金属材料的失效分析
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金属材料的失效分析范文第1篇
中图分类号：TB31文献标识码： A
工业生产过程中，材料科学的地位无疑是举足轻重，金属材料的磨损失效现象往往会引起从业者的格外关注。由于金属材料的磨损大大降低了金属的使用可靠性,同时减少了金属材料的使用寿命。因此，如何通过分析金属材料的磨损形式及磨损机理,解决金属材料的磨损失效是金属工业中的重中之重,是工业发展不可缺少的组成部分。
1 金属材料磨损失效的危害
在金属材料的使用过程中,两个互相接触的金属材料表面之间由于相互接触摩擦和相互运动会引起材料表面的损耗,摩擦损耗往往会对金属材料的尺寸、外形、结构及性能造成不同程度的影响。在工业机械设备的运转过程中，由于工作环境差，工作强度高，工作时间长，维护不及时等原因，机械设备在实际工作中经常处在较大负载、冲击、振动的工况下，部分设备基本上日夜连续进行高强度运行，使得机械设备容易产生疲劳磨损，加剧了关键部件的老化磨损速度。再加上煤矿中可能含有矸石等硬的成分，更加重了设备的磨损。这种磨损积累到一定程度，就会影响到设备各零部件的机械性能，甚至会发生意外事故，危及职工的人身安全，影响企业的经济效益和企业形象。因此有效的减少磨损，降低机械的损耗，对保证企业的经济效益有一定的作用。
2 金属材料磨损失效的基本形式
金属材料的磨损失效在工业建设中是不可忽略的问题,也是亟待解决的问题。而在工业建设中,要想及时有效地解决这种金属失效问题,清楚掌握造成这种金属磨损失效的形式及机理显得尤为重要。在现代的工业建设中,金属的磨损失效主要有以下几种形式:
2.1磨粒磨损失效
磨粒磨损失效是由于金属的磨粒磨损造成的金属材料相应性能的损失,是材料磨损失效的普遍形式。根据磨粒磨损过程中金属材料磨损表面所受的应力和冲击力不同,我们可将磨粒磨损分为凿屑磨损、擦伤磨损以及碾碎磨损。通常情况下,在高应力和硬磨粒的状态下,会出现凿屑磨粒现象;而在磨损过程中,如果磨粒硬度相对较小,则会划伤金属材料表面,使得金属材料上出现凸凹不平的现象,这种磨损叫做碾碎式磨损;如果造成磨粒的应力相对较小,则会出现擦伤磨损。
2 . 2 黏着磨损失效
黏着磨损失效则是由黏着磨损造成的金属性能失效,而这种黏着磨损则是一种较为复杂的磨损。一般情况下,如果两个相对滑动的金属材料表面不良或者超负荷工作,这就会造成金属表面的应力过高;当相对滑动的金属表面的应力达到一定程度时,就会造成接触面温度急剧上升,致使金属局部熔化,在之后的冷却过程中,接触面会固相焊接。当金属表面再次滑动时,足够的切向力会使得黏接点断开,破坏金属的摩擦表面,从而会产生金属磨屑,产生黏着磨损。
2 . 3 疲劳磨损失效
当金属材料的摩擦副表面在相对滑动过程中,往往会忽略周期负荷的作用,这在循环往复的工作回合中,会使得接触应力增大,直到超过金属材料的承受范围,最终导致金属材料的变形以及其它各种失效现象。在摩擦学中,疲劳磨损往往会被认为是由长期的周期负载造成的。长期的周期负载会使金属材料结构变形,表面塑像变形,更有甚者会使金属表面出现裂纹。在弹力学中,金属材料的疲劳磨损则是十分严重的问题,必须快速有效地解决疲劳磨损。
2 . 4 腐蚀磨损失效
在工业机械设备工作的过程中,其中的金属材料难免会和空气及水汽等介质接触,而金属的活泼性又使得金属极易和这些介质发生相应的化学或电化学反应,这就会造成金属的腐蚀磨损。在腐蚀磨损中,腐蚀物是不可避免的,而这些腐蚀物则会继续产生其他磨损,使得磨损重叠,加剧金属材料的磨损程度,产生更严重的失效。
