承壓設(shè)備對(duì)鋼材的基本要求

【摘 要】在承壓設(shè)備設(shè)計(jì)中，正確的選擇材料對(duì)于保證設(shè)備的結(jié)構(gòu)合理、安全使用和降低制造成本是至關(guān)重要的。材料的選擇必須要考慮到許多因素，除了考慮到所選用的材料要具有良好的耐腐蝕性能、對(duì)介質(zhì)無(wú)污染，還必須知道：材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和良好的焊接性能和其它加工性能，應(yīng)選擇適合于工藝和機(jī)械兩方面要求的最經(jīng)濟(jì)的材料。此外，這些材料應(yīng)該是在整個(gè)設(shè)備工作壽命期限里，考慮到維修、更新等因素在內(nèi)的成本最低的材料。

【關(guān)鍵詞】承壓設(shè)備；力學(xué)性能；化學(xué)性能；工藝性能；物理性能

承壓設(shè)備包括鍋爐、壓力容器、氣瓶和壓力管道，這類設(shè)備廣泛用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)方面，它們的共同特點(diǎn)是涉及生產(chǎn)和生命安全，一旦發(fā)生事故危害性較大。

隨著社會(huì)不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在各應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，承壓設(shè)備在日趨大型化、高參數(shù)、結(jié)構(gòu)多樣性的同時(shí)，其工作條件也越來(lái)越趨苛刻，在使用過(guò)程中不可避免的要承受外界風(fēng)載荷或地震作用。在各工業(yè)部門中，承壓設(shè)備所處理、盛裝的介質(zhì)品種繁雜且多種多樣，這就要考慮到介質(zhì)的危害性、腐蝕條件等等。隨著全球環(huán)保意識(shí)的提高，世界各國(guó)都制定了環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，為保證人身健康安全，環(huán)境保護(hù)方面的要求是強(qiáng)制性的、法規(guī)性的。這些條件不但在設(shè)備的結(jié)構(gòu)、材料、設(shè)計(jì)技術(shù)方面，而且在制造技術(shù)和使用管理方面都提出了更加嚴(yán)格的，同時(shí)也應(yīng)該是更加安全可靠的要求，當(dāng)然還要找到經(jīng)濟(jì)的工業(yè)化實(shí)施辦法。因此合理的選用材料對(duì)于設(shè)備的結(jié)構(gòu)合理，安全、長(zhǎng)期運(yùn)行和降低成本是非常重要的。

制造承壓設(shè)備的材料多種多樣，就目前情況，鋼材仍然是實(shí)際工程中應(yīng)用最廣泛的材料。對(duì)于有特殊耐腐蝕性能要求的場(chǎng)合，有色金屬甚至非金屬材料也經(jīng)常考慮用于設(shè)備。承壓設(shè)備選用鋼材應(yīng)考慮設(shè)備的使用條件（如設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、介質(zhì)特性和操作特點(diǎn)等）、材料的性能（力學(xué)性能、化學(xué)性能、物理性能和工藝性能）、設(shè)備的結(jié)構(gòu)及制造工藝、材料的焊接性能、冷熱加工性能、熱處理等等，同時(shí)要考慮到制作的經(jīng)濟(jì)合理性。

現(xiàn)將金屬材料的性能（力學(xué)性能、化學(xué)性能、物理性能和工藝性能）分別簡(jiǎn)述如下:

