将工件在渗碳介质中加热、保温，使碳原子渗入的化学热处理工艺。其目的是为了将钢件表面层增加含碳量，再经过淬火、低温回火后，工件表层具有高硬度和耐磨性，而工件内部仍具有原低碳钢的高塑性和高韧性。4 Q6 _) A% l% q8 d
2渗氮（氮化）：渗氮（氮化）是在一定温度下于一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。其目的是提高工件表面硬度、耐磨性、耐蚀性及疲劳强度。三铬镍奥氏体不锈钢的热处理由于这类钢在加热和冷却过程中无α–γ的相变发生，所以不能淬火强化，由于这种钢的室温平衡组织是奥氏体和少量碳化物，耐蚀性差。使用时，要经过固溶化处理，即加热到 1100～1150℃，使碳化物全部溶于奥氏体。经固溶化处理的单相奥氏体是不稳定的。当其再加热到 600～700℃时，会发生碳化物（CrFe）23C6沿奥氏体析出，由于在该温度下铬原子的扩散速度低于碳原子的扩散速度，沿晶界析出的碳，只能从晶界俯近取得铬，致使晶界附近贫铬，当境界晶界处的铬含量低于耐腐蚀极限含铬量时，在腐蚀介质中将产生晶间腐蚀。为了防止发生晶间腐蚀，可将钢的含碳量控制在 0.03％以下。现在多采用含碳量不高于 0.03％的超低碳不锈钢来达到这一目的。另外，还可以加入强碳化物元素 Ti或 Nb，使钢先形成 TiC或 NbC，避免碳铬结合。四压力管道常用材料的供货热处理状态 (6.3.3 )
& A2 N4 T1 V- u4 a% - m$ k材料牌号供货热处理状态材料牌号供货热处理状态
$ R3 e) m& j- q# q9 A% n[! F) WQ-235正火 15 CrMo调质 " [# I% l- `6 q( e) v! f, S
20正火 1Cr5Mo调质
5 H2 r4 C/ IC16Mn正火 35CrMoA调质 + m1 m$ i8 S; B
12CrMo调质 OCr18Ni9固溶
/ J/ n9 E, w C/ X- W2 ]) \第九节温度对材料选用的影响1 P0 g( `1 V7 U( Z6 R
一高温对材料的影响 (6.7.8 P303)钢材使用温度上限不应超过 GB150《钢制压力容器》各许用应力表中各钢号所对应的上限温度。碳素钢和碳锰钢在高于 425℃温度下长期使用时，应考虑钢中碳化物的石墨化倾向。奥氏体钢的使用温度高于 525℃时，钢中含碳量应不小于0.04％。钢材的蠕变温度通常碳钢在 300～350℃、低合金钢在400～450℃时应考虑蠕变问题。8 a% q) `7 w" N# M" Z [
二低温对材料的影响
% y8 W8 CG- K" U- s在低温情况下，材料因其原子周围的自由电子活动能力减弱和“粘结力”的增加而使金属呈现脆性。一般情况下，对于每种材料，都有这样一个温度，当温度低于该临界温度时，材料的冲击韧性会急剧降低。通常将这一临界温度称为材料的脆性转变温度。为了衡量材料在低温下的韧性，常用低温冲击韧性（冲击功）来衡量，许多标准上都给出了材料低温冲击韧性的要求。工程上解决低温脆断的方法是材料在脆性转变温度以上使用，或通过设计温度下的冲击试验证明材料在设计温度下的冲击功不低于某一值（对应与脆性转变温度的冲击功值）时方可使用。因为材料的脆性断裂是一种较危险的实效型式，故许多设计规范都花费大量的篇幅对此进行了规定，其中以 ASME规范最为详细。ASME B31.3“工艺管道“主要从以下几个方面进行了规定：冲击试验的条件；冲击试验的要求；冲击试验的准则。详细解释见 ASME B31.3。《钢制压力容器》GB150 规定了钢材的使用温度下限，除奥氏体钢及低温压力容器另有规定外，均为高于-20℃。钢材的使用温度低于或等于-20℃时，应按低温压力容器设计要求进行夏比（V型缺口）低温冲击试验。7 f; w6 oq6 q8 \; Z2 x
1奥氏体不锈钢低温管道，在设计温度高于或等于-196℃，且满足下列各项要求时可免做低温冲击试验： % P! Q8 A2 [6 y$ c
A 母材含碳量小于或等于 0.10％；
. ~, d; u: k3 P4 y9 nB焊接材料和工艺符合 JB/T4709《钢制压力容器焊接规程》的要求；
8 N$ N9 K" D) U: nC设计温度低于-100℃时，应按 JB4708《钢制压力容器焊接工艺评定》进行焊缝金属的低温夏比（V型缺口）冲击试验并符合要求。3 e5 O: W9 ~1 6 `; . j$ w
2低温管道材料的许用应力应采用其20℃时的许用应力。
