金 屬 材 料

金屬材料是制造特種設備最常用的材料。作為特種設備的焊接人員，應了解材料方面的有關知識。

一、金屬材料基礎知識

（一）金屬的晶體結構

所有固态金屬都是晶體，晶體結構的排列如圖2-1所示。

晶體内部原子的排列方式稱為晶體結構。常見的金屬晶格如圖2-2所示。

1）體心立方晶格，屬于此類的金屬有α-Fe、δ-Fe、Cr、V、β-Ti等。

2）面心立方晶格，屬于此類的金屬有γ-Fe、A1、Cu、Ni等。

3）密排六方晶格，屬于此類的金屬有 Mg、Zn、α-Ti等。

（二）鐵碳合金的基本組織

鐵碳相圖又稱鐵碳平衡圖或鐵碳合金狀态圖。它以溫度為縱坐标，碳含量為橫坐标，表示在接近平衡條件（鐵-碳）和亞穩條件（鐵-碳化鐵）下（或極緩慢的冷卻條件下）以鐵、碳為組元的二元合金在不同溫度下所呈現的相和這些相之間的平衡關系。Fe-Fe，C 相圖由包晶、共晶、共析三個基本反應組成，圖2-3所示為Fe-Fe，C相圖。表2-1為 Fe-Fe。C相圖中各相點的特性。

鐵碳合金相圖明确反映出碳含量、溫度與組織狀态的關系，是研究鋼鐵的重要依據，也是鑄造、鍛造及熱處理工藝的主要理論依據。它的許多基本特點即使對于複雜合金鋼也具有重要的指導意義，如在簡單二元 Fe-C系中出現的各種相，往往在複雜合金鋼中也存在。當然，需要考慮到合金元素對這些相的形成和性質的影響，因此研究所有鋼鐵的組成和組織問題都必須從鐵碳相圖開始。工程上依據Fe-Fe;C相圖把鐵碳合金分為三類，即工業純鐵、鋼和鑄鐵。

碳含量對鋼鐵的性質有決定性的影響。例如，鋼的碳含量低，其性質是"強而韌"，而普通鑄鐵的碳含量高，其性質是"弱而脆"。

Fe-Fe3C合金中的相結構主要有奧氏體A、鐵素體F、滲碳體（Fe。C）、珠光體P、馬氏體M、貝氏體、魏氏組織、δ相（高溫下的鐵素體）和σ相等。

1. 奧氏體A

奧氏體是碳在γ-Fe 中的固溶體，在合金鋼中是碳和合金元素溶解在y-Fe中的固溶體。奧氏體塑性很高，硬度和屈服點較低，布氏硬度值一般為（170～220）HBW，是鋼中比體積最小的組織。奧氏體在1148℃時可溶解碳為2.11%（質量分數），在727℃時可溶解碳為0.77%（質量分數）。

奧氏體仍然保持γ-Fe 的面心立方晶格，在金相組織中呈現為規則的多邊形。

2.鐵素體F

鐵素體是碳與合金元素溶解在 α-Fe中的固溶體。

鐵素體性能接近純鐵，硬度低（約為80～100HBW），塑性好。固溶有合金元素的鐵素體能提高鋼的強度和硬度。在727℃時，碳在鐵素體中的溶解度為0.022% （質量分數），在常溫下碳含量為0.008%（質量分數）。

鐵素體仍然保持α-Fe 的體心立方晶格，在金相組織中具有典型純金屬的多面體金相特征。

3.滲碳體（Fe3C）

滲碳體是鐵和碳的化合物，又稱碳化鐵，常溫下鐵碳合金中碳大部分以滲碳體存在。根據鐵碳相圖，滲碳體可分為∶

1）一次滲碳體，是沿CD線由液體中結晶析出，多呈柱狀。

2）二次滲碳體，是從γ固溶體中沿ES線析出的，多以白色網狀出現。

三次滲碳體是從α固溶體中沿PO線析出的，多以白色網狀出現。

滲碳體在低溫下有弱磁性，高于217℃時磁性消失。滲碳體的熔化溫度約為1600℃，碳含量為6.67%（質量分數），硬度很高（約為>700HBW），脆性很大，塑性近乎于零。

4.珠光體P

珠光體是鐵素體和滲碳體的混合物，是碳含量為0.77% （質量分數）的碳鋼共析轉變的産物，由鐵素體和滲碳體相間排列的片層狀組織。

珠光體的片間距取決于奧氏體分解時的過冷度，過冷度越大形成的珠光體片間距越小。按片間距的大小，又可分為珠光體、索氏體和托氏體。由于它們沒有本質上區别，統稱為珠光體。

鐵素體、珠光體、滲碳體的力學性能見表2-2。

5.馬氏體M

馬氏體是碳在α-Fe中的過飽和固溶體。當鋼高溫奧氏體化之後，若快速冷卻至馬氏體點以下時，由于γ-Fe在低溫下結構不穩定，便轉變為α-Fe，但冷卻速度快，鋼中碳原子來不及擴散，保留了高溫時母相奧氏體的成分，因此馬氏體是鋼在奧氏體化後快速冷卻到馬氏體點之下發生無擴散性相變的産物。馬氏體處于亞穩定狀态，由于碳在α-Fe中過飽和，使α-Fe的體心立方晶格發生了畸變，形成了體心正方晶格。馬氏體具有很高的硬度（約為640~760HBW），很脆，沖擊韌度低，斷面收縮率和伸長率幾乎等于零。由于過飽和的碳使晶格發生畸變，因此馬氏體的比體積較奧氏體大，鋼中馬氏體形成時産生很大的相變應力。

馬氏體在金相組織中，是互成一定角度的白色針狀結構。正常的淬火工藝下，獲得的馬氏體大部分為細針或隐針狀。

并非所有馬氏體組織都是硬而脆的，例如含錳、鉻、鎳、钼等元素的低合金高強度鋼經調質處理後的金相組織為回火低碳馬氏體，這種回火低碳馬氏體組織具有較高的強度和較好的韌性。

6.8相

δ相是指在鉻鎳不鏽鋼（特别是含有铌、钛的鉻鎳不鏽鋼）中存在的少量鐵素體。存在于奧氏體不鏽鋼的δ相可以保證不鏽鋼焊縫不産生結晶裂紋，可降低晶間腐蝕及應力腐蝕傾向，還能夠提高強度。但δ鐵素體數量超過某一限度後（例如>8%），會使點蝕傾向增大，在高溫條件下，還容易發生δ相向 σ相的轉變，引起金屬脆化。

