第1章 化工設備材料

1、化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 第第1篇篇 化工設備材料化工設備材料 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 1.1 概述概述 化工生產(chǎn)的特點化工生產(chǎn)的特點 為完成相應的化工過程，需要用到各種類型的為完成相應的化工過程，需要用到各種類型的 化工設備，需要滿足操作、壓力、腐蝕等各方面化工設備，需要滿足操作、壓力、腐蝕等各方面 的要求。的要求。 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 1、品種、品種 2、材質、材質 3、物理性能、物理性能 4、加工、加工 5、經(jīng)濟、經(jīng)濟 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 1.2 材料的性能材料的性能 力學性能力學性能、物理性能、化學性能、加工

2、性能、物理性能、化學性能、加工性能 1.2.1力學性能力學性能 包括包括:強度、塑性、硬度、沖擊韌性、缺口敏感性幾個強度、塑性、硬度、沖擊韌性、缺口敏感性幾個 方面。方面。 材料在外力作用下抵抗外力所表現(xiàn)的行為，即在外力材料在外力作用下抵抗外力所表現(xiàn)的行為，即在外力 作用下不超過允許的變形或不被破壞的能力，叫做材料作用下不超過允許的變形或不被破壞的能力，叫做材料 的力學性能。的力學性能。 變形和破壞的階段：變形和破壞的階段： 1、彈性變形、彈性變形 2、塑性變形、塑性變形 3、斷裂、斷裂 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 指固體材料在外力作用下抵抗產(chǎn)生塑性形變和斷裂指固體材料在外力作用

3、下抵抗產(chǎn)生塑性形變和斷裂 的特性。的特性。 材料發(fā)生屈服現(xiàn)象時的應力，即材料發(fā)生屈服現(xiàn)象時的應力，即開始出現(xiàn)塑性變形開始出現(xiàn)塑性變形 時的應力時的應力，稱為，稱為“屈服點屈服點”，用，用 （ （MPa）表示。）表示。 =Ps/So 工程中規(guī)定發(fā)生工程中規(guī)定發(fā)生0.2%殘余伸長時的應力為殘余伸長時的應力為“條件屈條件屈 服點服點”，稱為屈服強度，以，稱為屈服強度，以Rp0.2 （MpPa）表示。）表示。 Rp0.2 =P0.2/So 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 金屬材料在拉伸條件下，從開始加載到發(fā)生斷金屬材料在拉伸條件下，從開始加載到發(fā)生斷 裂所能承受的最大應力值，叫做裂所能承受的

4、最大應力值，叫做“抗拉強度抗拉強度”。其。其 是壓力容器設計常用的性能指標，是壓力容器設計常用的性能指標，是試件拉斷前最是試件拉斷前最 大載荷下的應力大載荷下的應力，以，以Rm（MPa）表示。）表示。 Rm =Pb/So 曲強比曲強比 （ ReL / Rm ） 曲強比大，材料強度大，塑性較??；曲強比小，曲強比大，材料強度大，塑性較小；曲強比小， 強度不能滿足要求。強度不能滿足要求。 Rm 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 金屬材料在一定應力下高溫下長期工作或金屬在高金屬材料在一定應力下高溫下長期工作或金屬在高 溫和存在應力的情況下，產(chǎn)生的緩慢的

5、塑性變形現(xiàn)象。溫和存在應力的情況下，產(chǎn)生的緩慢的塑性變形現(xiàn)象。 材料在高溫下抵抗發(fā)生緩慢塑性變形的能力，用材料在高溫下抵抗發(fā)生緩慢塑性變形的能力，用 （MPa）表示，常用的蠕變極限有兩種：工作溫度下引）表示，常用的蠕變極限有兩種：工作溫度下引 起規(guī)定變形速度；工作溫度下，在規(guī)定時間內使試件發(fā)起規(guī)定變形速度；工作溫度下，在規(guī)定時間內使試件發(fā) 生一定量的總變形的應力值。生一定量的總變形的應力值。 表表1-1 0Cr18Ni9Ti1-1 0Cr18Ni9Ti的蠕變極限的蠕變極限 蠕變速度蠕變速度蠕變極限蠕變極限/MPa mm/(mmh) 425475 520560 10-6 17691336 10-