7 W( U2 d3 I$ v+ i5 p) [$ w3 低温低应力工况 ：受压元件的设计温度虽然低于-20℃，但其薄膜应力小于或等于钢材常温标准屈服强度的六分之一，且不大于 50MPa的工况。 (5.47)
4 O) l" J, S) l# p" Z4 低温管道用钢的冲击试验温度的确定 (5.48)低温管道用钢的冲击试验温度应低于或等于受压元件的最低设计温度，当受压元件使用条件符合低温低应力工况要求时，钢材的冲击试验温度应低于或等于设计温度加 50℃。若设计温度加 50℃后，高于-20℃时，则不必遵守低温应力管道的要求。
9 d& v5 H( N: n三 冲击功合格指标(详见 6.7.1). j, Y; ~& |& g
根据 GB 50316—2000和 GB150标准的规定，钢材在试验温度下冲击功的合格指标，应按钢材标准抗拉强度下限值确定。如下表所示：
+ a0 x7 k+ B; l5 d! D钢材标准抗拉强度下限值 σb/Mpa! w3 ) |9 M8 f4 Q+ H" ^& ) Y# Z8 E, }
试样数冲击功值 Akv/J≤450
# u4 Y( u2 " F( u2 C: C. Y# ~0 J三个试样的平均值 ≥18 ! H8 O" H2 q* d. K. 7 A8 L
其中最小值 12.6>450~515
$ Z! ]: J+ Y0 z. E5 M三个试样的平均值 ≥20 , 3 e( w% m8 {1 x1 Y/ q, y5 g
其中最小值 14>515~650# c; _: T3 t. t
三个试样的平均值 ≥27
- ^- Z9 T$ R$ V E! x其中最小值 18.9
4 [: P7 J0 R/ K* q8 i奥氏体高合金钢三个试样的平均值 ≥31
3 d! L6 U! H7 p1 B, m5 U其中最小值 21.7
+ z! w/ M0 ~z) H, E. z关于标准冲击试样，过去规定梅氏试样，但由于夏比 V型缺口试样能更好地反映材料抵抗冲击荷载的能力，应用已越来越多。夏比 V型缺口试样的冲击值直接用冲击功 Akv来表示。此外夏比 V型缺口试样所用冲头圆角半径 R＝8mm，支座圆角 R＝ 1mm，而梅氏试样规定两者均为 2.5mm。因此这两种试样做冲击试验时，其冲头和支座必须是专用的。$ s: t2 a, y; V
四影响冲击韧性的因素4 N4 _" \1 `" |. I, H* {
1.试样形状、尺寸的影响
5 Z5 p4 l5 Q/ g |3 k7 Y8 y( Iαk值的确定与缺口处横截面有很密切的关系。同种材料，试样缺口越深、越尖锐，应力也就越集中。冲击功就变小了，αk值也就降低了，因此不同类型和尺寸试样的αk值不能直接比较。如夏比 V型缺口试样所测得αk值与 U型缺口试样所测得 αk值，对同一种材料来说是完全不同的。
+ t/ I* Z/ D$ i6 ~1 ~2．试验温度的影响
! m" U# ~7 b( H, h, Z# S6 v( S8 Xαk值与试验温度有关。有些材料在工作温度降低到某一温度以下时，αk值会明显下降，即所谓的冷脆现象，这一温度称为“脆性转变温度”，在这温度以下的材料便呈脆性状态。冷脆现象曾在世界上造成多次灾难性事故，所以在低温条件下工作，包括在寒冷地区室外工作的材料，必须通过试验确定其脆性转变温度，以保证它的低温冲击性能。e& S- W0 f, z3 F" O; f
3．材料缺陷的影响
0 m3 ~6 H/ W8 N l原材料的内部缺陷（如夹渣、气孔、偏析等），以及制造工艺所造成的裂纹、过热、回火脆性等缺陷，均对冲击韧性αk值非常敏感。) y9 |9 h6 t/ k( e4
4．材料纤维组织方向的影响
& l5 1 f2 k0 D% Y金属材料在轧制、锻造时，其夹杂物、金属氧化物及偏析会沿着变形方向被拉长，形成细条状流线，称纤维组织。顺纤维方向（纵向）的冲击韧性值要比垂直纤维方向（横向）为高，有时差别很大，所以材料的冲击韧性要考虑纤维组织的受力方向问题，有些材料在标准中已分开标明纵向和横向两种冲击功。
9 G5 K$ k, O KT- i6 W五常用钢材使用温度见 6.7.5。. @0 e9 Y& t. [% v: h
第十节 压力管道常用金属材料的
应用限制" x2 I$ t3 K7 , h
一 常用材料的应用限制 w& u$ q7 Z8 V5 L. S- M
1、铸铁 
 
 
 
 
 
 
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