7.σ相

o相是在研究 Fe-Cr合金變脆時發現的一種合金相，σ相在室溫下無磁性，硬而脆，合金中如有σ相出現，特别是沿晶界分布時，使合金的塑性和韌性顯著下降。

σ相一般在550~900℃高溫下經成年累月的時間才逐步形成;σ相形成會導緻材料使用性能惡化。

σ相的形成與鋼的成分、組織、加熱溫度、保溫時間以及預先變形等因素有關。在高鉻和鎳鉻不鏽鋼中，含鉻越高，越易形成σ相。奧氏體鋼中的δ鐵素體容易轉變為σ相。冷變形也起着促進作用，使 o相形成的溫度下移。

二、金屬材料熱處理基礎知識

（一）熱處理的一般過程

熱處理是将固态金屬及其合金按預定的要求進行加熱、保溫和冷卻，以改變其内部組織，從而獲得要求性能的一種工藝過程。

為使材料具有不同的性能，在工程上采用不同的熱處理方法，但其基本工藝都是由加熱、保溫、冷卻三個階段所構成，溫度和時間是熱處理的主要因素。任何熱處理過程都可以用溫度-時間曲線圖來說明。如圖2-4所示為熱處理的基本工藝曲線。

（二）熱處理工藝

根據鋼在加熱和冷卻時的組織與性能變化規律，熱處理工藝分為退火、正火、淬火、回火及化學熱處理、奧氏體不鏽鋼的固溶處理、穩定化處理等。

圖2-5為鋼在加熱和冷卻時 Fe-Fe，C相圖上臨界點位置。

各臨界點的意義如下。

Ac1∶加熱時珠光體向奧氏體轉變的開始溫度。

Ari∶冷卻時奧氏體向珠光體轉變的開始溫度。

Ac3∶加熱時遊離鐵素體全部轉變為奧氏體的終了溫度。

Ar3∶冷卻時奧氏體開始析出遊離鐵素體的溫度。

Accm;加熱時二次滲碳體全部溶入奧氏體的終了溫度。

Arcm∶冷卻時奧氏體開始析出二次滲碳體的溫度。

與承壓類特種設備有關的熱處理工藝簡介如下。

1.退火

将鋼試件加熱到适當溫度，保溫一定時間後緩慢冷卻，以獲得接近平衡狀态組織的熱處理工藝，稱為退火。

退火的目的∶

1）消除殘餘應力。

2）細化晶粒，改善組織。

3）降低硬度，提高塑性。

根據鋼的成分和目的的不同，退火又分為完全退火、不完全退火、消除應力退火、等溫退火、球化退火等。

（1）完全退火 完全退火又稱重結晶退火，其方法是将工件加熱到Ac3以上30～50℃，保溫後爐内緩慢冷卻。其目的在于均勻組織，消除應力，降低硬度，改善切削加工性能。主要用于各種亞共析成分的碳鋼和合金鋼的鑄、鍛件，有時也用于焊接結構。完全退火的組織是接近 Fe-Fe3C相圖的平衡組織（對亞共析鋼是鐵素體 珠光體）。

（2）不完全退火不完全退火是将工件加熱到Ac1以上30～50℃，保溫後緩慢冷卻的方法。其主要目的是降低硬度，改善切削加工性能，消除内應力。應用于低合金鋼，中、高碳鋼的鍛件和軋制件。

（3）消除應力退火 對承壓類特種設備來說，消除應力退火特别重要。

承壓類特種設備的消除應力退火處理主要是指焊後熱處理（PWHT），也有在焊接過程中間和冷變形加工後為減少内應力及冷作硬化而進行消除應力處理的。消除應力處理的加熱溫度根據材料不同而不同，一般将工件加到Ac1以下100～200℃，對碳鋼和低合金鋼大緻在500～650℃.，保溫然後緩慢冷卻。消除應力處理主要目的是消除焊接、冷變形加工、鑄造、鍛造等加工方法所産生的内應力，同時還能使焊縫的氫較完全地擴散，提高焊縫的抗裂性和韌性，此外對改善焊縫及熱影響區的組織，穩定結構形狀也有作用。

消除應力處理加熱方法多種多樣，可分整體焊後熱處理和局部焊後熱處理兩大類，前者效果好于後者。整體焊後熱處理可分爐内整體熱處理和内部加熱整體熱處理，後者是利用容器本身作為爐子或煙道，在其内部加熱來完成熱處理過程，通常用于大型容器的現場熱處理，稱為現場整體消除應力退火處理。局部焊後熱處理常用的方法有爐内分段熱處理和圓周帶狀加熱熱處理。

（4）等溫退火 等溫退火是為了保證奧氏體在珠光體轉變區上部發生轉變，因此冷卻速度很緩慢，所需時間少則十幾小時，多則數天，因此生産中常用等溫退火來代替完全退火。等溫退火的加熱溫度與完全退火相同，但鋼經奧氏體化後，等溫退火以較快速度冷卻到A1線以下，等溫一定時間，使奧氏體在等溫中發生珠光體轉變，然後再以較快速度冷卻至室溫。等溫退火時間

（5）球化退火 球化退火是将過共析鋼加熱到Ac1線以上約20～40℃保溫一定時間，然後緩慢冷卻到600℃以下出爐空冷。

當加熱溫度超過 Ac1線後，滲碳體開始溶解，但又未完全溶解，此時片狀滲碳體逐漸斷開為許多細小的鍊狀或點狀滲碳體，彌散分布在奧氏體基體上，同時由于低溫短時加熱，奧氏體成分也極不均勻，因此在以後緩冷或等溫冷卻的過程中，以原有的細小滲碳體質點為核心，在奧氏體富集的地方産生新核心，均勻形成顆粒狀滲碳體。

球化退火多用于共析或過共析成分的碳鋼和合金鋼。

2.正火

正火是将工件加熱到 Ac3或Acm以上30~50℃，保持一定時間後在空氣中冷卻的熱處理工藝。正火的目的與退火基本相同，主要是細化晶粒，均勻組織，降低内應力。正火與退火的不同之處在于前者的冷卻速度較快，過冷度較大，使組織中珠光體量增多，且珠光體片層厚度減小。鋼正火後的強度、硬度、韌性都較退火為高。許多承壓類特種設備用的低合金鋼鋼闆都是以正火狀态供貨的。超聲波檢測一些晶粒粗大的鍛件時，會出現聲能嚴重衰減，或出現大量草狀回波。可通過正火使情況得到改善。