6、7 -8819- 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 持久強度持久強度RD 在給定溫度下，促使試樣或工件經(jīng)過一定時間發(fā)在給定溫度下，促使試樣或工件經(jīng)過一定時間發(fā) 生斷裂的應力生斷裂的應力叫做持久強度，以叫做持久強度，以RD（MPa）表示。）表示。 用用 RD 表示試件經(jīng)過表示試件經(jīng)過10萬萬h發(fā)生斷裂的強度。發(fā)生斷裂的強度。 疲勞強度疲勞強度R1 金屬材料在金屬材料在106108交變載荷作用下不致引起斷裂交變載荷作用下不致引起斷裂 的最大應力的最大應力稱為稱為“疲勞極限疲勞極限”，又稱疲勞強度，又稱疲勞強度， 用以用以R-1（MPa）表示。）表示。 與合金成分、表面狀態(tài)、組織結構、夾雜物

7、的多與合金成分、表面狀態(tài)、組織結構、夾雜物的多 少與分布以及應力集中情況有關。少與分布以及應力集中情況有關。 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 2.塑性 延伸率延伸率 A 0 100% u o LL A L 斷面收縮率斷面收縮率 Z Z 0 0 100% u SS Z S 化工設備材料一般要求化工設備材料一般要求5 5=10%-20%=10%-20% 冷彎冷彎 室溫下對金屬材料或焊接接頭在一定室溫下對金屬材料或焊接接頭在一定 內半徑進行彎曲，考察裂紋產(chǎn)生情況。內半徑進行彎曲，考察裂紋產(chǎn)生情況。 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 金屬材料表面上不大體積內抵抗其他更硬物體壓入金屬材

8、料表面上不大體積內抵抗其他更硬物體壓入 表面發(fā)生變形或破裂的能力表面發(fā)生變形或破裂的能力；或稱；或稱在外力作用下，材在外力作用下，材 料抵抗局部變形料抵抗局部變形，尤其是，尤其是抵抗塑性變形、壓痕或劃痕抵抗塑性變形、壓痕或劃痕 的能力的能力。是反映材料彈性、強度、塑性和韌性等的。是反映材料彈性、強度、塑性和韌性等的綜綜 合指標合指標。 壓入硬度：布氏硬度壓入硬度：布氏硬度(HBS、HBW)、洛氏硬度、洛氏硬度 (HRA、HRB 、HRC) 、維氏硬度、維氏硬度(HV)和肖氏硬度和肖氏硬度 （HS）。）。 3.硬度 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 HB - 布氏硬度 一般用于材料較軟的

9、時候，如有色金屬、熱處理一般用于材料較軟的時候，如有色金屬、熱處理 之前或退火后的鋼鐵。之前或退火后的鋼鐵。 布式硬度布式硬度(HB)是以一定大小的試驗載荷，將一定直是以一定大小的試驗載荷，將一定直 徑的淬硬鋼球或硬質合金球壓入被測金屬表面，保持規(guī)徑的淬硬鋼球或硬質合金球壓入被測金屬表面，保持規(guī) 定時間，然后卸荷，測量被測表面壓痕直徑。布式硬度定時間，然后卸荷，測量被測表面壓痕直徑。布式硬度 值是載荷除以壓痕球形表面積所得的商。值是載荷除以壓痕球形表面積所得的商。一般為：以一一般為：以一 定的載荷定的載荷(一般一般3000kg)把一定大小把一定大小(直徑一般為直徑一般為10mm)的的 淬硬鋼球

10、壓入材料表面，保持一段時間，去載后，負荷淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時間，去載后，負荷 與其壓痕面積之比值，與其壓痕面積之比值，即為布氏硬度值即為布氏硬度值(HB)，單位為公，單位為公 斤力斤力/mm2 (N/mm2)。 22 2 0.1020.102 () FF HBW A D DDd 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 洛氏硬度 以壓痕塑性變形深度來確定硬度值指標以壓痕塑性變形深度來確定硬度值指標。以。以0.002 毫米作為一個硬度單位。當毫米作為一個硬度單位。當HB450或者試樣過小時，或者試樣過小時， 不能采用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度

11、計量。它是用不能采用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。它是用 一個頂角一個頂角120的金剛石圓錐體或直徑為的金剛石圓錐體或直徑為1.59、3.18mm 的鋼球，在一定載荷下壓入被測材料表面，由壓痕的的鋼球，在一定載荷下壓入被測材料表面，由壓痕的 深度求出材料的硬度。深度求出材料的硬度。 HRA：60kg載荷載荷 鉆石錐鉆石錐 硬度極高的材料硬度極高的材料 HRB： 100kg載荷載荷 直徑直徑1.58mm淬硬鋼球淬硬鋼球 硬度較硬度較 低的材料低的材料 HRC： 150kg載荷載荷 鉆石錐鉆石錐 硬度很高的材料硬度很高的材料 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 化工設備基礎 化工設備材料

