例：ASME SA213-2007《锅炉、过热器和换热器用无缝铁素体和奥氏体合金钢管》对347H要 求有7级或更粗的晶粒度。
一. 金属的结晶
晶粒粗大与细化晶粒
钢材内部缺陷之一，表现为金属晶粒比正常生产条件下 获得的标准规定的晶粒尺寸粗大。钢材由于生产不当，奥 氏体或室温组织均能出现粗大晶粒，这种组织使强度、塑 性和韧性降低、疲劳性能下降。
等轴晶
柱状晶
一. 金属的结晶
晶粒度：表示晶粒大小的尺度。标准晶粒度共分8级， 1-4级为粗晶粒，粗于1级为晶粒粗大 ，5-8级为细晶粒，8级 以上为超细晶粒。 同一成分的金属，晶粒愈细，其强度、硬度愈高，而且塑 性和韧性愈好。 晶粒度较大，晶界多，腐蚀敏感性大，所以要求母材杂质 含量低。 从要求高的持久强度和抗氧化性出发，希望高温合金晶粒 度略微粗大一些。(热强性）
一.金属的结晶
金属的结晶就是原子排列状态的改变。结构不同，材料 的性能就会存在差异。 金属晶格最常见有三种：面心立方晶格、体心立方晶格、 密排六方晶格。
面心立方晶格
体心立方晶格
密排六方晶格
面心立方堆积模型和密排六方堆积模型是致密度最高的，体心立方堆 积的致密度一般；致密度高，塑性高。
一.金属的结晶
以奥氏体设备和管道成品如果在制作和安装中发生晶粒长
大是无法挽回的。若到厂材料经检验发现晶粒粗大，只能 做报废处理。
二.金相试验
金相分析—是运用放大镜和显微镜，根据对 金属材料的宏观及微观组织进行观察研究的方法， 生产实际中常常称为金相检验。 金相是检测试样的内部组织形貌、析出物。
SUS316不锈钢焊接接头显微组织模拟结果与实验结果比较
一. 金属的结晶
一次结晶（液相-固相）直接影响金属材料组织性能，特 别是焊接过程中许多缺陷，包括夹渣、气孔、夹杂物偏析等 ，也都是在熔化结晶过程中产生的，因而了解金属结晶过程 对控制焊接质量具有十分重要的意义。
知识点
对成品奥氏体晶粒粗大后能否恢复？
奥氏体不锈钢由于其导热系数率低，散热慢，在加工和焊 接时易出现受热部位高温停留时间过长，导致局部晶粒粗大。 此类材料焊接应特别注意控制返修次数。二次返修时应将 原焊口割除。
知识点
成品奥氏体晶粒粗大后能否恢复？
• 奥氏体材质的设备或管道在使用过程中如果发生晶粒
粗大，将会对使用性能产生很大的不利影响，而且奥氏体 材质设备和管道的组织转变是不可逆的，因为奥氏体在热 处理过程中是没有相变，没有重新形核长大过程，只能重 熔或采用机械变形方法即锻造和轧制变形来细化晶粒，所
S316，TIG焊，焊接接头温度场分布情况模拟
纯铁冷却曲线 1394℃ 912℃ δ 铁(δ - Fe) <------> γ铁(γ-Fe) <------> α 铁(α -Fe)
纯铁冷却曲线
一. 金属的结晶
纯金属结晶过程 金属的结晶包括两个基本过程：形核与长大。
一. 金属的结晶
晶体长大的形态 晶体在空间中的主要有两种形态。 等轴晶：晶粒在各方向上尺寸相差较小的晶粒。固液界 面能够在空间各个方向自由迁移。组织性能好，通过退火工 艺可以获得。 柱状晶：结晶时只能在空间中的一个方向自由迁移，其 他两个方向受限制；这种组织的材料的性能有了方向性，避 免产生这种组织。
先焊
2205双相不锈钢接头
引言 引言
分析原因
PTA甲苯蒸馏塔焊缝腐蚀形貌
材质：2205 介质：对苯二甲酸、苯甲酸 工作温度：202℃
一. 金属的结晶
广义讲，金属从一种原子排列状态到另一种原子规则排列 状态的转变叫金属的结晶。
金属从液态过渡到固体晶态的转变称为一次结晶。而把金 属从一种固体晶态转变为另一种固体晶态的过程称为二次 结晶或重结晶。
晶粒粗大： 金属凝固或加热到相变温度以上、或在奥氏体再结晶区变形 时，再结晶后停留时间长、冷却速度慢使晶粒集聚长大。 粗大奥氏体晶粒造成固态相变后铁素体晶粒粗大。（组织遗传） 焊接时大线能量，就可能使焊接接头组织的晶粒粗大。 热处理加热温ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ过高，高温停留时间过长，如固溶处理不当。
一. 金属的结晶
晶粒粗大与细化晶粒
焊接过程是一个快速加热冷却过程，在这一过程中， 焊接接头组织将发生变化，包括热影响区的相变、晶粒粗 化和焊缝内的凝固结晶过程。从而导致焊接接头的性能与基 体有较大差异，成为焊接结构中的薄弱部位。
焊缝区
熔合线
热影 响区
母材
S316，TIG焊，焊接接头温度场分布情况模拟
一. 金属的结晶
晶粒粗大与细化晶粒
过烧组织 过热组织 过热组织：钢因加热温度超过Ac3线很多或在高温下停留时间 很长而形成的以晶粒粗大为特征的金属组织。
一. 金属的结晶
晶粒粗大与细化晶粒 细化晶粒（控制形核率+控制温度） 在原材料冶炼时，加入一些细化晶粒元素（Nb、Ti)。 采用适当的变形程度和变形温度也能达到细化晶粒的目的。 （锻轧） 采用正火（退火）等热处理工艺，产生相变重结晶的方法来 细化晶粒。 在结晶过程中，采用机械振动、超声波振动、电磁搅拌，也 可使晶粒细化。（破碎）
金属材料学基础
目录
1 2 3
金属的结晶
金相试验 金相识别
44
5
合金相图
热处理
引言
制造工艺-热处理
化学成分
组织结构
引言
φ 609.6×36mm。 S2205
2013年7月30日，某厂加氢裂化装置空冷入口管线，在充氢气 升压过程中，一处弯头开裂，引发着火。
引言
热影响区裂纹
引言
双相不锈钢（2205）的焊道与腐蚀介质接触侧 要先焊。
纯铁的结晶过程 a
b
c
纯铁凝固结晶时的温度-时间曲线
冷却曲线中T0为熔点, Tn为开始结晶温度。曲线中abc段为 液态金属逐渐冷却, bc段温度低于理论结晶温度, 这种现象称 为过冷现象。T0与Tn之差叫做过冷度。 结晶的条件：一定的过冷度。
一.金属的结晶
纯铁的结晶过程
纯铁凝固后，在不同的温度下，有着 不同的晶格结构。这种在固态下由于温 度改变而发生晶格改变的现象称为同素 异构转变。这种转变与液态金属结晶类 似，也包含晶核的形成与长大。 从曲线可知，从液相凝固得到的是体心 立方晶格的铁，称为δ -Fe。 在1394℃时发生同素异构转变为具有 面心立方晶格的铁，γ-Fe。当温度降至 912℃时，继续转变为具有体心立方晶 格的铁，α -Fe。