼,大約400度以上出現蠕變現象,溫度波動將會使蠕變極限降低； 在溫度長期作用下,碳鋼約在450度以上,0.5%Mo鋼約在480度以上開始石墨化.石墨化會導致鋼材的強度,彎曲 角和沖擊韌性降低；溫度愈高,鋼材的球化過程愈快；合金鋼材的時效過程與溫度有很大關系,溫度愈高,時效過程時間愈短；鋼材在一定應力狀態下,因高溫影響,將發生金屬的鬆弛,金屬在高溫下易發生氧化和腐蝕。 低溫時，大多數鋼材的屈服強度有所增加，而韌性下降。這種變化並不是一個連續的漸變過程，而是當溫度降到某一臨界溫度時沖擊韌性急劇下降，拉伸破壞不顯現屈服突然脆斷。金屬材料在低溫下呈現的脆性稱為冷脆性，材料由延性破壞轉變到脆性破壞的臨界溫度稱為韌脆轉變溫度。為防止發生低溫脆性破壞，鋼材的最低允許工作溫度就應高於韌脆轉變溫度的上限。

⑵ 鋼材 加熱 變形

用以製造高溫承壓元件的鋼管

1 具有足夠的蠕變強度、持久強度和持久塑性

通常以持久強度為設計依據，保證在蠕變的條件下安全運行

2 具有良好的高溫組織穩定性

長期高溫下不發生組織變化

3 具有良好的的高溫抗氧化性

要求材料在高溫條件下的氧化腐蝕速度小於0.1mm/a

4 具有良好的加工工藝性

要求冷加工性(冷態彎曲)和焊接性

2. 鍋爐與壓力容器用鋼的分類

一、工作溫度低於500℃的鋼材

碳素鋼和低合金結構鋼

1 鐵素體-珠光體結構鋼

屈服強度σs為300-450MPa

16Mn，15MnV，15MnVN加入合金元素，固溶強化，結晶強化作用

2 低碳貝氏體類型鋼

屈服強度σs為500-700Mpa

14CrMnMoVB延緩奧氏體分解，得到貝氏體，增加強度

3 馬氏體型調質高碳鋼

屈服強度σs為600Mpa以上

18MnMoNb和14MnMoNbB正火加回火，有良好的低溫韌性

二、工作溫度高於500℃的鋼材

低合金熱強鋼和奧氏體不銹鋼

1 低合金珠光體熱強鋼

15CrMo和12Cr1MoV，結晶強化，沉澱強化

2 低合金貝氏體熱強鋼

12Cr2MoWVTiB和12Cr3MoVSiTiB，特點：合金數量多而量少，高溫強度高，抗氧化性強

3 奧氏體不銹鋼

18-8型鉻鎳奧氏體不銹鋼：1Cr18Ni9Ti和0Cr18Ni9Ti，高溫強度高，抗氧化性強，且具有很高的韌性和較好的加工工藝性

3. 碳素鋼

一、碳素鋼中主要成分對性能的影響

1 碳的影響

碳增加，強度增大，塑性減少，可焊性變差，時效敏感性降低

2 錳的影響

脫氧(FeO)脫硫，改善熱加工性能

3 硅的影響

脫氧

4 硫的影響

熱脆性

5 磷的影響

冷脆性

6氧的影響

降低強度、塑性

7 氮的影響

提高強度、硬度，降低塑性

8 氫的影響

氫脆

二、碳鋼的分類

化學成分：高(含碳量在於0.65%)、中(含碳量0.25-0.65%)、低碳鋼(含碳量小於0.25%)

用途：普通碳素結構鋼、優質碳素結構鋼和碳素工具鋼

1 普通碳素結構鋼

甲類鋼：按機械性能供應(A)，鋼板，角鋼等

2 優質碳素結構鋼

按機械性能和化學成分供應

含碳量低：鋼板、容器、螺釘、螺母

含碳量中：齒輪、軸

含碳量高：彈簧、鋼絲繩

3 碳素工具鋼(T)