１．力學(xué)性能

金屬材料在一定的溫度和外力作用下，所表現(xiàn)出抵抗某種變形或破壞的能力稱為鋼材的力學(xué)性能又叫機(jī)械性能。

金屬材料的力學(xué)性能決定于材料的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、冶金質(zhì)量、殘余應(yīng)力及表面和內(nèi)部缺陷等內(nèi)在因素，但外在因素如載荷性質(zhì)、應(yīng)力狀態(tài)、溫度、環(huán)境介質(zhì)等對(duì)金屬的力學(xué)性能也有很大的影響。金屬材料在加工和使用過(guò)程中所受到的外力稱為載荷。根據(jù)作用性質(zhì)不同，載荷可分為靜載荷、動(dòng)載荷。動(dòng)載荷又可分為沖擊載荷和循環(huán)載荷（也稱交變載荷）。金屬材料受到載荷作用時(shí)，發(fā)生幾何尺寸和形狀的變化稱為變形。變形一般可以分為彈性變形和塑性變形。金屬材料在外力作用下將產(chǎn)生變形，對(duì)于大多數(shù)材料，當(dāng)外力不超過(guò)一定限度時(shí)，去除外力后，物體將恢復(fù)原有的形狀和尺寸，這種性質(zhì)稱為彈性。隨著外力消失而消失的變形，稱為彈性變形。彈性極限是指試樣在試驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)生彈性變形時(shí)所能承受的最大應(yīng)力。彈性極限是金屬材料由彈性變形過(guò)渡到塑性變形時(shí)的應(yīng)力。應(yīng)力超過(guò)彈性極限時(shí)材料將開始發(fā)生塑性變形。塑性變形是指不可消失的變形，也叫永久變形。

鋼材的常規(guī)力學(xué)性能主要指標(biāo)有：強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性等。這些性能指標(biāo)是設(shè)備選材和強(qiáng)度計(jì)算的首要考慮因素。

（1）強(qiáng)度：金屬材料在靜載荷作用下，抵抗塑性變形和斷裂的能力稱為強(qiáng)度。

金屬材料在常溫下常用的強(qiáng)度指標(biāo)有屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。

屈服強(qiáng)度：當(dāng)金屬材料呈現(xiàn)屈服現(xiàn)象時(shí)，在拉伸試驗(yàn)期間達(dá)到塑性變形發(fā)生而力不增加的應(yīng)力點(diǎn)。屈服強(qiáng)度分為：上屈服強(qiáng)度和下屈服強(qiáng)度。上屈服強(qiáng)度：試樣發(fā)生屈服而力首次下降前的最高應(yīng)力；下屈服強(qiáng)度：在屈服期間，不計(jì)初始瞬間效應(yīng)時(shí)的最低應(yīng)力。對(duì)于退火、正火、調(diào)質(zhì)狀態(tài)的碳素鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼存在物理屈服現(xiàn)象，在應(yīng)力——應(yīng)變曲線上出現(xiàn)上屈服強(qiáng)度、下屈服強(qiáng)度，這類材料取其下屈服強(qiáng)度為該材料的屈服強(qiáng)度。對(duì)于其他類沒有明顯物理屈服現(xiàn)象的材料，如不銹鋼、淬火狀態(tài)的碳素鋼及低合金鋼等，則根據(jù)零件或構(gòu)件服役條件可以允許的殘余變形量，人為地規(guī)定產(chǎn)生一定量的殘余伸長(zhǎng)時(shí)的應(yīng)力作為條件屈服強(qiáng)度。例如：規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度；規(guī)定總延伸強(qiáng)度；規(guī)定殘余延伸強(qiáng)度。由于金屬材料在使用過(guò)程中，如果受力過(guò)大而產(chǎn)生過(guò)量的塑性變形，就會(huì)失效。所以材料的屈服強(qiáng)度或條件屈服強(qiáng)度是設(shè)計(jì)選材的主要依據(jù)，也是評(píng)定金屬材料優(yōu)劣的重要指標(biāo)。

抗拉強(qiáng)度：它表現(xiàn)材料在拉斷前所能承受的最大應(yīng)力值，超越此應(yīng)力值材料就進(jìn)入低應(yīng)力破壞階段，所以抗拉強(qiáng)度也表示材料抵抗斷裂的能力。抗拉強(qiáng)度是決定材料許用應(yīng)力的主要依據(jù)之一，是設(shè)計(jì)選材的重要依據(jù)。

