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1、-1-国核电站运行服务技术公司国核电站运行服务技术公司 State Nuclear Power Plant Service CompanyState Nuclear Power Plant Service Company-1-*核用金属材料基础核用金属材料基础郑郑 会会民用核安全无损检测人员培训民用核安全无损检测人员培训-2-国核电站运行服务技术公司国核电站运行服务技术公司 State Nuclear Power Plant Service CompanyState Nuclear Power Plant Service Company-2-*主要内容主要内容第一部分：基本概念第一部分：基本概
2、念第二部分：材料性能第二部分：材料性能第三部分：材料失效第三部分：材料失效-3-国核电站运行服务技术公司国核电站运行服务技术公司 State Nuclear Power Plant Service CompanyState Nuclear Power Plant Service Company-3-*第一部分：基本概念第一部分：基本概念 (1/7)(1/7)材料的分类：材料的分类：金属材料金属材料（黑色（黑色/ /有色）有色）陶瓷材料（无机非金属材料）陶瓷材料（无机非金属材料）高分子材料（有机材料）高分子材料（有机材料）复合材料（金属基、陶瓷基、高分子基）复合材料（金属基、陶瓷基、高分子基）非
3、金属材料非金属材料铁、锰 、铬合 金铜、镍 、钛、 铝-4-国核电站运行服务技术公司国核电站运行服务技术公司 State Nuclear Power Plant Service CompanyState Nuclear Power Plant Service Company-4-*第一部分：基本概念第一部分：基本概念 (2/7)(2/7)金属晶体结构：金属晶体结构：体心立方(bcc) 常见金属有： -Fe, Cr, W, Mo, V, Nb面心立方(fcc) 常见金属有 ： -Fe, Al, Cu, Ni, Au, Ag, Pb密排六方(hcp) 常见金属有 Mg, Zn, Cd, Be-5-
4、国核电站运行服务技术公司国核电站运行服务技术公司 State Nuclear Power Plant Service CompanyState Nuclear Power Plant Service Company-5-*第一部分：基本概念第一部分：基本概念 (3/7)(3/7)钢钢（0.02%-2% C0.02%-2% C）和铸铁和铸铁（2%-4.5% C2%-4.5% C）碳素钢：碳素钢：qq 低碳钢：低碳钢：0.02%-0.25% C0.02%-0.25% Cqq 中碳钢：中碳钢：0.25%-0.5% C0.25%-0.5% Cqq 高碳钢：高碳钢：0.5%-2% C0.5%-2% C合
5、金钢：合金钢：qq 低合金钢：低合金钢：10%10%合金元素合金元素-6-国核电站运行服务技术公司国核电站运行服务技术公司 State Nuclear Power Plant Service CompanyState Nuclear Power Plant Service Company-6-*第一部分：基本概念第一部分：基本概念 (4/7)(4/7)钢的基本组织：钢的基本组织：铁素体铁素体(F)(F)：C C溶解在溶解在-Fe基体中(bcc)bcc)，强度、硬度，强度、硬度 低低，塑性、韧性，塑性、韧性好好； 奥氏体奥氏体(A)(A)： C C溶解在溶解在-Fe基体中(fcc)fcc)，塑性
6、，塑性好好， 适合压力加工；适合压力加工； 渗碳体渗碳体(C(Cmm) )：FeFe与与C C化合物，含化合物，含6.67% C6.67% C，硬度，硬度很高很高 ，塑性，塑性很差很差； 珠光体珠光体(P)(P)：F F与与C Cmm的机械混合物，强度、硬度的机械混合物，强度、硬度较高较高 ，塑性、韧性，塑性、韧性较好较好。-7-国核电站运行服务技术公司国核电站运行服务技术公司 State Nuclear Power Plant Service CompanyState Nuclear Power Plant Service Company-7-*第一部分：基本概念第一部分：基本概念 (5/7
7、)(5/7)核设备核设备常用结构材料：常用结构材料：低碳钢低碳钢（20HR20HR、SA106BSA106B、16Mn16Mn）qq 冷脆冷脆(N(N、P)P)、热脆（、热脆（S S）、氢脆（白点，）、氢脆（白点，HH）qq 二、三级设备、主蒸汽管道、二回路管道、安全壳衬里二、三级设备、主蒸汽管道、二回路管道、安全壳衬里低合金高强度钢低合金高强度钢（SA508IIISA508III、SA540SA540、40CrNiMo40CrNiMo）qq 合金元素合金元素强化、细化、提高淬透性强化、细化、提高淬透性qq 反应堆压力容器、蒸发器、稳压器、主泵壳体反应堆压力容器、蒸发器、稳压器、主泵壳体1）大
8、应力 2）高温、高压 3）介质冲刷 4）辐照1) 机械和工艺性能 2) 抗腐蚀性能 3) 抗辐照性能-8-国核电站运行服务技术公司国核电站运行服务技术公司 State Nuclear Power Plant Service CompanyState Nuclear Power Plant Service Company-8-*第一部分：基本概念第一部分：基本概念 (6/7)(6/7)核设备核设备常用结构材料：常用结构材料：奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢（304304、304L304L、321321、316L316L）qq 18% Cr-8% Ni18% Cr-8% Ni，常温下单相奥氏体组织，常温下