目的∶

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1）晶粒細小而均勻，綜合力學性能好。

2）消除殘餘應力。

3）最終熱處理。

3.淬火

淬火是将鋼加熱到臨界溫度以上（一般情況是∶亞共析鋼為Ac3以上30~50℃，過共析鋼為Ac1以上30~50℃），經過适當保溫後快冷，使奧氏體轉變為馬氏體的過程。材料通過淬火獲得馬氏體組織，可以提高其硬度和強度，這對于軸承、模具之類的工件是有益的，馬氏體硬而脆，韌性很差，内應力很大，容易産生裂紋，承壓類特種設備材料和焊縫的組織中一般不希望出現馬氏體。

目的∶提高鋼的強度和硬度，增加其耐磨性，以及在随後的回火過程中獲得高強度和高韌性相配合的性能。

4. 回火

回火是将經過淬火的鋼加熱到 Ac1以下的适當溫度，保持一定時間，然後用符合要求的方法冷卻（通常是空冷），以獲得所需組織和性能的熱處理工藝。回火的主要目的是降低材料的内應力，提高韌性。通過調整回火溫度，可獲得不同硬度、強度和韌性，以滿足所要求的力學性能。此外，回火還可穩定零件尺寸，改善加工性能。

按回火溫度的不同可将回火分為低溫回火、中溫回火、高溫回火三種。

（1）低溫回火（150～250℃）低溫回火所得組織為回火馬氏體。其目的是在保持淬火鋼的高硬度和高耐磨性的前提下，降低其淬火内應力和脆性，以免使用時崩裂或過早損壞。它主要用于各種高碳的切削刃具、量具、冷沖模具、滾動軸承以及滲碳件等，回火後硬度一般為58 ~64HRC。

（2）中溫回火（350~500℃）中溫回火所得組織為回火托氏體。其目的是獲得高的屈服強度、彈性極限和較高的韌性，因此它主要用于各種彈簧和熱作模具的處理，回火後硬度一般為35~50HRC。

（3）高溫回火（500~650℃）高溫回火所得組織為回火索氏體。

5.調質熱處理

習慣上将淬火加高溫回火相結合的熱處理稱為調質處理，其目的是獲得強度、硬度和塑性、韌性都較好的綜合力學性能。

調質處理可以使鋼的性能、材質得到很大程度的調整，其強度、塑性和韌性都較好，具有良好的綜合力學性能。回火後硬度一般為200~330HBW。

在鍋爐、壓力容器制造過程中，調質熱處理方式主要用于處理設備主螺栓和鋼質高壓無縫氣瓶等。

在理論上，淬火鋼回火後沖擊韌度提高，在 400℃以上尤為顯著，但在有些結構鋼中發現，在250~400℃回火後沖擊韌度反而降低，甚至比150~200℃低溫回火時的沖擊韌度還低，這種現象稱為"第一回火脆性"。某些合金結構鋼在450～575℃出現"第二次回火脆性"。

6.鉻鎳奧氏體不鏽鋼的固溶處理和穩定化處理

把鉻鎳奧氏體不鏽鋼加熱到1050～1100℃（在此溫度下，碳在奧氏體中固溶），保溫一定時間（大約每25mm厚度不小于1h），然後快速冷卻至427℃以下（要求從925℃至538℃冷卻時間小于3min），以獲得均勻的奧氏體組織，這種方法稱為固溶處理，其強度和硬度較低而韌性較好，具有很高的耐蝕性和良好的高溫性能。

對于含有钛或铌的鉻鎳奧氏體不鏽鋼，為了防止晶間腐蝕，必須使鋼中的碳全部固定在碳化钛或碳化铌中，以此為目的的熱處理稱為穩定化處理。穩定化處理的工藝條件是∶将工件加熱到850~900℃，保溫足夠長的時間，快速冷卻。

（三）與焊接有關的其他熱過程概念

1.焊接前預熱

預熱溫度一般選擇在 50~250℃之間，預熱溫度與施焊時的環境溫度、鋼種的強度級别、坡口的形式、焊接材料類型或焊縫金屬可能的氫含量等有關。

通過預熱可以顯著降低該溫度範圍内的焊接冷卻速度，從而減小淬硬傾向。預熱對焊接熱影響區晶粒細化的影響較小，同時預熱還有利于焊縫中氫的逸出，因此是一種較好的降低高強度鋼焊接冷裂紋傾向的措施。

焊前預熱的有利作用∶

1）可改變焊接過程的循環，降低焊接接頭各區的冷卻速度，遏制或減少了淬硬組織的形成。

2）減小焊接區的溫度梯度，降低焊接接頭的内應力，并使其分布均勻。

3）擴大焊接區的溫度場，使焊接接頭在較寬的區域内處于塑性狀态，減弱了焊接應力的不利影響。

4）改變焊接區應變集中部件，降低殘餘應力峰值。

5）延長焊接區在100℃以上溫度的停留時間，有利于氫從焊縫金屬中逸出。2.後熱

焊接後立即對工件的全部（或局部）進行加熱或保溫，使其緩冷的工藝措施，它不同于焊後熱處理。

由于冷裂紋存在潛伏期，例如根部裂紋一般要在焊後幾分鐘以後才會産生，所以在裂紋産生以前，若及時進行加熱處理，即所謂緊急後熱，将有利于防止冷裂紋的産生。緊急後熱的溫度一般在300~600℃。

後熱有三種有利作用∶

1）減輕殘餘應力。

2）改善組織，降低淬硬性。

3）減少擴散氫。

3.緩冷:

為消除鋼材中的白點和避免再冷卻過程中熱應力與組織應力造成的裂紋，将某些鋼材放置到專門的緩冷裝置中進行緩慢冷卻，稱為緩冷。

4.道間溫度（俗稱層間溫度）

多層多道焊時，在施焊後繼焊道之前，其相鄰焊道應保持的溫度，即稱為層間溫度。對後一焊道而言，前一焊道具有預熱的作用，層間溫度即相當于預熱溫度;對前一焊道而言，後一焊道起"後熱"作用，産生一定的熱處理效果。

但對低溫鋼和鉻鎳不鏽鋼的焊接，都不希望層間溫度高。以低溫鋼焊接為例，采用快速多道焊是低溫鋼焊接的重要原則之一。快速多道焊有利于細化晶粒，提高焊縫的韌性。在多道中，為了減小焊道過熱，應盡可能降低層間溫度，也就是盡可能不要連續焊接。