材料高溫性能的重要指標(biāo)有蠕變極限和持久強(qiáng)度極限，其區(qū)別僅在于側(cè)重點(diǎn)不同。蠕變極限以考慮變形為主，只允許產(chǎn)生一定的變形量時(shí)，在設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)考慮蠕變極限；持久強(qiáng)度極限主要考慮在長(zhǎng)期使用下的破壞能力，有些部件，高溫下使用時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)蠕變變形限制不嚴(yán)，但必須保證使用時(shí)不破壞，這就需要用持久強(qiáng)度極限作為設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。

蠕變是金屬在長(zhǎng)時(shí)間的恒溫、恒載荷作用下緩慢地產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象。蠕變現(xiàn)象隨溫度的升高而顯著。其它情況相同時(shí)，溫度越高，蠕變速度越快。蠕變極限是指材料在一定溫度下和在規(guī)定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)（如10萬(wàn)小時(shí)），產(chǎn)生1%變形量時(shí)所施加的最大應(yīng)力值。

持久強(qiáng)度極限是在給定的溫度下，使材料經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間不發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力，是材料在高溫長(zhǎng)期負(fù)荷作用下抵抗斷裂的能力。

對(duì)于高溫承壓設(shè)備，鋼材在較高溫度作用下，材料的力學(xué)性能和金屬組織都會(huì)發(fā)生一定的變化，同時(shí)承受一定的壓力載荷，因此要求材料在高溫情況下仍具有強(qiáng)度性能和材料組織的穩(wěn)定性，必須選用在相應(yīng)溫度下能保持其強(qiáng)度指標(biāo)的材料。如果材料在高溫下承受高的應(yīng)力，則材料的抗蠕變性能是關(guān)鍵的，必要時(shí)采用特殊合金。

對(duì)于長(zhǎng)期承受交變應(yīng)力作用的金屬材料，還要考慮疲勞破壞。疲勞破壞是材料在小于屈服強(qiáng)度的交變應(yīng)力長(zhǎng)期作用下，沒有明顯的塑性變形，最終產(chǎn)生貫穿材料壁厚的疲勞裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的現(xiàn)象。疲勞破壞是設(shè)備零件失效的主要原因之一，而且疲勞破壞前沒有明顯的變形，所以疲勞破壞經(jīng)常造成重大事故。疲勞強(qiáng)度是材料經(jīng)過(guò)無(wú)限多次（對(duì)于一般鋼材多以107次計(jì)）反復(fù)交變載荷作用而不破壞時(shí)的最大應(yīng)力。可以采取下列措施來(lái)提高疲勞強(qiáng)度：改善零件的結(jié)構(gòu)形式，避免尖角、缺口、截面突變等，以避免應(yīng)力集中引起疲勞裂紋；采用化學(xué)熱處理、表面淬火、噴丸和滾壓等表面強(qiáng)化處理，提高其表面強(qiáng)度；降低零件表面粗糙度，提高表面加工質(zhì)量，盡可能減少可能成為疲勞源的表面損傷和缺陷等一系列措施均可提高零件的疲勞強(qiáng)度。對(duì)于承受周期性循環(huán)載荷的容器分析設(shè)計(jì)，則還應(yīng)該考慮到材料的疲勞強(qiáng)度。

（2）塑性：是指金屬材料在載荷作用下產(chǎn)生最大塑性變形而不破壞的能力。

伸長(zhǎng)率和斷面收縮率是工程上廣泛應(yīng)用的表征金屬塑性好壞的兩個(gè)力學(xué)性能指標(biāo)，相應(yīng)的數(shù)值愈大，鋼材的塑性愈好。

伸長(zhǎng)率：試樣受拉力斷裂后，總伸長(zhǎng)量與原始長(zhǎng)度的比值的百分率稱為伸長(zhǎng)率也叫延伸率。

斷面收縮率：試樣受拉力斷裂后，試樣截面的縮減量與原截面之比的百分率稱為斷面收縮率。

良好的塑性即可使材料冷壓成型性好，重要的受壓零件可防止超載時(shí)發(fā)生脆性斷裂。在承壓設(shè)備設(shè)計(jì)中往往要求材料有較好的塑性不僅是為了適應(yīng)加工制造的需要，更主要是為了在承壓設(shè)備使用中緩解高度集中的局部應(yīng)力，避免設(shè)備因局部應(yīng)力升高而導(dǎo)致直接破裂。但對(duì)塑性的要求有一定的限度并非越大越好。鋼材的塑性過(guò)大，一般其強(qiáng)度會(huì)降低，這不但會(huì)降低鋼制零件的使用壽命，而且會(huì)加大零件的自身重量，浪費(fèi)材料。

