電廠金屬材料(第四版)（簡體書）

《普通高等教育“十二五”規劃教材：電廠金屬材料（第4版）》共分七章，除包括金屬學原理、熱處理、金屬材料的基本知識外，還以一定篇幅闡述了高溫金屬材料的原理、性能和應用，以及電廠常見金屬材料的失效、設備事故分析等內容。

《普通高等教育"十二五"規劃教材:電廠金屬材料(能源動力類專業)(第4版)》為普通高等學校本科能源與動力工程專業教材，也是電廠汽輪機、鍋爐、輔機以及修造行業技術人員自學教材，同時也可作為電力系統金屬材料培訓教材。

（一）晶界的影響
晶界是相鄰兩個晶粒的邊界，晶界上的原子排列是無規則的，金屬中的雜質原子往往存在其問，這對于位錯的運動形成很大阻力。有人用只有兩個晶粒的試樣進行拉伸試驗，變形后試樣出現了所謂“竹節現象”，如圖1—39所示。這說明晶界附近晶體的塑變抗力很大。由此可以推斷，多晶體金屬的晶粒越細小（單位體積內晶粒數越多）時，該晶體的塑變抗力越大，即強度越高。
（二）位向差的作用
從材料力學知道，拉伸試樣受拉時，外力的切應力分量在與外力呈45°角度時最大。因此，晶體中與外力方向接近45°的滑移系最容易發生滑移，而接近0°與90°時，切應力分量最小，晶體不易發生滑移。由于多晶體金屬中相鄰晶粒之間晶體位向不同，當一個晶粒的位向接近45°發生滑移時，必然受到相鄰晶粒的牽制作用，相鄰晶粒間的位向差越大時，牽制作用越大，從而增加了塑變抗力，使強度提高。
由以上分析可知，金屬的晶粒越細，其強度就越高。細晶粒的金屬不僅強度高，塑性也好，這是因為多晶體在應力作用下，塑性變形分散在更多的晶粒之中，晶粒越細，多晶體各處的塑性變形就越均勻。相反，多晶體的晶粒很粗大時，某些大晶粒的位向不利于滑移變形，則在較大的體積內牽制塑性變形，使塑性變形不均勻。圖1—40示意地反映出晶粒大小對塑性變形的影響，圖中帶陰影線的晶粒是位向接近45°易于變形的晶粒。顯然，圖（a）中晶體對塑性變形的牽制作用比圖（b）晶體的大，而圖（b）晶體的塑性變形分布均勻，塑性好。
在實際生產中，我們總是希望金屬零件的晶粒越細越好。在電力設備中，有些重要零件的晶粒度被限定在一定級別之內，尤其是承受沖擊的構件，如碎煤機的錘頭和錘桿，細晶粒金屬的強度高、塑性好，則沖擊韌性也高，能夠承受反復的沖擊而不易產生疲勞損壞。
三、冷塑性變形對金屬組織和性能的影響
金屬材料在外力作用下產生塑性變形，其內部的組織和力學性能、物理、化學性能也發生一系列的變化，主要的變化是加工硬化，同時在金屬內部產生形變內應力。
（一）加工硬化
從低碳鋼的拉伸曲線（見圖1—2）可以看出，金屬在受外力作用屈服后，如繼續變形則需要增加應力，即隨著塑性變形的增加金屬不斷強化、硬化，直至達到抗拉強度，這種現象稱為加工硬化。例如A3鋼，抗拉強度要比屈服強度高出一倍左右，因而這種強化作用是不可忽視的。尤其對于純銅等不能利用熱處理強化的純金屬，是一種強化金屬的重要方法。