12、陜西科技大學 維氏硬度原 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 4、沖擊韌性 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 沖擊試驗標準試樣 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 5、缺口敏感性 。 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 1.2.2物理性能物理性能 密度密度r、熔點、熔點tm、比熱容、比熱容c 、熱導率、熱導率、線膨脹系數(shù)、線膨脹系數(shù)al 、 電導率電導率、磁導率、磁導率、彈性模量、彈性模量E與泊松比與泊松比等。等。 金屬及合金受熱時，體積一般都要膨脹，此特性稱為金屬及合金受熱時，體積一般都要膨脹，此特性稱為 熱膨脹性熱膨脹性，應用線膨脹系數(shù)來定量，以，應用線膨脹系數(shù)來

13、定量，以al表示。表示。 1 a=/(),1 l mmC mmC lt 簡作 / 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 2.彈性模量彈性模量E與泊桑比與泊桑比 在彈性范圍內，應力與應變成正比：在彈性范圍內，應力與應變成正比： 比例系數(shù)比例系數(shù)E稱為彈性模量。稱為彈性模量。彈性模數(shù)是金屬材料對彈性模數(shù)是金屬材料對 彈性變形抗力的指標彈性變形抗力的指標，是衡量材料產(chǎn)生彈性變形難易程，是衡量材料產(chǎn)生彈性變形難易程 度的，材料的彈性模數(shù)越大使它產(chǎn)生一定量的彈性變度的，材料的彈性模數(shù)越大使它產(chǎn)生一定量的彈性變 形的應力也越大。對同一種材料，形的應力也越大。對同一種材料，彈性模數(shù)隨溫度的升彈性模數(shù)隨溫

14、度的升 高而降低高而降低。 泊桑比是泊桑比是拉伸試驗中試件單位橫向收縮與單位縱向拉伸試驗中試件單位橫向收縮與單位縱向 伸長之比伸長之比。對于各種鋼材它近乎為一個常數(shù)，即。對于各種鋼材它近乎為一個常數(shù)，即0.3。 E 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 1.2.3化學性能化學性能 1、耐腐蝕性、耐腐蝕性 金屬和合金對周圍介質侵蝕的抵抗能力金屬和合金對周圍介質侵蝕的抵抗能力 見表見表1-5。 2、抗氧化性、抗氧化性 高溫氧化，降低表面硬度和抗疲勞強度高溫氧化，降低表面硬度和抗疲勞強度 選耐熱材料選耐熱材料 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 1.2.4、加工工藝性能、加工工藝性能 區(qū)分

15、為冷加工與熱加工區(qū)分為冷加工與熱加工 1、可鑄性：收縮與偏析、可鑄性：收縮與偏析 2、可鍛性、可鍛性 3、焊接性、焊接性 4、可切削加工性、可切削加工性 5、熱處理性能、熱處理性能 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 1.3 金屬材料的分類及牌號金屬材料的分類及牌號 1.3.1 分類分類 工業(yè)上將金屬材料一般分為黑色金屬與有色金屬兩大類。工業(yè)上將金屬材料一般分為黑色金屬與有色金屬兩大類。 （1）生鐵）生鐵 煉鋼生鐵、鑄造生鐵（鑄鐵）、合金生鐵。煉鋼生鐵、鑄造生鐵（鑄鐵）、合金生鐵。 （2）鋼）鋼 a.品質：普通、優(yōu)質、高優(yōu)、特優(yōu)品質：普通、優(yōu)質、高優(yōu)、特優(yōu) b.化學成分：碳素、合金化學成

16、分：碳素、合金 c.成型方法：鍛、鑄、軋、拉成型方法：鍛、鑄、軋、拉 d.金相組織：退伙、正火、無相變金相組織：退伙、正火、無相變 e.用途：建筑、結構、工具、特殊、專業(yè)用途：建筑、結構、工具、特殊、專業(yè) f.綜合：普通、優(yōu)質綜合：普通、優(yōu)質 g.冶煉方法：按爐種分、按脫氧和澆鑄分（圖冶煉方法：按爐種分、按脫氧和澆鑄分（圖1-5，沸騰鋼、鎮(zhèn)，沸騰鋼、鎮(zhèn) 靜鋼）靜鋼） 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 2.有色金屬有色金屬 有色金屬按其性質、用途、產(chǎn)量及其在地殼中的儲有色金屬按其性質、用途、產(chǎn)量及其在地殼中的儲 量狀況一般分為量狀況一般分為有色輕金屬、有色重金屬、貴金屬、有色輕金屬、有色