（四）金屬材料不同加熱溫度下的顔色

金屬材料在不同加熱溫度下的色彩變化見表2-3。

三、金屬材料的性能

通常所指的金屬材料的性能包括以下兩個方面∶

1）使用性能即為了保證機械零件、設備、結構件等能正常工作，材料所應具備的性能，主要有力學性能（強度、硬度、剛度、塑性、韌性等）、物理性能（密度、熔點、導熱性、熱膨脹性等）、化學性能（耐蝕性、熱穩定性等）。使用性能決定了材料的應用範圍，使用安全可靠性和使用壽命。

2）工藝性能即材料在被制成機械零件、設備、結構件的過程中适應各種冷、熱加工的性能，例如鑄造、焊接、熱處理、壓力加工、切削加工等方面的性能。工藝性能對制造成本、生産效率、産品質量有重要影響。

（一）金屬材料力學性能基本知識

金屬材料在加工和使用過程中都要承受不同形式外力的作用，當外力達到或超過某一限度時，材料就會發生變形至斷裂。材料在外力作用下所表現的一些性能稱為材料的力學性能。特種設備材料的力學性能指标主要有強度、硬度、塑性、韌性等。這些性能指标可以通過力學性能試驗測定。

1.強度

金屬的強度是指金屬抵抗永久變形和斷裂的能力。材料強度指标可以通過拉伸試驗測出。

可以将拉伸過程分為四個階段，如圖2-6所示。

（1）彈性階段 即曲線0～a段。在此段若加載不超過a點的應力值，卸載後試件的變形可全部消失，因此α點的應力值為材料隻産生彈性變形時的最高值，稱為彈性極限。

（2）屈服階段 即b~c點的一段曲線。當金屬材料呈現屈服現象時，在試驗期間達到塑性變形發生而力不增加的應力點，稱為屈服強度。應區分上屈服強度和下屈服強度，如圖2-7所示。上屈服強度（ReH）是指試樣發生屈服而力首次下降前的最高應力。下屈服強度（ReL）是指在屈服期間，不計初始瞬時效應時的最低應力。

有些材料沒有明顯的屈服點，這些材料通常采用規定非此例延伸強度Rp0.2作為屈服階段的特征值。低碳鋼材料存在上屈服點和下屈服點，不加說明，一般都是指下屈服點。

（3）強化階段 即曲線c~d段，曲線d點所對應的力是拉伸過程中試樣承受的最大載荷值，相應的應力即為材料的抗拉強度，用Rm表示。抗拉強度是金屬材料重要的力學性能指标之一，由于抗拉強度易于确定且可重複測定，因此經常用于檢測材料和産品的質量，也是鑒别材料的有效方法之一。

在強化階段如果卸載，彈性變形會随之消失，塑性變形将會永久保留下來。重新加載後，材料的比例極限明顯提高，而塑性性能會相應下降。這種現象稱之為形變硬化或冷作硬化。冷作硬化是金屬材料的寶貴性質之一，工程中利用冷作硬化工藝的例子很多，如擠壓、冷拔、噴丸等。

（4）頸縮階段 即曲線d~e段。載荷達到最大值後，由于材料本身存在缺陷，于是無效變形轉化為集中變形，導緻頸縮。頸縮階段，承載面積急劇減小，直至斷裂。斷裂後，試件的彈性變形消失，塑性變形則永久保留在破斷的試件上。

2.塑性

塑性是指材料在載荷作用下斷裂前發生不可逆永久變形的能力。評定材料塑性的指标通常用伸長率和斷面收縮率。

持久塑性則是表征材料在一定溫度和長時間應力作用下的塑性能力，它是材料高溫力學性能的重要指标之一，也是衡量材料蠕變脆性的指标。通常要求持久伸長率不小于3%。

3.硬度

硬度是材料抵抗局部塑性變形或表面損傷的能力。

由于規定了不同的測試方法，所以有不同的硬度标準。各種硬度标準的力學含義不同，相互不能直接換算，但可通過試驗加以對比。

強度與硬度之間存在一定的對應關系，其經驗式為∶

對碳鋼∶ReL=（3.3~3.6）HBW

對鑄鐵∶ReL=（HBW-80）/0.3504 （ReL≥196N/mm²時）

ReL=（HBW-35.2）/0.57924 （ReL<196N/mm²時）

硬度試驗是力學性能試驗中最簡單易行的一種試驗方法。一般硬度越高，耐磨性越好。硬度按其測定範圍分為∶布氏硬度（HBW）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC 等标尺）、維氏硬度（HV）等。

（1）布氏硬度（HBW）壓頭為硬質合金球。布氏硬度試驗的優點是測定數據準确、穩定。通常用于測定鑄鐵、有色金屬、低合金鋼等材料以及退火、正火和調質工件的硬度。缺點是不宜測定高硬度或厚度很薄的材料。

（2）洛氏硬度（HRA、HRB、HRC 等标尺） 洛氏硬度B标尺，一般用于測定較軟的金屬和未經淬火的鋼件的硬度;C 标尺一般用于測定經熱處理淬硬的鋼試件的硬度;A标尺一般用于測定硬度極高而不宜采用C标尺的場合，如測定硬質合金及表面硬化鋼件的硬度。由于A 标尺靈敏度較差，因而在其他場合下很少使用。

洛氏硬度試驗的優點是操作簡便、迅速，可直接從硬度計表盤讀出硬度值，不必計算或查表;壓痕小，可測量較薄工件。缺點是準确度差。

（3）維氏硬度（HV）維氏硬度試驗法廣泛用于精密元件和材料的研究領域，特别适用于細小、極薄的材料以及氮化、滲碳等表面處理的試件和各種鍍層試樣的表層硬度測定。

維氏硬度試驗的優點是∶不受試驗力的影響，對任一均質材料用不同試驗力所得到的壓痕幾乎相似，其硬度值是相同的;有統一的标尺，可适用于較大範圍的硬度測試。

4.沖擊韌度

沖擊韌度是指材料在外加沖擊載荷作用下，斷裂時消耗能量大小的特性。反映金屬材料對外來沖擊負荷的抵抗能力，一般用沖擊韌度（αk）和沖擊吸收能量（KU或KV）表示，其單位分别為J/cm²和J（焦耳）。

沖擊試驗因試驗溫度不同而分為常溫、低溫等;按試樣缺口形狀分為"V"形缺口和"U"形缺口沖擊試驗兩種。

實驗證明，沖擊韌度對材料組織缺陷非常敏感，能靈敏地反映出材料品質、宏觀缺陷和顯微組織方面的微小變化，如白點、夾雜及過熱、過燒、回火脆性等。因此沖擊韌度試驗是檢驗材料冶金質量和脆化傾向的有效方法之一，也是檢驗焊接接頭性能的試驗方法之一。