（3）硬度：材料表面抵抗較硬物體劃刻或壓入的能力。

依試驗(yàn)方法和試驗(yàn)范圍的不同，硬度可以分為：布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度等。

硬度值不是一個(gè)單純的物理量，它表征著材料的彈性、塑性、形變強(qiáng)化、強(qiáng)度和韌性等一系列不同物理量組合的一種綜合性指標(biāo)。硬度也可以說(shuō)是材料對(duì)局部塑性變形的抗力；一般情況下，材料的硬度高，其耐磨性能也較好；故常將硬度值作為衡量材料耐磨性的重要指標(biāo)之一。如果承壓設(shè)備是用于處理有摩擦性的固體或含有可能引起磨蝕的懸浮固體的流體物料時(shí)，則應(yīng)考慮材料的表面硬度。制造承壓設(shè)備的金屬材料并非硬度愈高愈好，并非強(qiáng)度愈高愈好。

（4）韌性：材料對(duì)沖擊載荷的抵抗能力，一般以沖擊吸收功來(lái)衡量韌性的大小。金屬在斷裂前吸收變形能量的能力稱為韌性指標(biāo)。

常用的韌性指標(biāo)有：沖擊韌性、斷裂韌性等。

沖擊韌性：金屬材料在沖擊載荷作用下，抵抗破壞的能力或者說(shuō)斷裂時(shí)吸收沖擊功的能量大小，它表示材料對(duì)沖擊負(fù)荷的抗力。

韌脆轉(zhuǎn)變溫度：大部分鋼材的韌性都會(huì)隨著溫度的下降而降低，當(dāng)達(dá)到某一溫度時(shí)，材料的沖擊韌性顯著降低，材料將發(fā)生韌脆轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。我們把使材料的沖擊韌性顯著降低的溫度叫做脆性轉(zhuǎn)變溫度。金屬材料在高溫下具有較高的韌性，而在低溫下變脆。由于試驗(yàn)材料的特性、試樣加工變量及操作因素等影響，韌脆轉(zhuǎn)變實(shí)際上是在一定的溫度范圍內(nèi)發(fā)生的。金屬材料的韌脆轉(zhuǎn)化溫度越低，其在低溫條件下的韌性不會(huì)降低，仍具有較強(qiáng)的抵抗沖擊載荷的能力，可以在高寒地區(qū)或低溫條件下使用。對(duì)于低溫設(shè)備，在選擇金屬材料時(shí)，應(yīng)考慮其工作條件的最低溫度必須高于金屬材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，以防止脆性斷裂。

應(yīng)當(dāng)指出，金屬材料僅在沖擊次數(shù)很少的大能量沖擊載荷作用下，其沖擊抗力才主要取決于沖擊韌度值。而在小能量多次沖擊條件下，其沖擊抗力主要取決于材料的強(qiáng)度和塑性。

斷裂韌性是用來(lái)反映材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展，即抵抗脆性斷裂的指標(biāo)。材料的斷裂是由于裂紋在應(yīng)力作用下失穩(wěn)而擴(kuò)展的結(jié)果，因此，材料的實(shí)際斷裂應(yīng)力應(yīng)與原始的裂紋長(zhǎng)度有關(guān)，并與材料抵抗裂紋迅速擴(kuò)展的能力有關(guān)。