高硬度和耐磨性，製造刀具、量具、模具

三、鍋爐與壓力容器常用碳素鋼

承壓元件主要使用低碳鋼，因為塑性、韌性、加工工藝性和可焊性好

(1) 優質碳素結構鋼

10號和20號無縫鋼管

20號鋼含碳量比10號鋼多一倍，強度高，屈服極限σs和強度極限σb高20%，時效敏感性低，多採用20號鋼

(2) 專用碳素鋼

A3g A3R 15g 20g，沖擊韌性好，金屬表面和內部缺陷少

4. 普通低合金結構鋼

低合金鋼是在碳素鋼的基礎上加入少量Si,Mn,Cu,Ti,V,Nb,P等合金元素構成的，它的含碳量較低，多數小於0.2%。其組織多數仍為F+P。由於少量合金元素的加入可以大大提高鋼材的強度，並改善了鋼材的耐腐蝕性能和低溫性能。

低合金鋼可軋製成各種鋼材，如板材，管材，棒材和型材等。它廣泛用於製造遠洋輪船、大跨度橋梁，高壓鍋爐，大型容器，汽車，礦山機械及農業機械等。

大型化工容器材料採用16MnR，生量比碳鋼可減輕1/3。用15MnV製造球形貯罐，與碳鋼相比節省45%。

焊接

5. 低合金熱強鋼

在原油加熱，裂解，催化設備中，常用到許多能耐高溫的鋼材。如裂解爐管，要求承受650～800℃高溫。

20號鋼在540℃下於氧化性氣體中，因氧化強度只有50MPa。因為石墨化。

常用的抗氧化鋼

——Cr13SiAl,Cr25Ti,Cr17Ti,Cr25Ni2

熱強鋼

——12CrMo,Cr5Mo,1Cr18Ni9Ti,Cr25Ni20

6. 不銹耐酸鋼

是不銹鋼(耐大氣)和耐酸鋼(不銹)的總稱，

鉻不銹鋼——1Cr13多用作化工機器中受力大的耐蝕零件，如軸，活塞桿，閥件，螺栓，浮閥等

0Cr13,Cr17Ti F組織，有良好塑性

鉻鎳不銹鋼——1Cr18Ni9 18-8不銹鋼

有較高的抗拉強度，較低屈服點，極好的塑性和韌性，焊接性能和冷彎成型性能好，用來製造貯罐，塔器，反應釜，應用最廣。

7. 低溫用鋼

深冷分離，空分，液化氣貯罐低溫使用。

低溫鋼平均含碳量0.08～0.18%，單相F組織，加入適量的Mn,Al,Ti,Nb,Cu,V,N等元素改善鋼的綜合機械性能。

常用低溫用鋼

1) 低合金低溫用鋼

16MnDR -40℃ 機械性能優於一般低碳鋼

2) 鎳鋼

2.25% -60℃
3.5% -100℃
9% -200℃

3) 高錳奧氏體鋼

15Mn25Al4 其中Mn是形成A的基本元素，Al作為穩定A的元素。

4) 鉻鎳奧氏體不銹鋼

18-8奧氏體不銹鋼

國外低溫設備用鋼，以高鉻鎳為主，其次用鎳鋼，銅，鋁。

⑶ 何謂石墨化石墨化的目的是什麼

石墨化多用於指鋼的石墨化。鋼件在工作溫度和應力長期作用下，會使碳化物分解成游離的石墨，稱為石墨化。

很少人會希望自己的材料石墨化，因為石墨化會使鋼的強度和塑性顯著降低而引起鋼件脆斷，所以一般都是預防石墨化，很少有直接讓剛才石墨化的。

抑制措施

向鋼中加入Cr、Ti、Nb等合金元素，均能阻止石墨化過程；另外，在冶煉時不能用促進石墨化的Al脫氧；採用退 火或回火處理也能減少石墨化傾向。

要阻止石墨化現象，可在鋼中加入與碳結合能力強的合金元素，如鉻、鈦、釩等，但硅、鋁、鎳等卻起促進石墨化的作用。設計中可以採取的措施有：改變材質，如選擇適合於中溫條件下使用的壓力容器用Cr-Mo鋼；降低容器的設計使用壽命；適當提高容器的殼體厚度和降低受壓元件應力水平等。