2 . 5 微动磨损失效
在机械设备的金属材料中,相对滑动的金属材料很容易产生磨损,而相对固定的金属材料也会产生磨损,只不过磨损情况相对较轻。在相对固定的金属材料和副材料的摩擦表面之间,往往会因为周围环境的影响产生接触面微小的相对运动,而这种振幅较小的相对振动则是产生微动磨损的原因。
3 金属材料磨损失效的防护措施
3 . 1 提供良好的工作环境
机械设备的工作环境是造成金属材料磨损的主要因素之一,因此改善机械设备的工作环境是处理金属磨损的有效方法。在机械设备的工作过程中,要最大程度的优化其工作环境,减少设备的超额工作时间,同时防止各种腐蚀性物质因操作不当而浸入机械设备中,从而营造一个良好的工作环境,增强金属的防护能力,保持金属材料的连续使用性。
3 . 2 合理选择金属材料
在良好的工作环境的前提下,合理地选择抗磨性的金属材料也是金属材料的防护手段之一。通过上文的分析,金属材料的自身性质是金属磨损的决定性因素,所以在金属材料的选择过程中,要根据金属材料的工作环境,合理的选择工作材料。同时,在选定材料后,也可对金属材料进行表面强化,提高材料硬度,增强其耐磨性。
3 . 3 金属材料表面和结构强化
在金属材料相对运动的过程中,材料的表面特征则会大大影响金属的磨损;因此,改善金属材料摩擦便面的光滑程度,降低摩擦表面的摩擦系数,可大大降低金属磨损。同时,金属材料的结构也大大的影响着金属材料的磨损,合理的金属配合方式便可在很大程度上降低金属磨损。
3 . 4 定期进行金属材料保养
在做好了所有的前期处理之后,金属材料的定期保养也是非常重要的。在设备运作一段时间之后,对金属材料进行保养,可很大程度的修复和改善金属的性能,增强其抗磨性,从而提高金属材料的使用寿命。
3.5研究新理论，设计新方案。
设计新型机械设备是减少机械设备的磨损失效最有潜力的方法。这样可以促进中国企业设备升级，提前减少因为机械磨损而带来的损失，虽然更新设备需要资金花费，但是从长远来看，减少了每年的维护开支。这需要从摩擦、等相关学科和理论入手，分析现有的磨损问题和失效形式，研究失效的宏观和微观机理，给设计提供足够的理论支持。然后根据这些研究结果和思路，结合现有的采矿设备，设计出可靠性更高的机械或者对现有的机械进行改造
3.6采用新材料，
应用新工艺使用抗磨材料、提高抗磨能力是减少金属材料机械的磨损失效最有效的方法。在目前的情况下，采用新的材料，或者使用新的加工工艺，对较容易出现磨损失效的零部件进行抗磨处理，无疑能立马进行替换，从而增加机械设备的可靠性。例如：我国的煤矿机械大多数都是国产的，其中的耐磨部分普遍采用低碳锰钢作为原材料。加入了其他合金元素的低碳锰钢在强度和抗磨性上跟其他碳钢相比，有很大的优越性。但是与国外的优质钢材相比，还是有很大的不足。象刮板输送机的中部槽，国产钢板就需要45mm厚，为达到同样的输送量和使用寿命，而使用进口的钢板只需要30mm的厚度即可。
结束语
我们知道，金属材料的磨损大大降低了金属的使用可靠性,同时减少了金属材料的使用寿命。所以,我们必须通过对金属材料磨损形式和机理的分析,采取合理的防护措施来增强金属材料的抗磨性,同时也要不断地研发新型耐磨金属材料,来降低金属材料磨损失效的可能性,这样才能避免工业生产中意外事故的发生,从而保证工业企业的经济效益和从业人员的人身安全。
参考文献
[1] 邹志芳 ,张剑锋 .磨损与抗磨技术 [M].天津，天津科技翻译出版公司,2011.
[2] 徐松.金属材料磨损失效及防护的探讨[J].现代技术信息 ,2010.