（二）金屬材料的脆性

用于制作特種設備受壓元件所用的鋼材在常溫靜載條件下一般都有較好的塑性和韌性，工程上習慣稱之為塑性材料。人們在使用這些材料時，對可能會發生的脆性破壞往往不夠注意，實際上，在一些不利的條件或環境下使用的塑性材料會發生脆化，即塑性和韌性降低的現象，這一現象對特種設備的使用安全是不利的。常見的鋼材脆化現象有以下幾種∶

1. 冷脆性

随着溫度的降低，大多數鋼材的強度有所增加，而韌性下降，金屬材料在低溫下呈現的脆性稱為冷脆性。

2.熱脆性

鋼材長時間停留在400~500℃後再冷卻至室溫時，沖擊韌度值會有明顯的下降，這種現象稱為鋼材的熱脆性。具有熱脆性的鋼材，金相組織沒有明顯的變化。無損檢測不能檢測和判定熱脆性，材料是否産生熱脆一般采用沖擊試驗方法判斷。

3.氫脆

鋼材中的氫會使材料的力學性能脆化，這種現象稱為氫脆。氫脆主要發生在碳鋼和低合金鋼，鋼中氫的來源主要為下列四個方面∶冶煉過程中溶解在鋼液中的氫，在結晶冷凝時沒有能及時逸出而存留在鋼材中;焊接過程中由于水分或油污在電弧高溫下分解出的氫溶解入鋼材中;設備運行過程中，工作介質中的氫進入鋼材中;此外，鋼試件酸洗不當也可能導緻氫脆。

4.應力腐蝕脆性斷裂

由拉應力與腐蝕介質聯合作用而引起的低應力脆性斷裂稱為應力腐蝕。不論是塑性材料還是脆性材料都可能産生應力腐蝕。它與單純的由應力造成的破壞或由腐蝕引起的破壞不同，在一定的條件下在很低的應力水平或腐蝕性很弱的介質中，也能引起應力腐蝕。應力腐蝕所引起的破壞在事先往往沒有明顯的變形預兆，突然發生脆性斷裂，故它的危害性很大。

1）元件承受拉應力的作用。

2）具有與材料種類相匹配的特定腐蝕介質環境。

3）材料的應力腐蝕敏感性。

（三）鋼的焊接性

鋼的焊接性是指鋼材在給定的焊接工藝和焊接結構條件下，獲得預期焊接接頭質量要求的性能。由于焊縫主要經曆的是冶金、結晶過程，而焊縫的熱影響區主要經曆的是焊接熱循環過程，所以鋼的焊接性要從鋼的冶金焊接性和熱循環焊接性兩方面來分析。

1.碳鋼的焊接性

碳鋼以鐵為基礎，以碳為合金元素，碳含量一般不超過1%。碳鋼的焊接性主要取決于碳的含量，随着含碳量的增加，焊接性逐漸變差。另外，碳鋼中的錳和矽對焊接性也有一定的影響，随着錳和矽含量的增加，其焊接性也随之變差。可用碳當量（Ceq，%）經驗公式來表示，即

Ceq增加，則産生冷裂紋的可能性增加，焊接性變差。通常Ceq值大于0.4%時，冷裂紋的敏感性将增大。

焊接性的好壞不隻取決于碳、錳、矽的含量，還取決于焊接接頭的冷卻速度。不同碳鋼在不同的冷卻速度下，可能會在焊縫和熱影響區中形成硬化組織甚至馬氏體，且馬氏體越多，硬度愈高，焊接性也越差。焊後的大量馬氏體或它表現的高硬度，在焊接應力下還可能引起熱影響區和焊縫的裂紋，從而表現出焊接性較差。因此，測定焊接接頭的硬度，可以粗略地判斷裂紋傾向或焊接性的優劣。

焊接時，母材已确定，即Ceq值已确定，若改善焊接性，即改善組織、避免裂紋控制冷卻速度是關鍵途徑。冷卻速度主要取決于∶鋼材厚度和接頭的幾何形狀;焊接時母材的原始溫度;焊接熱輸入的大小。

2.合金鋼的焊接性

通常把金屬材料在焊接時形成裂紋的傾向及焊接接頭性能變壞的傾向作為評價焊接性的重要指标。合金鋼的焊接性主要取決于其化學成分，同時也與結構的複雜程度、剛性、焊接方法、焊接材料和焊接工藝有關。鋼中的碳是對焊接性影響最大的元素，其他合金元素對焊接性的影響為碳的幾分之一至十幾分之一。按合金成分對鋼焊接性進行估算，即把合金元素對焊接性的影響的大小折算成相當碳元素的含量，即碳當量C。其經驗公式為

當 Ceq<0.4%時，鋼材的淬硬傾向不明顯，焊接性優良，焊接時不必預熱。

當Ceq=0.4%~0.6%時，鋼的淬硬傾向逐漸明顯，需要采取适當的預熱，控制線能量等工藝措施。

當Ceq>0.6%時，鋼的淬硬傾向更強，屬于難以焊接的材料，需要采取較高的預熱溫度和嚴格的工藝措施。

四、特種設備用金屬材料的基本要求

特種設備都是在承壓或承重狀态下運行，材料要承受較大的工作應力，有些還要同時承受高溫或腐蝕介質的作用，工作條件更為惡劣，如果在使用過程中發生破壞性事故，将會造成嚴重損失，因此對制造特種設備的材料有一定的要求。這些要求包括∶

1）為保證安全性和經濟性，所用材料應有足夠的強度，即較高的屈服強度和抗拉強度。

2）為保證在承受外加載荷時不發生脆性破壞，所用材料應良好的韌性。根據使用狀态的不同，材料的韌性指标包括常溫沖擊韌度，低溫沖擊韌度以及時效沖擊韌度等。

3）所用材料應有良好的加工工藝性能，包括冷、熱加工成形性能。

4）所用材料應有良好的低倍組織和表面質量，分層、疏松、非金屬夾雜物、氣孔等缺陷應盡可能少，不允許有裂紋和白點。

5）用以制造高溫受壓元件的材料應具有良好的高溫特性，包括足夠的蠕變極限、持久強度和持久塑性，良好的高溫組織穩定性和高溫抗氧化性。

6）與腐蝕介質接觸的材料應具有優良的耐蝕性。

五、金屬材料的分類

（一）概述

金屬材料按組成成分可分為黑色金屬和有色金屬及其合金兩大類。1.黑色金屬

鐵和鐵的合金均稱為黑色金屬。

（1）純鐵 化學純鐵碳含量幾乎為零，工業純鐵碳含量<0.05% （質量分數）。純鐵是很軟的，一般不應用到實際中。

（2）鐵碳合金 以鐵為基礎，以碳為主要添加元素的合金，統稱為鐵碳合金。

（3）生鐵 把鐵礦石放到高爐中冶煉而成的，碳含量為2%～4.3% （質量分數，也有資料稱3.5%～5.5%、2.11%~6.67%）的鐵碳合金稱為生鐵。生鐵質硬而脆，缺乏韌性，幾乎沒有塑性變形能力，因此不能通過鍛造、軋制、拉拔等方法加工成形，主要用來煉鋼和制造鑄件，如白口鐵、灰鐵和球墨鑄鐵。也有習慣上把煉鋼生鐵叫做生鐵，把鑄造生鐵簡稱為鑄鐵。