⑷ 耐熱鋼在高溫情況下會發生哪些組織變化

1.碳化物的球化。高溫下珠光體的碳化物由片狀變為球狀，轉變後，鋼的蠕變內強度下降。
2.石墨化容。高溫作用下，耐熱鋼組織中的滲碳體易分解為鐵和石墨。
3.固溶體中合金元素的貧化。高溫下，耐熱鋼的原子擴散能力增加，導致合金元素的固溶體和碳化物之間的重新分配。
蠕變也是因為長期在高溫環境下工作產生的。

⑸ 影響鋼材石墨化的因素是什麼

首先是使用的溫度，這是決定因素，其次是暴露在石墨化溫度范圍內的操作時間，這也是重要的影響因素建議樓主將問題講的詳細一點

⑹ (討論)鋼材石墨化的原因及其對鋼的性能有什麼影響

T10鋼進行多次的球化退火，或球化退火保持時間太長，特別是鋼中SI的含量高，更易促進石墨化現象 出現此種現象，不易淬硬，鋼的脆性增加。 至於CR12系列鋼的石墨化，本人不知。至於採用石墨化的CR12做拉絲模，壽命更長，本人不能理解。的確，石墨可以起到潤滑的作用，那如此說來，何不採用合金鑄鐵做拉絲模呢？壽命豈不是更萇？請陸工解答

⑺ (討論)鋼材石墨化的原因及其對鋼的性能有什麼影響

T10鋼進行多次的球化退火，或球化退火保持時間太長，特別是鋼中SI的含量高，更易促進石墨化現象
出現此種現象，不易淬硬，鋼的脆性增加。
至於CR12系列鋼的石墨化，本人不知。至於採用石墨化的CR12做拉絲模，壽命更長，本人不能理解。的確，石墨可以起到潤滑的作用，那如此說來，何不採用合金鑄鐵做拉絲模呢？壽命豈不是更萇？請陸工解答
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⑻ 長期在高溫條件下工作的鋼材，會產生哪些組織劣化

在室溫條件下，鋼材的金相組織一般都相當穩定。但是，在高溫條件下，金屬原子的擴散活動能力增大，鋼材的組織結構將不斷發生變化。因而導致鋼材的性能發生變化。溫度愈高，原子的擴散能力愈強，在高溫下使用的時間愈長，原子擴散得愈多，鋼材的組織結構變化也就愈大。
長期在高溫條件下工作的鋼材，產生危害性的組織變化主要有：珠光體球化、石墨化及固溶體中合金元素的貧化。
常用的各種碳鋼及低合金鋼大都是珠光體鋼。這種鋼的正常組織由珠光體與鐵素體組成。其中，珠光體又是由鐵素體和滲碳體呈薄片狀相互間夾而成，即片狀珠光體。片狀珠光體是一種不穩定的組織，當溫度較高時，原子的活動能力增強，擴散速度增加，珠光體中的片狀滲碳體逐漸轉變成球狀，再逐漸聚集成大球團，這種現象稱為珠光體球化。珠光體球化會降低材料的室溫強度，在中度球化的情況下，將使低碳鋼和低碳鉬鋼的強度降低10-15，當嚴重球化時，強度降低約20-30。另外，珠光體球化還會使材料的蠕變極限和持久強度明顯降低，加速高溫承壓部件在使用過程中的蠕變速度，減少工作壽命，導致鋼材在高溫和應力作用下的加速破壞。
石墨化主要發生在低碳鋼和含鉬量0。5的低碳合金鋼上。在高溫和應力的長期作用下，這種鋼的組織中的滲碳體，自行分解為鐵和石墨，這個過程稱為石墨化。開始時，石墨以微細的點狀出現在金屬內部，以後，逐漸聚集為愈來愈粗的顆粒。石墨的強度極低，石墨化使金屬材料的常溫及高溫強度下降，沖擊韌性下降更大。如果石墨成鏈狀出現，則非常危險。
長期在高溫和應力條件下工作的鋼材，由於高溫使合金元素原子的擴散能力增加，會導致合金元素在固溶體和碳化物相之間發生轉移過程。那些對固溶體起強化作用的合金元素，如鉻、鉬、錳等，會不斷地脫溶，而碳化物相中的合金元素會逐漸增多，即合金元素由固溶體向碳化物轉移，出現固溶體中合金元素的貧化現象。合金元素轉移的結果，使材料的高溫強度（蠕變極限和持久強度）下降。