金属材料的失效分析范文第2篇
【关键词】锅炉压力容器；腐蚀；失效；防护技术
1腐蚀对锅炉压力容器的危害性
1．1导致锅炉压力容器发生早期失效或突然损坏
锅炉压力容器腐蚀更容易发生破坏事故，严重的影响了其安全运行与使用寿命，每年我国因腐蚀失效造成的经济损失占国民经济总产值的1．25%－3．5%，因腐蚀消耗的钢材占总材料的24%－40%，因腐蚀造成的生产事故占全部事故的三分之一以上，其中约25%是可以通过有效的防护技术解决的。腐蚀失效会造成二次爆炸，大面积中毒、环境污染、核辐射、冲击波等一系列的连锁反应，严重的危害工作人员的人身安全与健康，消费人力物力。
1．2导致锅炉压力容器内部介质泄露
锅炉压力容器内的介质一般是具有一定压力的气体、高温的液体，当锅炉压力容器被腐蚀时，容易破裂，内部的介质顺接膨胀或者汽化，大约85%的能量以冲击波的形式向周围迅速传播，甚至击穿或者撞坏周围的设备和建筑，造成产品流失。如果是用于石油或者化工行业的锅炉压力容器，还会因腐蚀产生的破裂爆炸，将锅炉压力容器的内部介质向外扩散，内部介质的腐蚀性材料，还会对自然环境造成大面积的污染，对工作人员造成严重的威胁，并危害人体健康。
1．3停车停产，造成巨大经济损失
锅炉压力容器的腐蚀失效，就必须进行维修，将压力容器壳体加厚，增加涂层保护等，增加锅炉压力容器的使用与维修费用。或者是更换新的压力容器，需要很长一段时间进行这一过程，造成生产中的意外停车停产，锅炉压力容器的破裂或者泄露，价格昂贵的产品或者燃料泄露，不仅会造成有害物质泄露，还会使企业蒙受巨大的经济损失。
2锅炉压力容器腐蚀失效原因
2．1原料劣质化，盛装截止具有腐蚀性
在许多锅炉压力容器中，因成本的增加会忽视压力容器的选材质量，使用耐腐蚀性不好、劣质的金属或者合金材料，或者锅炉压力容器中的金属材料劣质华，导致增强了部分锅炉压力容器运行的环境苛刻性。不仅增加了腐蚀的可能性，而且扩大的锅炉运行的安全系数，不仅比使用耐腐蚀性材料花费的费用要多之外，还导致锅炉压力容器在使用过程中严重腐蚀。锅炉燃烧中产生腐蚀性气体或者物质，比如部分锅炉中的烟雾中含有二氧化硫，其中一部分会转化成三氧化硫，与烟气中的水结合，便会生成硫酸蒸汽，在锅炉压力容器的运行过程中，容易凝结形成硫酸溶液，与金属材料发生反应，造成锅炉反应器的腐蚀，使锅炉压力容器管壁厚度降低，甚至破裂，危害锅炉压力容器的安全运行。
2．2水垢腐蚀
近年来，随着压力容器的进一步发展，锅炉压力容器呈现大型化的特征，高参数化和高规格化的发展趋势，锅炉压力容器对腐蚀的容忍度降低，锅炉压力容器的内壁容易产生水垢，能够导致金属材料被腐蚀，特别是在高温高压条件下，对锅炉压力容器的受热面造成严重的腐蚀，降低传热效率，恶化水汽品质，损坏金属受热面，导致锅炉发生爆管事故等。
2．3金属材料与介质反应，产生腐蚀
锅炉受热面与其他的部件暴露在空气之中，潮湿的金属会与空气中的氧气或者其他介质接触发生反应，加剧金属的电化学腐蚀。其次，受热面的烟气侧在锅炉的运行中会粘附有飞灰微粒或者其他可燃的介质，当锅炉停炉后，潮湿的环境会加剧对金属的腐蚀，比运行中的腐蚀更加严重。
2．4选材标准与抗腐蚀性观念与实际不符
随着锅炉压力容器的进一步运用，设计的边界与准则也随之相应的发生改变，一定程度上促进了锅炉压力容器的发展，但是如果选用材料的标准与相关腐蚀观念使用性没有与时俱进，运用新材料，改革锅炉压力容器的设计方法，提高相关的制造装备的话，便会与实际的锅炉压力容器工程相脱节，造成不可预知的腐蚀性损伤，造成锅炉压力容器失效。
3失效防护技术
3．1煮炉、停炉等保养
为了避免或者减轻锅炉的内部腐蚀，保持锅炉压力容器受热面内的清洁和蒸汽品质的优化，通常会对锅炉内进行防护保养，锅炉在运行时，随着蒸汽的蒸发，锅炉内溶解固形物增多，长期的高温作用会累计结成水垢，容易造成腐蚀，定期进行停炉保养，祛除沉淀，防止腐蚀的发生。在正式启动前，必须先对新装、大修或者长期停用的锅炉压力容器进行煮炉，主要是为了清洗锅炉压力容器受热面的铁锈、油污等污物，减少受热面的腐蚀，提高锅水和蒸汽的品质。