17、重金屬、貴金屬、 稀有金屬稀有金屬和和半金屬半金屬五大類。五大類。 按合金成分分類按合金成分分類 銅及其合金銅及其合金：純銅（紫銅）、銅鋅合金（黃銅）、：純銅（紫銅）、銅鋅合金（黃銅）、 銅錫合金（錫青銅）、無錫青銅（鋁青銅）。銅錫合金（錫青銅）、無錫青銅（鋁青銅）。 輕金屬及其合金輕金屬及其合金：鋁及鋁合金、鈦及鈦合金、鎂鋁及鋁合金、鈦及鈦合金、鎂 及鎂合金。及鎂合金。 其他有色金屬合金：其他有色金屬合金：鉛、錫及其合金、鋅及其合鉛、錫及其合金、鋅及其合 金、鎳、鈷及其合金。金、鎳、鈷及其合金。 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 1.3.2鋼鐵牌號及表示方法鋼鐵牌號及表示方法 1.牌

18、號表示原則牌號表示原則 根據(jù)國標根據(jù)國標GB/T 221-2000的規(guī)定，牌號中化學元素的規(guī)定，牌號中化學元素 用化學符號或漢字表示，產(chǎn)品用途、冶煉和澆注方法用化學符號或漢字表示，產(chǎn)品用途、冶煉和澆注方法 采用漢字或拼音字母并用的原則，例采用漢字或拼音字母并用的原則，例如：如：Q235-AF Q345R。 表表1-6 鋼材產(chǎn)品用途、特性和工藝方法表示符號鋼材產(chǎn)品用途、特性和工藝方法表示符號 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 （1）碳素結構鋼和低合金鋼）碳素結構鋼和低合金鋼 四部分組成四部分組成：前綴符號：前綴符號+強度值強度值+脫氧方式脫氧方式+產(chǎn)品用途、特性產(chǎn)品用途、特性 和工藝方法

19、和工藝方法 （2）合金結構鋼和合金彈簧鋼）合金結構鋼和合金彈簧鋼 四部分組成四部分組成：平均含碳量：平均含碳量+合金元素含量合金元素含量+冶金質量冶金質量+產(chǎn)品用產(chǎn)品用 途、特性和工藝方途、特性和工藝方法法 （3）不銹鋼和耐熱鋼）不銹鋼和耐熱鋼 兩部分組成兩部分組成：碳含量：碳含量+合金元素含量合金元素含量 碳含量：萬分之含量、十萬分之含量碳含量：萬分之含量、十萬分之含量 合金元素含量：百分之含量合金元素含量：百分之含量 06Cr19Ni100.08%，16.0019.00%，8.0011.00%； 20Cr125Ni20 0.25%,24.0026.00%,19.0022.0 化工設備基礎

20、化工設備材料 陜西科技大學 2.鋼號表示法鋼號表示法 根據(jù)根據(jù)GB700-88，普通碳素結構鋼的牌號由代表鋼，普通碳素結構鋼的牌號由代表鋼 材屈服點的字母、屈服點的數(shù)值、材料質量等級符號、材屈服點的字母、屈服點的數(shù)值、材料質量等級符號、 脫氧方式符號等四部分組成。脫氧方式符號等四部分組成。 表表1-7 碳素鋼和低合金鋼牌號示例碳素鋼和低合金鋼牌號示例 表表1-8 碳素鋼和低合金鋼牌號新舊對照表碳素鋼和低合金鋼牌號新舊對照表 表表1-9 高合金鋼的牌號新舊對照表高合金鋼的牌號新舊對照表 表表1-10 鑄鐵、鑄鋼牌號表示法鑄鐵、鑄鋼牌號表示法 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 1.4碳鋼與