（4）鋼 碳含量在（質量分數）2%以下，并含有其他元素的鐵碳合金稱為鋼。為了保證其韌性和塑性，碳含量一般不超過1.7%（質量分數）。鋼的主要元素除鐵、碳外，還有矽、錳、硫、磷等。

2.有色金屬

除黑色金屬以外的金屬稱為有色金屬。

（二）鋼材的分類

鋼可按化學成分分類，也可按主要質量等級和主要性能及使用特性分類。

1.按化學成分分類

按鋼的化學成分，鋼可分為碳素鋼和合金鋼兩大類。

（1）碳素鋼

1）分類∶

①按碳含量不同，碳素鋼可分為∶低碳鋼，碳含量不大于0.30%（質量分數）;中碳鋼，碳含量0.30%~0.6%（質量分數）;高碳鋼，碳含量大于0.6% （質量分數）。

②按冶煉時的脫氧程度不同可分為∶沸騰鋼、半鎮靜鋼、鎮靜鋼。

③按鋼材的冶煉質量可分為∶普通碳素鋼，P≤0.045%、S≤0.055%（質量分數）;優質碳素鋼，P≤0.04%、S≤0.045%（質量分數）;高級優質鋼，P≤0.035%、S≤0.035%（質量分數）。

④按鋼的用途分為∶碳素結構鋼，主要用于制作各種結構件和機器零件，一般為低碳鋼;碳素工具鋼，主要用于制作各種刀具、量具、模具等，一般為高碳鋼。

2）碳素鋼的牌号表示方法∶

①普通碳素結構鋼。現行标準規定普通碳素結構鋼的表示方法為 Q× × ×-× ×。其中第一部分0是"屈服強度"的漢語拼音第一個字母大寫;第二部分×××為鋼材的屈服強度值（單位：MPa）;第三部分×是質量等級，分為A、B、C、D四級，其中A級質量為最低;第四部分×是脫氧方法，有F、b、Z三種，其中F代表沸騰鋼，b代表半鎮靜鋼，Z代表鎮靜鋼。鎮靜鋼Z符号可省略，如Q235AF、Q235B。

②優質碳素結構鋼。優質碳素結構鋼的牌号用兩位數字表示，這兩位數字是鋼平均碳含量質量的萬分比。例如∶10鋼表示平均碳含量為0.10%，20鋼表示平均碳含量為0.20%。優質碳素結構鋼按錳含量的不同分為普通錳含量（0.35%～0.8%）和較高錳含量（0.7%～1.2%）兩組。對錳含量較高的一組，牌号數字後面應附加"Mn"，如16Mn 等，以示與普通錳含量的區别。如為沸騰鋼，則在牌号數字後面加"F"，如08F。

③專門用途的碳素鋼。專門用途的碳素鋼應在牌号尾部加代表用途的符号。例如制作鍋爐或壓力容器的專用碳素鋼應在牌号數字後面加"R"，如Q245R。

④碳素鑄鋼。鑄鋼牌号用"鑄鋼"的漢語拼音字首ZG表示，後面兩位數字分别表示該鑄鋼的屈服強度值和抗拉強度值，如ZG200-400、ZG270-500 等。

⑤碳素工具鋼。碳素工具鋼的編号是在"碳"字的漢語拼音字首"T"之後附加數字表示，數字表示平均碳含量質量的千分比。如T8、T12，分别表示碳含量為0.8%和1.2%的碳素工具鋼，如為高級優質碳素工具鋼，則在數字後面加 A，如T8A、T12A。

（2）合金鋼 合金鋼是指除碳鋼所含元素外，還含有其他一些合金元素，如Cr、Ni、Mo、W、V、B等的鋼。

1）分類∶

①按合金元素含量，可分為∶低合金鋼，合金元素含量小于5%（質量分數）;中合金鋼，合金元素含量等于5%～10%（質量分數）;高合金鋼，合金元素含量大于10%（質量分數）。

②按鋼的用途，可分為∶合金結構鋼，專用于制造各種工具結構和機器零件的鋼種;合金工具鋼，專用于制造各種工具的鋼種。

③按鋼的金相組織，可分為∶珠光體鋼、奧氏體鋼、鐵素體鋼、馬氏體鋼等。

④按鋼中所含的主要合金元素，可分為∶鉻鋼、鉻鎳鋼、錳鋼、矽錳鋼等。

2）合金鋼的牌号表示方法∶我國合金鋼牌号按碳含量、合金元素種類和含量、質量級别和用途來編排。牌号首部用數字表明碳含量，為區别用途，即低合金鋼、合金結構鋼用兩位數表示平均碳含量的萬分比;高合金鋼、不鏽耐酸鋼、耐熱鋼用一位數表示平均碳含量的千分比，在碳的質量分數大于或等于0.04%時，取兩位小數，在碳的質量分數不大于0.030%時，取三位小數。牌号的第二部分用元素符号表明鋼中主要合金元素，含量由其後數字标明，當平均質量分數小于1.5%時不标數字;平均質量分數為1.5%~2.49%時，标數字2;平均質量分數為2.5%～3.49%時，标數字3;……。高級優質合金鋼在牌号後部加A，專門用途的低合金鋼、合金結構鋼，在牌号後部加代表用途的符号。例如∶16MnDR，表明該合金鋼碳的平均質量分數為0.16%，錳的平均質量分數小于0.15%，是低溫壓力容器專用鋼。

長輸管道中常用的管線鋼現行标準規定∶以鋼的規定總伸長應力表示，即鋼的表示方法為L ×××。其中第一部分L是"總伸長應力"的代号;第二部分×××為鋼材規定總伸長應力。例如 L360，表明該鋼材的規定總伸長應力為360MPa。