3．2选用正确的金属材料和运用合理的加工工艺
在选择金属材料时，要了解金属材料与接触介质之间的耐腐蚀性及是否会发生反应，充分考虑环境的苛刻性，合理选材，不同的材料在不同的环境中腐蚀的速度也不尽相同，特别是减少介质中的有害成分，在腐蚀介质中添加缓释剂，避免因其的反应产生腐蚀性，而改善金属材料耐腐蚀性的重要途径就是进行合理的热处理和机加工，金属表面加工得越光滑，抗腐蚀性就越强。锅炉压力容器的腐蚀跟制造安装的工艺密切相关，在对锅炉压力容器的构件进行设计时，应严格按照制造安装标准进行操作，注意平整，合理进行结构设计，优化锅炉压力容器制造工艺，避免在凹槽部位发生液体集聚的现象，加剧锅炉压力容器的腐蚀，导致失效。电位差距较大的金属材料接触时会导致电偶腐蚀，在结构设计时应尽量避免这种情况，或者尽可能减小阴极部分，降低阳极的电流密度，进而延缓腐蚀性的发生。
3．3定期、不定期的对锅炉压力容器进行检验
有效的管理和维护是防止锅炉压力容器受到腐蚀的重要措施之一。锅炉压力容器在设计的使用期限里，定期对相关的承压部件或者安全装置进行检查，及时的发现腐蚀等不安全隐患，保证设备安全运行，分为外部、内部、耐压检验三种。或者不定期的对锅炉压力容器进行维护、保养，加强检查检验的力度与频度。检查维修要选择专职的具有专业技能与经验的人从事该方面的工作，妥善处理在检验期间的异常现象。
3．4改善锅炉压力容器的工作环境
锅炉压力容器处于高温高压的环境下长期连续运行，对于锅炉压力容器的使用寿命来说损伤很大，要尽可能的提供优良的工作环境，减少空气中粉尘颗粒和水汽对锅炉压力容器的腐蚀，防止各种酸碱性的化学物质侵入腐蚀锅炉压力容器，可在其表明使用涂料进行防护。
4结语
锅炉压力容器长期在高温高压的环境中运行，是危险性比较大的一种特种设备，锅炉压力容器的腐蚀运行更是加剧了危险性。对耐强腐蚀的锅炉压力容器的研制与开发一直是压力容器行业改革的重点，只有了解锅炉压力容器腐蚀失效原因，才能找到合适的防止措施，进而从根本上确保锅炉压力容器安全、经济的运行，推动经济发展。
参考文献:
金属材料的失效分析范文第3篇
材料选择的使用性
使用性是保证零部件完成指定功能的必要条件，它是选材的最主要依据。使用性主要是指零件在使用状态下应具有的力学性、物理性和化学性。对于机械零件，最重要的使用性是力学性。对零部件力学性的要求，一般是在分析零部件的工作条件和失效形式的基础上提出来的。根据使用性选材的步骤如下。
1.分析零部件的工作条件，确定使用性
零部件的丁作条件是复杂的。工作条件分析包括受力状态（如拉、压、弯、扭、剪切等）、载荷性质、载荷大小及分布、工作温度（低温、室温、高温、变温）、环境介质（剂、酸、碱）、对零部件的特殊性要求（电、磁）等。在对工作条件进行全面分析的基础上确定零部件的使用性。
2.分析零部件的失效原因，确定主要使用性
对零部件使用性的要求往往是多项的。例如传动轴，要求其具有高的疲劳强度、韧性和轴颈的耐磨性，因此，需要通过对零部件失效原因的分析，找出导致失效的主导因素，准确确定出零部件所必需的主要使用性能。
材料的热加工工艺性能
工艺性能对大批量生产的零部件尤为重要，因为在大批量生产时，工艺周期的长短和加工费用的高低，常常是生产的关键。金属材料、高分子材料、陶瓷材料的工艺性能介绍概括如下。
1.金属材料的工艺性能
金属材料的工艺性能是指金属适应某种加工工艺的能力。金属材料的加工工艺复杂，要求的工艺性能较多，主要有机械加工性能、材料成形性能。