21、鑄鐵碳鋼與鑄鐵 鋼和鑄鐵又稱鋼和鑄鐵又稱“鐵碳合金鐵碳合金”，由，由95以上鐵和以上鐵和 0.054碳及碳及1左右雜質元素所組成合金左右雜質元素所組成合金 一般含碳量一般含碳量0.022稱為鋼；稱為鋼； 大于大于2稱為鑄鐵；稱為鑄鐵； 當含碳量小于當含碳量小于0.02時稱純鐵時稱純鐵(工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵)； 含碳量大于含碳量大于4.3的鑄鐵極脆的鑄鐵極脆 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 1.4.1鐵碳合金的組織結構鐵碳合金的組織結構 1、金屬的組織與結構、金屬的組織與結構 在金相顯微鏡下看在金相顯微鏡下看 到的金屬的晶粒，簡稱到的金屬的晶粒，簡稱 組織組織。 化工設備基礎 化工設備材料

22、 陜西科技大學 電子顯微鏡觀察到金屬原子各種規(guī)則排列，稱為電子顯微鏡觀察到金屬原子各種規(guī)則排列，稱為 金屬的金屬的晶體結構晶體結構，簡稱結構，簡稱結構 。 球墨鑄鐵強度最高；細片狀石墨次之；粗片狀石墨球墨鑄鐵強度最高；細片狀石墨次之；粗片狀石墨 最差。最差。 鑄鐵一般鑄鐵一般碳以石墨形式存在碳以石墨形式存在，有不同的組織形貌。，有不同的組織形貌。 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 不同溫度下純鐵的不同溫度下純鐵的面心立方晶格面心立方晶格與與體心立方晶格體心立方晶格。 純鐵的晶體結構純鐵的晶體結構 -Fe a-Fe 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 2、純鐵的同素異構轉變、純鐵的

23、同素異構轉變 體心立方晶格的純鐵稱體心立方晶格的純鐵稱a-Fe， 面心立方晶格的鐵稱為面心立方晶格的鐵稱為-Fe。 a-Fe加熱可變?yōu)榧訜峥勺優(yōu)?Fe， -Fe冷卻可變?yōu)槔鋮s可變?yōu)閍-Fe。 在固態(tài)下晶體構造隨溫度發(fā)生在固態(tài)下晶體構造隨溫度發(fā)生 變化的現(xiàn)象，稱變化的現(xiàn)象，稱“同素異構轉同素異構轉 變變”。純鐵的同素異構轉變是在。純鐵的同素異構轉變是在 910恒溫下完成的。在固態(tài)下恒溫下完成的。在固態(tài)下 重新排列、結晶過程，是鋼進行重新排列、結晶過程，是鋼進行 熱處理的依據(jù)。熱處理的依據(jù)。 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 3.鐵與碳的相互關系和碳鋼的基本組織鐵與碳的相互關系和碳鋼的基本

24、組織 碳在鐵中的存在形式有碳在鐵中的存在形式有固溶體固溶體、化合物化合物和和混混 合物合物三種。這三種不同的存在形式，形成不同三種。這三種不同的存在形式，形成不同 的碳鋼組織。的碳鋼組織。 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 碳溶解在碳溶解在a-Fe中形成固溶體中形成固溶體 稱鐵素體。稱鐵素體。 a-Fe原子間隙小，溶碳能力原子間隙小，溶碳能力 低（室溫下低（室溫下0.006），強度和硬），強度和硬 度低，但度低，但塑性和韌性塑性和韌性很好。很好。 低碳鋼是含鐵素體的鋼，具低碳鋼是含鐵素體的鋼，具 有軟而韌的性能。有軟而韌的性能。 （1）鐵素體（）鐵素體（F） 鐵素體晶胞示意圖 化工設備

25、基礎 化工設備材料 陜西科技大學 （2）奧氏體（）奧氏體（A） 碳溶解在碳溶解在-Fe-Fe鐵中形成固溶鐵中形成固溶 體稱奧氏體。體稱奧氏體。 -Fe-Fe原子間隙較大，碳的溶原子間隙較大，碳的溶 解度比解度比a-Fea-Fe中大得多，如在中大得多，如在 723723時可溶解時可溶解0.80.8，在，在11471147 時可達最大值時可達最大值2.062.06。 奧氏體組織是在奧氏體組織是在a-Fea-Fe發(fā)生同發(fā)生同 素異構轉變時產(chǎn)生的。由于奧氏素異構轉變時產(chǎn)生的。由于奧氏 體有較大的溶解度，故體有較大的溶解度，故塑性、韌塑性、韌 性較性較好，且無磁性。好，且無磁性。 奧氏體晶胞示意圖 化工