2.化學(xué)性能

金屬的化學(xué)性能是指在化學(xué)作用下表現(xiàn)出的性能。包括耐腐蝕性和抗氧化性。

（1）耐腐蝕性：是指金屬材料在常溫下抵抗周圍介質(zhì)（如大氣、燃?xì)狻⒂汀⑺⑺帷Ⅺ}等）腐蝕的能力，稱為耐腐蝕性，簡(jiǎn)稱耐蝕性。

金屬腐蝕是指金屬與其周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而產(chǎn)生的破壞現(xiàn)象。由于腐蝕的現(xiàn)象和機(jī)理十分復(fù)雜，因此金屬腐蝕的分類方法也是多樣的。通常是根據(jù)腐蝕機(jī)理、腐蝕破壞形式和腐蝕環(huán)境等方面進(jìn)行分類。

根據(jù)金屬腐蝕機(jī)理分類，可分為化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕和物理腐蝕。

化學(xué)腐蝕：金屬的化學(xué)腐蝕是指金屬與非電解質(zhì)介質(zhì)直接發(fā)生純化學(xué)反應(yīng)而引起的破壞現(xiàn)象，其腐蝕過(guò)程是腐蝕介質(zhì)直接與金屬表面的原子相互作用而形成腐蝕產(chǎn)物。氧化是最常見的化學(xué)腐蝕。例如，金屬在高溫氣體中發(fā)生氧化時(shí)剛形成膜的階段屬化學(xué)腐蝕。

電化學(xué)腐蝕：金屬的電化學(xué)腐蝕是指金屬與電解質(zhì)溶液發(fā)生電化學(xué)作用而引起的破壞現(xiàn)象，主要特點(diǎn)是在腐蝕過(guò)程中同時(shí)存在著兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的反應(yīng)過(guò)程，即陽(yáng)極反應(yīng)和陰極反應(yīng)。相比較而言，電化學(xué)腐蝕更普遍，更復(fù)雜。例如，金屬在大氣、海水、工業(yè)用水、各種酸、堿、鹽溶液中的腐蝕都屬于電化學(xué)腐蝕。

物理腐蝕：金屬的物理腐蝕是金屬由于單純的物理作用所引起的破壞。許多金屬在高溫熔鹽、熔堿及液態(tài)金屬中發(fā)生物理腐蝕。例如，盛放熔融鋅的鋼容器，由于鐵被鋅所溶解而腐蝕。

根據(jù)腐蝕破壞的形式分類，可以分為全面腐蝕和局部腐蝕兩大類。

全面腐蝕（又稱均勻腐蝕）：在整個(gè)金屬表面上以比較均勻的方式所發(fā)生的腐蝕，稱為金屬的全面腐蝕。

局部腐蝕：腐蝕只發(fā)生在金屬表面的局部區(qū)域，其余大部分表面不腐蝕，稱為局部腐蝕。局部腐蝕問題相對(duì)全面腐蝕要困難和復(fù)雜的多。局部腐蝕包括：電偶腐蝕、縫隙腐蝕、孔蝕、晶間腐蝕、選擇性腐蝕、應(yīng)力腐蝕開裂、腐蝕疲勞和沖刷腐蝕等。

根據(jù)腐蝕環(huán)境分類，可以分為大氣腐蝕、土壤腐蝕、高溫氣體腐蝕、海水腐蝕、化學(xué)介質(zhì)腐蝕以及熔融鹽類中的腐蝕等。

腐蝕是不可避免的，如鐵生紅銹、銅生綠銹、鋁生白點(diǎn)等，但腐蝕是可以控制和盡量減緩的。金屬材料的腐蝕現(xiàn)象是很復(fù)雜的，同一種材料在不同的介質(zhì)中，不同的材料在同一種介質(zhì)中，或同一種材料、同一種介質(zhì)在不同的內(nèi)部條件或外部條件下（如材料的金相組織、承載應(yīng)力、介質(zhì)溫度、壓力和濃度等）都會(huì)表現(xiàn)出不同的腐蝕規(guī)律。這就涉及到材料的耐腐蝕性能。對(duì)于承壓設(shè)備而言，指構(gòu)成元件的金屬與介質(zhì)之間由于化學(xué)作用或電化學(xué)作用而使金屬變得疏松、脫落或消耗的現(xiàn)象。對(duì)于儲(chǔ)存及運(yùn)輸酸類酸類的容器、管道等，應(yīng)選擇耐酸的材料。海洋設(shè)備及船用鋼，則要求耐海水的腐蝕。金屬材料中鉻鎳不銹鋼，具有良好的耐腐蝕性，可以耐含氧酸的腐蝕。耐候鋼、銅及銅合金、鋁及鋁合金等也具有良好的耐腐蝕性，可以耐含氧酸的腐蝕。銅及銅合金、鋁及鋁合金等也具有良好的耐腐蝕性，能耐大氣的腐蝕。