机械加工性能是指材料接受切削或磨削加工的能力。一般用切削硬度、被加工表面的粗糙度、排除切屑的难易程度以及对刃具的磨损程度来衡量。硬度太高，刃具磨损严重，切削加工性下降；硬度太低，则不易断屑，切削加工性也差。铝及铝合金的机械加工性能较好，钢中以易切削钢的杌械加工性能最好，而奥氏体不锈钢及高碳高合金的高速钢的机械加工性能较差。
2.高分子材料的工艺性能
高分子材料的加工工艺比较简单，主要是成形加工，成形加工方法较多。高分子材料的切削加工性能尚好，但由于高分子材料的导热性差，在切削过程中易使工件温度急剧升高，使热塑性塑料变软：使热固性塑料烧焦。
3.陶瓷材料的工艺性能
陶瓷材料主要工艺也是成形加工。按零部件的形状、尺寸精度和性能要求的不同.可采用不同的成形加工方法（粉浆、热压、挤压、可塑）。陶瓷材料的切削加工性差，除了采用碳化硅或金刚石砂轮进行磨削加工外，几乎不能进行任何其他切削加工。
材料的热加工工艺
1.合金的流动性
液态金属本身流动的能力称为流动性。合金的流动性好，充型能力强，易于获得尺寸准确、外形完整和轮廓清晰的铸件；不易产生浇不到、冷隔等缺陷；金属液中的非金属夹渣和气泡易于上浮排出，不易产生夹渣和气孔；流动性好的合金能很好地补充铸件凝固产生的收缩，不易产生缩孔和缩松。
2.铸造方法
首先根据零件图样制成适当的模样，并用模样和配制好的型砂制成砂型，然后将熔化的金属注入型腔，待金属液凝固冷却后，从砂型中取出铸件，最后清除铸件的附着物，经过检验获得所需铸件，造型方法有手工造型和机器造型两类。
（1）手工造型，手工造型是全部用手工或手动工具完成的造型工序。手工造型操作灵活，适应范围广，大小铸件均可生产，可制作复杂的铸型，工艺装备简单，设备投资少，单件、小批量生产时成本低。但劳动强度大，对工人技术水平要求高，生产效率低，铸件质量不稳定。主要用于单件、小批生产和大型铸件的生产。
（2）机器造型，机器造型主要是利用机器代替人工完成填砂、紧实和起模等工作。砂箱放在紧砂机工作台上，工作台在压缩空气作用下上下振动，初步紧实型砂。然后工作台上升，与压头接触，将型砂压实。机械装置将砂箱顶起，使砂型与模样分离。漏模机构将砂箱及砂型托住，而使模样漏下与砂型分离。砂箱和模样一同翻转180°，然后使砂箱下降，砂型与模样分离。
结束语
任何工程材料的使用都要经过一定的成形过程，不同材料与结构的零件需采用不同的成形加工方法。不同成形加工方法对不同零件的材料与结构有着不同的适应性，对材料的性和零件的质量也会产生不同的影响。因此.成形方法的选择直接影响着零件的质量、成本和生产率。科学规范的加工工艺，能够有效提高加工效率，更加节俭加工材料。所以，在今后模具设计与生产中应该对加工工艺进行深层次思考。
金属材料的失效分析范文第4篇
金属材料工程
本专业培养具备金属材料科学与工程等方面的知识，能在冶金、材料结构研究与分析、金属材料及复合材料制备、金属材料成型等领域，从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才。
主要课程：金属学、材料工程基础、材料热力学、材料力学性能、金属工艺学、金属热处理、材料固态相变、材料分析技术、金相技术、金属材料学、金属学实验等。
就业方向：从事金属材料及其他在机械、能源、汽车、冶金和航空航天等领域中的应用研发工作，或者材料的生产及经营、技术管理和材料的检测、失效分析等技术工作。
专业点评：未来几年，我国将在国产大飞机、航空母舰、航空发动机等领域投入巨资，本专业人才将迎来更大的发展机遇。相关企业主要分布在东北、陕西、河北等地。由于此专业工科性质很强，男生较好就业（女生可以选择材料研究方向）。
推荐院校：哈尔滨工业大学、燕山大学、西安工业大学、辽宁科技大学、南昌航空大学、河南科技大学、江西理工大学应用科学学院。
无机非金属材料工程
本专业与金属材料工程研究范围有所交叉，但重点培养具备无机非金属材料及其复合材料科学与工程方面的知识，并且使学生掌握各类土木工程材料在建筑工程中的应用技术、测试方法和开发能力。