26、設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 （3）滲碳體（）滲碳體（C） 滲碳體是鐵與碳形成的具有復雜斜方結構的間隙化滲碳體是鐵與碳形成的具有復雜斜方結構的間隙化 合物，含碳量為合物，含碳量為6.69%，硬度很高（，硬度很高（784HBW），塑性），塑性 和韌性幾乎為零。主要作為鐵碳合金中的強化相存在。和韌性幾乎為零。主要作為鐵碳合金中的強化相存在。 顯微鏡下觀察，滲碳體呈銀白色光澤，并在一定條顯微鏡下觀察，滲碳體呈銀白色光澤，并在一定條 件下可以分解出石墨。件下可以分解出石墨。 碳和鐵形成一種化合物（碳和鐵形成一種化合物（Fe3C）稱滲碳體）稱滲碳體。 熔點約熔點約1600，硬度高，塑性幾乎等于零

27、。，硬度高，塑性幾乎等于零。 含碳量大于含碳量大于2時，部分碳以石墨形式存在，稱鑄鐵。時，部分碳以石墨形式存在，稱鑄鐵。 抗拉強度和塑性都比碳鋼低。但鑄鐵具有一定消震能抗拉強度和塑性都比碳鋼低。但鑄鐵具有一定消震能 力。力。 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 （4）珠光體（）珠光體（P） 珠光體是珠光體是鐵素體和滲碳體組成的共析體鐵素體和滲碳體組成的共析體（機械混（機械混 合物）。珠光體的平均含碳量為合物）。珠光體的平均含碳量為0.77%，在，在727以下以下 溫度范圍內存在。溫度范圍內存在。 力學性能介于鐵素體和滲碳體之間，即力學性能介于鐵素體和滲碳體之間，即綜合性能綜合性能 良好良

28、好。 顯微鏡觀察，珠光體呈層片狀特征，表面具有珍顯微鏡觀察，珠光體呈層片狀特征，表面具有珍 珠光澤，因此得名。珠光澤，因此得名。 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 （5）萊氏體（）萊氏體（L） 萊氏體是由萊氏體是由奧氏體和滲碳體組成的共晶體奧氏體和滲碳體組成的共晶體。鐵碳。鐵碳 合金中含碳量為合金中含碳量為4.3%的液體冷卻到的液體冷卻到1148時發(fā)生共晶時發(fā)生共晶 轉變，生成高溫萊氏體（轉變，生成高溫萊氏體（Ld）。合金繼續(xù)冷卻到）。合金繼續(xù)冷卻到 727時，其中的奧氏體轉變?yōu)橹楣怏w，故室溫時由時，其中的奧氏體轉變?yōu)橹楣怏w，故室溫時由 珠光體和滲碳體組成，叫低溫萊氏體（珠光體和滲碳體

29、組成，叫低溫萊氏體（Ld）。統(tǒng)稱）。統(tǒng)稱 萊氏體。萊氏體。 萊氏體中由于大量滲碳體存在，其性能與滲碳體萊氏體中由于大量滲碳體存在，其性能與滲碳體 相似，即相似，即硬度高，塑性差硬度高，塑性差。 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 （6）馬氏體馬氏體（M） 鋼和鐵從高溫急冷下來的組織，是鋼和鐵從高溫急冷下來的組織，是碳原子在碳原子在a-Fe中中 過飽和的固溶體過飽和的固溶體。 具有很高的硬度，但很脆，延伸性低，幾乎不能承具有很高的硬度，但很脆，延伸性低，幾乎不能承 受沖擊載荷。受沖擊載荷。 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 代號代號C的存在方式的存在方式對性能的影響對性能的影響 鐵

30、素體鐵素體 奧氏體奧氏體 滲碳體滲碳體 珠光體珠光體 來氏體來氏體 馬氏體馬氏體 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 1.4.2鐵碳合金狀態(tài)圖鐵碳合金狀態(tài)圖 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 圖3-12 含碳量對鋼力學性能的影響 含碳量對鋼材性能的影響含碳量對鋼材性能的影響 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 有意加入有意加入和和雜質元素雜質元素 （1）錳錳 脫氧劑。有益元素。脫氧劑。有益元素。MnS(1600) ，部分消除硫的，部分消除硫的 有害作用。錳具有很好的脫氧能力，與有害作用。錳具有很好的脫氧能力，與FeO成為成為MnO進入爐進入爐 渣，從而改善鋼的品質，特別是降