2.特種設備常用鋼種

特種設備常用的低合金鋼，包括低合金高強度鋼、低溫鋼、低合金耐熱鋼、耐腐蝕用鋼。低合金鋼中通常添加的合金元素有錳、矽、鉻、鎳、钼、釩、硼和稀土元素等。

在鍋爐、壓力容器中廣泛使用的低合金鋼有∶Q345R。

用于鍋爐汽包的有13MnNiMoNbR、20MnMo。

用于鍋爐集箱、受熱面管的有15CrMoG、12CrlMoVG、T91（Cr9Mo1VNb）。

用于大型球罐的有16MnDR、07MnCrMoVR、07MnNiCrMoVDR。

用于低溫設備的有15MnNiDR、09Mn2VDR、09MnNiDR。

用于耐熱抗氫條件下的鉻钼鋼如15CrMoR、14Cr1MoR。

在長輸管道中常用的管線鋼（屬低合金高強鋼）有 L360、L415、L450、L480…

（1）低合金高強度鋼 這類鋼既有較高的強度，又有較好的塑性和韌性，低合金鋼的合金含量較少，價格較低，冷、熱成形及焊接工藝性能良好。常用的鋼号有Q345R、15MnVg、15MnVR、18MnMoNbR、O345、15CrMo、1Cr5Mo、L360等。

如Q345鋼，其具有良好的力學性能。一般在熱軋狀态使用。一般情況下，鋼闆厚度在34mm 以下時焊前可不預熱;對于厚度大于34mm 的鋼闆，焊後一般需進行消除應力熱處理，通常是加熱至600~650℃，保溫後空冷。

（2）低溫用鋼 對于在低溫條件下工作的特種設備，其最重要的是低溫韌性，影響低溫韌性的因素有晶體結構、晶粒尺寸、冶煉的脫氧方法、熱處理狀态及合金元素等，尤以合金元素的影響最為顯著。

在低溫用鋼中，碳含量多限制在0.2%（質量分數）以下。

錳和鎳是低溫用鋼中常用的合金元素，随着錳含量的增加，鋼的冷脆轉變溫度下降，鎳含量每增加1% （質量分數），冷脆轉變溫度約可降低10℃。

常用的低溫用鋼有∶16MnDR、15MnNiDR、09Mn2VDR、09MnNiDR 等。

（3）低合金耐熱鋼 當工作溫度在400～600℃時，所使用的鋼材多為低合金耐熱鋼，如钼鋼、鉻钼鋼和鉻钼釩鋼等。按材料顯微組織可分為珠光體耐熱鋼和貝氏體耐熱鋼，屬于珠光體耐熱鋼的有12CrMoR、15CrMoR、14Cr1MoR 等，屬于貝氏體耐熱鋼的有12Cr2Mo1R。

（4）耐腐蝕用鋼 耐腐蝕用鋼的主要合金化元素是Cu和P，如GB/T 4171—2008《耐候結構鋼》中的Q235NH、Q295NH、Q355NH 等，Cu的含量均為0.25%～0.55%（質量分數），因為要保證焊接性，其P的含量不大于0.03%（質量分數）。

（5）高合金鋼 對于某些承壓設備，由于其苛刻的操作條件，高溫、低溫、高壓、工作介

質的危害（易爆、有毒、腐蝕），大量使用的是具有優良耐高溫、耐低溫、耐腐蝕性能的鉻鎳系高合金鋼。

鉻在氧化性介質中能生成一層穩定而緻密氧化膜，從而保護金屬使其具有耐腐蝕性。為了減少鋼中脆性碳化鉻的形成，鋼中含碳量較低、而含鉻量盡量高。

不鏽鋼按其鋼的組織不同可分為三類，即鉻不鏽鋼（鐵素體不鏽鋼、馬氏體不鏽鋼）、奧氏體不鏽鋼和奧氏體 鐵素體雙相不鏽鋼三類。

1）鉻不鏽鋼。承壓設備中大量使用的鉻不鏽鋼中鉻含量都在13%（質量分數）以上，如鐵

素體不鏽鋼（06Cr13、06Cr13Al、10Cr17）和馬氏體不鏽鋼（12Cr13，20Cr13），這類鋼耐潮濕大氣、淡水、海水腐蝕，對溫度較低的弱腐蝕性介質，如鹽水溶液、低濃度有機酸等也有較好的耐蝕性。

2）鉻鎳奧氏體不鏽鋼。承壓設備中大量應用的典型鉻鎳不鏽鋼牌号是06Cr19Ni10，由于鎳元素的存在，在鉻鎳不鏽鋼中能形成奧氏體組織，經固溶處理後在常溫下也能以單一的奧氏體組織存在。但是經過熱加工，在1050～100℃加熱後淬火，含鎳低至8%（質量分數）也可獲得亞穩的單相狀态的奧氏體組織，即 Cr18Ni8 鋼，這是一種較經濟的奧氏體不鏽鋼。

這種鋼在耐腐蝕方面，不但與鉻不鏽鋼類似具有氧化鉻保護膜，而且由于鎳的存在而形成的單一奧氏體組織，使得鉻鎳鋼在很多介質中比鉻不鏽鋼具有更好的耐蝕性，例如對濃度 60% 以下，溫度低于100℃的硝酸、硫酸鹽、硫化氫、醋酸等都有很好的耐蝕性，另外還有很好的耐氫、氮腐蝕性能。

鉻鎳奧氏體不鏽鋼同時又是承壓設備中廣泛使用的低溫用鋼和中高溫用鋼，使用溫度範圍從深冷的極低溫度直至700℃。

3）雙相不鏽鋼（奧氏體 鐵素體）。雙相不鏽鋼具有奧氏體＋鐵素體雙相組織，且兩個相組織的含量基本相當，故兼有奧氏體不鏽鋼和鐵素體不鏽鋼的特點。與鐵素體不鏽鋼相比，雙相不鏽鋼的韌性高，脆性轉變溫度低，耐晶間腐蝕性能和焊接性均得到顯著提高;同時又保留了鐵素體不鏽鋼的一些特點，如475℃脆性、熱導率高、線脹系數小。具有超朔性及磁性等。與奧氏體不鏽鋼相比，雙相不鏽鋼的強度高，特别是屈服點顯著地提高，其屈服點可達400~500MPa，是普通奧氏體不鏽鋼的兩倍。且耐蝕性、耐應力腐蝕、耐腐蝕疲勞等性能也有明顯的改善。