主要课程：材料力学、工程制图与CAD、无机化学、有机化学、粉体工程、材料制备原理、热工过程与设备、无机材料工艺学、材料工艺性能实验、建筑施工技术与组织、工程测量等。
就业方向：在无机非金属材料结构研究与分析、材料的制备、材料成型与加工等领域，从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作。
专业点评：本专业分混凝土、陶瓷、新材料等多个研究方向。混凝土的研究已经很成熟，人才需求大，本科学历就足以找到好工作；陶瓷研究近几年才兴起，生物陶瓷、特种陶瓷等研究前景广阔，就业或考研皆宜；高性能、多功能无机非金属新材料在发展现代武器装备中起到十分重要的作用，这方面的高水平人才在我国尤为紧缺。
推荐院校：华南理工大学、武汉理工大学、陕西科技大学、河北联合大学、洛阳理工学院、景德镇陶瓷学院（国家品牌特色专业）、巢湖学院。
高分子材料与工程
与金属材料工程、无机非金属材料工程专业研究对象有所区别，高分子材料与工程专业的研究对象是高分子材料。作为发展最为迅速的三大材料之一，本专业面向传统和新兴的诸如塑料、橡胶、纤维、涂料、石油化工、生物医学、新能源、海洋、国防等各类行业，培养具有理工交叉特点的人才。
主要课程：高分子化学、高分子物理、高分子工程、高等有机化学、物质结构、材料科学基础、聚合物成型加工与应用、功能高分子材料、特种复合材料等。
就业方向：主要在日化、石化、汽车、家电、航空航天等领域的相关企业、科研部门，从事设计、新产品开发、生产管理、市场营销工作。
金属材料的失效分析范文第5篇
关键词：耐热金属材料；机械性能；蠕变极限；化学成分
中图分类号： TB31 文献标识码： A
引言
在很多企业中譬如说航空、电力、冶金、化工、石油等，这些行业中材料都是在比较高的温度背景下运行，所以必须利用耐高温的金属原料。在耐高温的金属原料的运行背景下，耐高温的金属原料必须具备以下两个方面的性能，金属原料在高温下具有稳定的化学性和高温强度。必须要仔细研习解析耐高温原料的影响元素，才能根据原因运用适当的方法以便提升耐高温金属原料的机械能力。
一、探讨耐热金属材料机械性能影响原因的意义
如果从耐热金属材料所使用的环境观察，其性能主要包括在两个方面，也就是它的高温强度以及它的化学稳定性能。但是，如果要是针对耐热金属材料，就必须要认真的分析研究它主要的影响因素，再根据具体原因采用相应的解决措施，从而提高金属材料的性能。耐热材料指的是具有蠕变变形小、断裂强度高等特点，同时在正常的使用过程中必须要具有一定的稳定性。然而在使用耐热材料的一些设备时，其设计概念却产生了一定的变化，曾经把坚决不破坏的设计思想是作为一个安全寿命进行设计的，从思想上主要是以安全设计以及允许损伤设计进行转变的。所谓运行安全设计指的是当局部材料出现破损时，其余下的部分仍然可以承受起破损部位的应力，而不会导致全部的零件出现破损情况，而设计允许损伤时主要是通过假设情况下出现裂纹，而当裂纹在扩展期间内的设备则仍然可以继续使用，对此，基于这种思想变化，对于开发者在设计考虑方法时就必须要做相应的转变，也就是要从一种材料的耐高温度以及对它蠕变的强度极限选择材料，找对方向。
二、耐热金属材料的性能特点
一般耐热的金属材料通常是与能源相关的条件下相互作用的，主要可以分成两种，（1）在静止状态下所应用的部件，例如有喷钼、材料电池电解质、透平叶片、人造卫星使用的热防护板等，但是如果根据卡诺循环基理观察，如果是有关能源的使用材料其温度越高，它的使用效率也会越高，当应用棱聚变能的状态时，如果所使用的温度过高时，其要求也会越高。（2）有动作机械部件，也就是透平喷气发动机可以对其使用离心力的部件。它的具体要求就是必须要具有蠕变性能以及抗氧化的性能。此外，如果要更好的使用自然能源，在各方面的要求上也会更为严格，如果要使用复合材料，也就是这种耐热结构的材料。通常情况下，如果金属材料在一定的室温下，其变形以及塑性主要是根据位错运动实现的，一般晶界的强调会很高，所以当位错运动时它就会具有很大阻力，因此，在室温下的晶粒出现越细时，而它的强度则会越高。如果在高温强度下，它会随温度的变化，越来越高，而晶界则会出现明显的下降趋势，对此，材料的强度也会逐渐的下降。如果晶内的强度再和晶界强度出现等同时，其金属材料在强度方面则会由晶界的强度进行决定了，而这时的温度也就称作为等强温度。