31、低脆性，提高強度和硬度。渣，從而改善鋼的品質，特別是降低脆性，提高強度和硬度。 在在0.5%0.8%以下時，看成是常存雜質。以下時，看成是常存雜質。 優(yōu)質碳素結構鋼中，正常含錳量是優(yōu)質碳素結構鋼中，正常含錳量是0.5%0.8%；高錳；高錳 結構鋼可達結構鋼可達0.7%1.2%。 （2）硅硅 脫氧劑。有益的元素。硅與脫氧劑。有益的元素。硅與FeO能結成密度較小的能結成密度較小的 硅酸鹽爐渣而被除去。硅在鋼中溶于鐵素體內使強度、硬度硅酸鹽爐渣而被除去。硅在鋼中溶于鐵素體內使強度、硬度 增加，塑性、韌性降低。增加，塑性、韌性降低。 鎮(zhèn)靜鋼中的含硅量常在鎮(zhèn)靜鋼中的含硅量常在0.1%0.37%，沸騰鋼中

32、只含有，沸騰鋼中只含有 0.03%0.07%。由于鋼中硅含量一般不超過。由于鋼中硅含量一般不超過0.5%，對鋼性，對鋼性 能影響不大。能影響不大。 1.4.3碳鋼中元素對其性能的影響碳鋼中元素對其性能的影響 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 硫硫 有害元素。有害元素。FeS和和 Fe形成低熔點形成低熔點(985)化合物?；衔铩?鋼材熱加工鋼材熱加工11501200，過早熔化而導致工件開裂，過早熔化而導致工件開裂， 稱稱“熱脆熱脆”。 高級優(yōu)質鋼：高級優(yōu)質鋼：S0.02%0.03%；優(yōu)質鋼：；優(yōu)質鋼：S 0.03%0.045%；普通鋼：；普通鋼：S0.055%0.07%以下。以下。 磷

33、磷 有害元素。雖能使強度、硬度增高，但塑性、有害元素。雖能使強度、硬度增高，但塑性、 沖擊韌性顯著降低。沖擊韌性顯著降低。 特別是在低溫時，使鋼材顯著變脆，稱特別是在低溫時，使鋼材顯著變脆，稱“冷脆冷脆”。 使冷加工及焊接性變壞，高級優(yōu)質鋼：使冷加工及焊接性變壞，高級優(yōu)質鋼： P0.025%；優(yōu)；優(yōu) 質鋼：質鋼： P0.04%；普通鋼：；普通鋼： P0.085%。 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 （5）氧氧 有害元素。在煉鋼末期要加入錳、硅、鐵和鋁進有害元素。在煉鋼末期要加入錳、硅、鐵和鋁進 行脫氧，但不可能除盡。行脫氧，但不可能除盡。 FeO、MnO、SiO2、Al2O3，使強度、

34、塑性降低。尤其，使強度、塑性降低。尤其 是對疲勞強度、沖擊韌性等有嚴重影響。是對疲勞強度、沖擊韌性等有嚴重影響。 （6）氮氮 長時間放置或在長時間放置或在200250加熱，氮以氮化物形加熱，氮以氮化物形 式的析出，硬度、強度提高，塑性下降，發(fā)生式的析出，硬度、強度提高，塑性下降，發(fā)生時效時效。 鋼液中加入鋼液中加入Al、Ti或或V進行固氮處理，使氮固定在進行固氮處理，使氮固定在AlN、 TiN或或VN中，可消除時效傾向。中，可消除時效傾向。 （7）氫氫 氫脆、白點等缺陷。氫脆、白點等缺陷。 變脆變脆：氫化物變形?。簹浠镒冃涡?白點白點：組織缺陷處擴散氫，時間長：組織缺陷處擴散氫，時間長 化工

35、設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 1.4.4鋼的熱處理鋼的熱處理 鋼、鐵固態(tài)下加熱、保溫和不同的冷卻方式，改變金鋼、鐵固態(tài)下加熱、保溫和不同的冷卻方式，改變金 相組織以滿足所要求的物理、化學與力學性能，稱為熱相組織以滿足所要求的物理、化學與力學性能，稱為熱 處理。處理。 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 1、退火和正火、退火和正火 退火退火：緩慢加熱到一定溫度，保溫一段時間，：緩慢加熱到一定溫度，保溫一段時間， 隨爐緩慢冷卻。隨爐緩慢冷卻。 目的：細化晶粒，提高力學性能；降低硬度、目的：細化晶粒，提高力學性能；降低硬度、 提高塑性、便于冷加工；消除部分內應力，防止工提高塑性、便于冷