9、单相奥氏体组织qq 点蚀点蚀(Cl(Cl- -、BrBr- -) )晶间腐蚀晶间腐蚀(M(M2323C C6 6) )、应力腐蚀开裂、应力腐蚀开裂(Cl(Cl- -) )qq 堆内构件、离心浇注主管道、主管道安全端、驱动机构堆内构件、离心浇注主管道、主管道安全端、驱动机构 、传热管、传热管有色金属（有色金属（CuCu、NiNi、TiTi）qq 蒸发器蒸发器U U形管：奥氏体不锈钢、镍基合金（形管：奥氏体不锈钢、镍基合金（800800、600600、 690690）qq 设备冷却器、凝汽器传热管：钛合金设备冷却器、凝汽器传热管：钛合金-9-国核电站运行服务技术公司国核电站运行服务技术公司 Sta
10、te Nuclear Power Plant Service CompanyState Nuclear Power Plant Service Company-9-*第一部分：基本概念第一部分：基本概念 (7/7)(7/7)核燃料元件材料：核燃料元件材料：核燃料核燃料（U U）qq 浓缩铀浓缩铀235235U U或天然铀或天然铀qq 燃料芯块燃料芯块燃料包壳（燃料包壳（AlAl合金、不锈钢、合金、不锈钢、ZrZr合金）合金）-10-国核电站运行服务技术公司国核电站运行服务技术公司 State Nuclear Power Plant Service CompanyState Nuclear Po
11、wer Plant Service Company-10-*第二部分：材料性能第二部分：材料性能材 料 的 性 能使用性能工艺性能力学性能 物理性能 化学性能铸造性能锻压性能热处理性能焊接性能辐射性能-11-国核电站运行服务技术公司国核电站运行服务技术公司 State Nuclear Power Plant Service CompanyState Nuclear Power Plant Service Company-11-*力学性能力学性能定义定义 : : 是指金属材料在是指金属材料在外力外力的作用下所的作用下所 表现出来的表现出来的抵抗能力抵抗能力。第二部分第二部分1 1：力学性能：力学
12、性能 (1/14)(1/14)-12-国核电站运行服务技术公司国核电站运行服务技术公司 State Nuclear Power Plant Service CompanyState Nuclear Power Plant Service Company-12-*力 学 性 能强度硬度断裂韧度主要指标主要指标 ： 塑性冲击韧性第二部分第二部分1 1：力学性能：力学性能 (2/14)(2/14)拉伸试验拉伸试验硬度试验硬度试验冲击试验冲击试验-13-国核电站运行服务技术公司国核电站运行服务技术公司 State Nuclear Power Plant Service CompanyState Nuc
13、lear Power Plant Service Company-13-*液压式万能电子材料试验机第二部分第二部分1 1：力学性能：力学性能 (3/14)(3/14)拉伸试样长试样：L0=10d0短试样：L0=5d0d0L0-14-国核电站运行服务技术公司国核电站运行服务技术公司 State Nuclear Power Plant Service CompanyState Nuclear Power Plant Service Company-14-*第二部分第二部分1 1：力学性能：力学性能 (4/14)(4/14)-曲线esbksbO屈服弹 性 变 形缩颈断裂塑 性 变 形加工 硬化e外力
14、去除后 不能消失的 变形随载荷撤除 而消失的变 形。-15-国核电站运行服务技术公司国核电站运行服务技术公司 State Nuclear Power Plant Service CompanyState Nuclear Power Plant Service Company-15-*强度: 材料在外力的作用下抵抗变形和破坏的能力 。 (1) 种类: 抗拉强度、 抗压强度、 抗弯强度 、 抗剪强度 、 抗扭强度等。(2) 屈服强度(s ):Fss = ( MPa ) S0试样屈服时的载荷( N )试样原始横截面积( mm2)第二部分第二部分1 1：力学性能：力学性能 (5/14)(5/14)-1
15、6-国核电站运行服务技术公司国核电站运行服务技术公司 State Nuclear Power Plant Service CompanyState Nuclear Power Plant Service Company-16-*规定残余伸长应力 ： s= r0.2 =Fr0.2/S 0slFr0.20.2%l0o第二部分第二部分1 1：力学性能：力学性能 (6/14)(6/14)-17-国核电站运行服务技术公司国核电站运行服务技术公司 State Nuclear Power Plant Service CompanyState Nuclear Power Plant Service Company-17-*(3) 抗拉强度(b ): 试样在断裂前所能承受的最大应力。F b 试样断裂前的最大载荷(N)b = ( M pa ) S 0 试样原始横截面积( mm2)第二部分第二部分1 1：力学性能：力学性能 (7/14)(7/14)-18-国核电站运行服务技术公司国核电站运行服务技术公司 State Nuclear Power Plant Service CompanyState Nuclear Power Plant Service Company-18-*塑性: 材料在载荷作用下产生塑性变形而不被破坏 的能力。(1)断面收缩率（）