雙相不鏽鋼按其化學成分分類，可分為Cr18型、Cr23（不含 Mo）型、Cr22型和Cr25型四類。對于Cr25型雙相不鏽鋼又可分為普通型和超級雙相不鏽鋼，其中近年來應用較多的是Cr22 型和Cr25型。

4）沉澱硬化不鏽鋼是在不鏽鋼中單獨或複合添加硬化元素，通過适當熱處理獲得高強度、高韌性并具有良好耐蝕性的一類不鏽鋼。通常作為耐磨、耐蝕、高強度結構件，如軸、齒輪、墊圈、銷子、彈簧、高強度壓力容器、化工處理設備等。

（三）有色金屬及其合金

在承壓的化工、石化、空分等工業設備裝置中，由于腐蝕、低溫等特殊條件的要求，經常使用有色金屬及其合金。有色金屬的種類很多，如鋁、銅、钛、鎳、鉛。

1.钛及钛合金

钛及钛合金具有良好的耐蝕性，在氧化性、中性及有氯離子介質中，其耐腐蝕性優于不鏽鋼。工業純钛塑性好，但強度較低，具有良好的低溫性能，其線脹系數和熱導率都不大，這都不會給焊接帶來困難。钛合金的比強度大，又具有良好的韌性和焊接性，在航天工業中應用最為廣泛。钛及钛合金在我國現行标準中按其退火态的組織分為α钛合金、β钛合金和α β钛合金三類，分别用TA、TB 和TC表示。在石化行業的壓力容器制作中，牌号為TA2的工業純钛使用居多。

其主要标準有∶CB/T 3621—-2007《钛及钛合金闆材》，GB/T 3624—2010《钛及钛合金無縫管》，GB/T3625—2007《換熱器及冷凝器用钛及钛合金管》，GB/T 8547—2006《钛-鋼複合闆》。

2.鎳及鎳基合金

鎳及鎳基合金特殊的物理、力學及耐腐蝕性能，鎳基耐蝕合金在200～1090℃範圍内能耐各種腐蝕介質的侵蝕，同時具有良好的高溫和低溫力學性能。在一些苛刻腐蝕條件下是一般不鏽鋼所無法取代的優良材料。純鎳一般在工業中應用較少，但在鎳中添加鉻、銅、鐵、钼、鋁、钛、铌、鎢等元素後，通過固溶強化，不但改善其力學性能，而且具有優良的耐腐蝕性，可适應于各種腐蝕介質的工作環境。

鎳基耐蝕合金根據其合金元素的含量和所占比例進行分類和命名，如 Ni-Cu合金定名為蒙乃

爾（Monel）合金;Ni-Cr-Fe合金中鎳含量占優勢，便稱因康鎳（Inconel）合金;若鐵含量較高則稱因康洛依（Incoley）合金;對于钼含量較高的Ni-Cr-Mo合金則多數稱哈斯特洛依（Haste-loy）合金，也稱為海氏合金或哈氏合金。

其主要标準有∶GB/T2054—2005《鎳及鎳合金闆》，GB/T 2072—2007《鎳及鎳合金帶材》，JB4741—2000《壓力容器用鎳銅合金熱軋闆材》，JB 4742—2000《壓力容器用鎳銅合金無縫管》，JB 4743—2000《壓力容器用鎳銅合金鍛件》。

3.銅及銅合金

常用的銅及銅合金有四種∶純銅、黃銅、青銅和白銅。在承壓設備中純銅與黃銅使用較多。

純銅是u（Cu）不低于99.5%的工業純銅，具有良好的導電性、導熱性，良好的強度、常溫和低溫塑性、壓力加工性能和耐磨性，易于成形與焊接以及對海水等的耐腐蝕性等性能。純銅中的雜質如氧、硫、铋等，都不同程度地降低了純銅的優良性能，以及增加材料的冷脆性和接頭中出現熱裂紋的傾向。黃銅是銅和鋅組成的二元合金，黃銅比純銅強度、硬度和耐腐蝕能力都高，且保持一定塑性，能很好地承受熱加工。

其主要标準有∶GB/T2040—2008《銅及銅合金闆材》，CB/T13238—1991《銅鋼複合鋼闆》，GB/T8890—2007《熱交換器用銅合金無縫管》，GB/T 1527—2006《銅及銅合金拉制管》。

4.鋁及鋁合金

鋁在空氣和氧化性水溶液介質中，表面産生緻密的氧化鋁鈍化膜，因而在氧化性介質中具有良好的耐蝕性。鋁在低溫下與鐵素體鋼不同，不存在脆性轉變。

鋁按性能和用途可分為純鋁、防鏽鋁、硬鋁、超硬鋁、鍛鋁和特殊鋁幾類。純鋁按純度分為高純鋁、工業高純鋁和工業純鋁三個等級。在壓力容器中使用的牌号主要是塑性和耐蝕性好的工業純鋁（牌号為∶1050A、1060、1200、1A85、1100 等）和鋁-錳合金（牌号為5A02、5AO3、5083、3A21、5A12）和鋁-鎂合金，多以闆材和管材的類型用于壓力容器中。鋁錳合金僅可變形強化，其強度比純鋁略高，成形工藝性及耐蝕性、焊接性好。鋁鎂合金僅可變形強化，其u（Mg）一般為0.5%~7.0%，與其他鋁合金相比，鋁鎂合金具有中等強度，其延性、焊接性、耐蝕性良好。鋁容器的設計溫度可達-269℃。

鋁相對于鋁合金而言，強度較低，為了達到強化的目的，必須經過熱處理。具體的工藝是淬火（固溶處理），然後進行時效處理以達到強化，固溶時效熱處理是鋁合金的主要強化手段。

鋁錳合金和鋁鎂合金不能進行熱處理強化，常用冷加工方法使其強化。鋁錳合金塑性好，易于進行壓力加工。鋁鎂合金在退火狀态和冷變形後使用，冷變形後一般要進行退火。

其主要标準有∶GB/T3880.1～3880.3—2006《一般工業用鋁及鋁合金闆、帶材》，GB/T 6892—2006《一般工業用鋁及鋁合金擠壓型材》，GB/T6893—2010《鋁及鋁合金拉（軋）制無縫管》。

（四）《特種設備焊接操作人員考核細則》中的材料分類

TSG Z6002—2010《特種設備焊接操作人員考核細則》中焊接人員持證項目所體現的金屬材料的分類見表24金屬材料（鋼）類别與示例和表2-5金屬材料（有色金屬）類别與示例。表2-4 金屬材料（鋼）類别與示例

（五）《承壓設備焊接工藝評定》中的材料分類

NB/T47014《承壓設備焊接工藝評定》中材料的分類見表2-6。

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