（2）抗氧化性：金屬在高溫下對(duì)氧化的抵抗能力，稱為抗氧化性，又稱抗高溫氧化性。金屬材料的氧化隨溫度升高而加速。承壓設(shè)備中的鍋爐、加熱設(shè)備等，有許多零件在高溫下工作，制造這些零件的材料，就需要具有良好的抗氧化性。

化學(xué)穩(wěn)定性是金屬材料的耐腐蝕性和抗氧化性的總稱。金屬材料在高溫下的化學(xué)穩(wěn)定性稱為熱穩(wěn)定性。在高溫條件下工作的設(shè)備（如鍋爐、加熱設(shè)備）上的部件須選用熱穩(wěn)定性好的材料來(lái)制造。

3.工藝性能

工藝性能是指金屬材料在經(jīng)濟(jì)條件下，完成各種加工的難易程度。也就是指金屬材料是否易于加工成形的性能。金屬的工藝性能包括焊接性、切削加工性、鍛造性、鑄造性、壓力加工（沖壓性）等。

（1）焊接性：金屬材料的焊接性能是指材料在限定的施工條件下焊接成符合要求的構(gòu)件并滿足預(yù)定使用要求的能力。即指材料焊接加工的適用性和使用可靠性。

焊接性好的金屬能獲得沒有裂紋、氣孔等缺陷的焊縫，并且焊接接頭具有一定的力學(xué)性能。導(dǎo)熱性好、收縮小的金屬材料焊接性都比較好。一般講，低碳鋼和低合金鋼具有良好的焊接性，焊接質(zhì)量容易保證，焊接工藝簡(jiǎn)單；高碳鋼、不銹鋼、鑄鐵的焊接性較差，焊接時(shí)需采用預(yù)熱或氣體保護(hù)焊等，焊接工藝復(fù)雜。在承壓設(shè)備行業(yè)中，由于低合金高強(qiáng)度鋼的廣泛使用，對(duì)鋼材的焊接性提出了新的要求。試驗(yàn)結(jié)果表明，碳當(dāng)量與焊接熱影響區(qū)的最高硬度間存在著確定關(guān)系，一般強(qiáng)度越高，熱影響區(qū)的硬度也越高，出現(xiàn)焊接裂縫的可能性也越大。為了改善鋼的焊接性能，一些國(guó)家提出了控制鋼材碳當(dāng)量的要求。

（2）切削加工性：金屬材料在切削加工時(shí)的難易程度，稱為金屬材料的切削加工性。

切削性能的好壞與金屬材料的硬度、導(dǎo)熱性、金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)、加工硬化等因素有關(guān)。尤其與硬度關(guān)系較大，硬度值在170~230HBS時(shí)最易切削加工。一般講，鑄鐵、銅合金、鋁合金及一般碳鋼都具有較好的切削加工性，而高合金鋼的切削加工性較差。改變鋼的化學(xué)成分和適當(dāng)?shù)臒崽幚恚歉纳其摰那邢骷庸ば缘闹匾緩健?/p>

（3）壓力加工（沖壓性）：壓力加工是利用外力作用，使金屬坯料產(chǎn)生塑性變形，從而和獲得具有一定形狀、尺寸和力學(xué)性能的毛坯或零件的加工方法。

材料的塑性是進(jìn)行壓力加工的基礎(chǔ)。壓力加工的工藝主要有軋制、拉制、擠壓、鍛造、冷熱成型和冷沖壓等。前三種工藝以生產(chǎn)各種斷面的型材為主，如制造承壓設(shè)備用鋼板、鋼管；后幾種工藝用來(lái)生產(chǎn)各種毛坯或半成品，如壓力容器的法蘭、管板等。