三、焊条对金属机械性能的影响原因
因为耐高温金属原料要长久的在高温度下作业，要保证金属原料有效的抗高温能力，就需要往金属原料中加入一些成分。如焊接材料与原材料的化学元素有较大差别，若金属工具在高温度下作业，就会造成金属连接地方因为一些成分的蔓延情况致使金属连接的机械功能降低，譬如说碳成分在连接线周围的蔓延。所以，在因金属工具的连接才选用链接原料时，需要保证材料的焊接功能和其母材料是一样的。所以为了确保耐高温金属原料的机械能力，焊接金属的化学元素必须要与母材料一样。此外，在焊条当中焊接工艺与一些元素的含量都会直接影响到焊接后的性能问题。但是，如果是对所需焊接的材料来讲，则必须要加强提高焊缝材料应具有的抗热裂性能，也应控制好其碳的标准含量，通常对焊缝的要求是其碳的含量必须要小于母材碳的含量。
四、建模分析蠕变极限的影响原因
（一）、蠕变极限影响原理
金属原料的强热性对于耐高温的金属原料来讲有着重要的作用。耐高温金属原料在高温度下它的每个配件机械能力，例如金属原料的顺从强度、疲劳强度、硬度等都要比在室温下有明显的下降。对于耐高温金属原料的强热性最重要起关键作用的就是它的蠕变能力。蠕变极限就是耐热金属材料在高温极限下，引起金属材料出现一定变形速度的应力。把试样加热到一定温度，同时加载一定荷载，长时间后就可以得到蠕变伸长率-时间曲线，如图1所示；通过对不同温度以及不同应力试样，从而得到多条蠕变曲线。
图1典型蠕变曲线
当温度随着不断升高时，其金属出现断裂的方法主要是通过穿晶断裂再转为晶间断裂，如果晶界越多，而产生断裂的可能性则会越大，其强度则会很低。当温度随着不断升高时，它的失效形式以及变形行为再同室温作比较时则会具有一定的区别，其表现特征就在于它的蠕变现象、持久强度以及应力的松驰度等方面，通过以上几个方面则是影响金属材料的重要因素。
（二）、304不绣钢高温蠕变特性数值模拟
304（0Crl8Ni9)不锈钢是一种通用性的不锈钢材料,防锈性能比200系列的不锈钢要强。耐高温特性同样比较好,可达1000-1200°C。304不锈钢具有较好的抗晶间腐蚀性能和优异的不锈耐腐蚀性能。由实验可知:在浓度￡65%且已沸腾的硝酸中,304不锈钢的抗腐蚀性能很强。另外,对碱溶液及大多数酸也具有良好的耐腐蚀能力。蠕变微观机制研究表明,304不绣钢的蠕变第一、第二阶段属于位错攀移,而第三阶段则由于交替滑移使得界面上产生了空洞或微裂纹,这是造成蠕变断裂的直接原因。
（三）、模型建立
304不锈钢钢管的规格为Φ57mmX3mm。取钢管横截面1/4为计算模型。温度分别为450°C、600°C,试验时间为10000h,规定应变为1%的总变形量。选用PLANEM3(8节点)单元进行数值模拟。模型及网格划分见图2。
图2计算模型
（四）、加载及求解
对建立的有限元数值模型进行加载:如下图4-7所示,载荷主要包括:温度、边界条件及压力等。位移的边界条件为:限制当坐标x=0时,边界面在X轴上的位移,即UX=0;限制当坐标y=0时,边界面在Y轴上的位移,即UY=0;载荷的边界条件为:钢管受恒定的内压载荷作用,因此在模型内壁分别施加恒定的压力:4。85MPa、3。78MPa。温度的初始条件为:设置工作温度分别为450°C、600°C。
（五）、ANSYS模拟结果及分析
图3 450°C、4。85MPa,VonMises等效蠕变应力