（4）鑄造性：金屬熔化成液態(tài)后，在鑄造成形時(shí)具有的一種特性。金屬材料中，灰鑄鐵和青銅的鑄造性能較好。

金屬材料的加工工藝性能直接影響到承壓設(shè)備的制造工藝方法和最終產(chǎn)品質(zhì)量，因此也是選材必須考慮的因素之一。不同使用條件下，不同結(jié)構(gòu)型式的設(shè)備對(duì)材料性能和尺寸要求也大不相同，從而對(duì)設(shè)備材料的加工工藝性能要求也多種多樣。例如：對(duì)于由板材制造的厚壁高壓容器，則要求鋼板具有良好的熱加工性能和厚截面性能；對(duì)于鍛制厚壁容器和高頸法蘭，則要求材料具有良好的鍛造性和切削加工性能；對(duì)于需經(jīng)熱處理的設(shè)備材料，則要求在熱處理后仍然具有良好的強(qiáng)度和韌性；對(duì)于制造過(guò)程中進(jìn)行冷卷、冷沖壓加工的零部件的材料，則希望能具有良好的冷加工成型性能；大部分承壓設(shè)備的制造離不開焊接，因此焊接性能是設(shè)備用材的重要工藝性能。

（5）鍛造性：鍛造是指利用沖擊力或壓力使金屬產(chǎn)生變形的加工方法。

鍛造性能是指金屬材料鍛造時(shí)會(huì)改變形狀而不產(chǎn)生裂紋的性能。鍛造性能好，表明金屬易于鍛造成形。

4.物理性能

金屬材料的物理性能主要包括：密度、熔點(diǎn)、熱膨脹性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性和磁性等。這些性能都會(huì)直接或間接地影響產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量。

密度：密度是指金屬單位體積的質(zhì)量。在承壓設(shè)備行業(yè)中，常用金屬的密度公式來(lái)計(jì)算零部件和設(shè)備的質(zhì)量。

熔點(diǎn)：金屬由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)的溫度稱為熔點(diǎn)。純金屬都有固定的熔點(diǎn)。熔點(diǎn)是熱加工工藝規(guī)范的重要依據(jù)之一，在制造防火安全閥等零部件時(shí)要考慮到所選用材料的熔點(diǎn)等主要性能指標(biāo)。

熱膨脹性：金屬受熱時(shí)，它的體積會(huì)增大，冷卻時(shí)則收縮，金屬的這種性能稱為熱膨脹性。熱膨脹性的大小，可以用線膨脹系數(shù)或體膨脹系數(shù)來(lái)表示。在實(shí)際工作中應(yīng)考慮熱膨脹的影響，例如精密量具因溫度變化而引起讀書誤差等。

導(dǎo)熱性：金屬傳導(dǎo)熱量的能力稱為導(dǎo)熱性。金屬導(dǎo)熱能力的大小常用熱導(dǎo)率（亦稱導(dǎo)熱系數(shù)）來(lái)表示。導(dǎo)熱性好的金屬散熱也就較好，在制造散熱器、換熱器等零件時(shí)，應(yīng)選用導(dǎo)熱性好的金屬。

導(dǎo)電性：金屬能夠傳導(dǎo)電流的性能，稱為導(dǎo)電性。金屬導(dǎo)電性的好壞，常用電阻率來(lái)表示。根據(jù)電阻率可判斷出哪些金屬材料適合做導(dǎo)電材料；哪些金屬材料適合做電阻材料。

磁性：金屬材料在磁場(chǎng)中被磁化而呈現(xiàn)磁性強(qiáng)弱的性能稱為磁性。磁性只存在于一定的溫度內(nèi)，在高于一定溫度時(shí)，磁性就會(huì)消失。

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