36、加工；消除部分內應力，防止工 件變形。件變形。 正火正火：緩慢加熱到臨界溫度以上緩慢加熱到臨界溫度以上3050 ，保，保 溫一段時間，置于空氣中冷卻。溫一段時間，置于空氣中冷卻。 目的：晶粒變細，韌性可顯著提高。目的：晶粒變細，韌性可顯著提高。 鑄、鍛件切削加工前一般進行退火或正火。鑄、鍛件切削加工前一般進行退火或正火。 原理圖見原理圖見1-14，1-15 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 2 2、淬火和回火、淬火和回火 淬火淬火：加熱至淬火溫度：加熱至淬火溫度( (臨界點以上臨界點以上303050)50)， 并保溫一段時間，后投入淬火劑中冷卻。并保溫一段時間，后投入淬火劑中冷卻。 淬

37、火后得到的組織是馬氏體。增加硬度、強度和耐磨淬火后得到的組織是馬氏體。增加硬度、強度和耐磨 性。性。 淬火劑有空氣、油、水、鹽水，冷卻能力遞增。淬火劑有空氣、油、水、鹽水，冷卻能力遞增。 合金鋼在油中淬火（導熱性較碳鋼差）合金鋼在油中淬火（導熱性較碳鋼差）. . 回火回火是淬火后進行的一種較低溫度的加熱與冷卻是淬火后進行的一種較低溫度的加熱與冷卻 熱處理工藝。回火可以降低或消除零件淬火后的內應熱處理工藝。回火可以降低或消除零件淬火后的內應 力，提高韌性。力，提高韌性。 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 （1 1）低溫回火低溫回火在在150150250250范圍內保溫范圍內保溫3h3h，

38、空，空 氣中冷卻。得到回火馬氏體，其硬度較淬火馬氏體低，氣中冷卻。得到回火馬氏體，其硬度較淬火馬氏體低， 但無殘余應力，有較高的硬度和耐磨性，脆性有所降低。但無殘余應力，有較高的硬度和耐磨性，脆性有所降低。 刃具、量具，要進行低溫回火處理。刃具、量具，要進行低溫回火處理。 （2 2）中溫回火中溫回火溫度是溫度是350350500500。有一定的彈。有一定的彈 性和韌性，并有較高硬度。軸類、刀桿、軸套等進行性和韌性，并有較高硬度。軸類、刀桿、軸套等進行 中溫回火。中溫回火。 （3 3）高溫回火高溫回火溫度為溫度為500500650650。綜合性能：。綜合性能： 強度、韌性、塑性等都較好淬火加高溫

39、回火習慣上稱強度、韌性、塑性等都較好淬火加高溫回火習慣上稱 為為“調質處理調質處理”。用于各種軸類零件、連桿、齒輪、。用于各種軸類零件、連桿、齒輪、 受力螺栓等。受力螺栓等。 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 （4 4）時效時效熱處理：材料經(jīng)固熱處理：材料經(jīng)固 溶處理或冷塑變形后，在室溫或高溶處理或冷塑變形后，在室溫或高 于室溫條件下，其組織和性能隨時于室溫條件下，其組織和性能隨時 間而變化的過程。時效可進一步消間而變化的過程。時效可進一步消 除內應力，穩(wěn)定零件尺寸，它與回除內應力，穩(wěn)定零件尺寸，它與回 火作用相類似?；鹱饔孟囝愃?。 （5）表面淬火表面淬火：使零件表面使零件表面 層比心

40、部具有更高的強度、硬度、層比心部具有更高的強度、硬度、 耐磨性和疲勞強度，而心部則具有耐磨性和疲勞強度，而心部則具有 一定的韌性。一定的韌性。 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 3 3、化學熱處理、化學熱處理 有滲碳、滲氮有滲碳、滲氮(氮化氮化)、 滲鉻、滲硅、滲鋁、氰化滲鉻、滲硅、滲鋁、氰化 (碳與氮共滲碳與氮共滲)等。等。 滲碳、氰化可提高零滲碳、氰化可提高零 件的硬度和耐磨性；滲鋁件的硬度和耐磨性；滲鋁 可提高耐熱、抗氧化性；可提高耐熱、抗氧化性； 氮化與滲鉻的零件，表面氮化與滲鉻的零件，表面 比較硬，可顯著提高耐磨比較硬，可顯著提高耐磨 和耐腐蝕性；滲硅可提高和耐腐蝕性；滲硅可

41、提高 耐酸性等。耐酸性等。 把工件置于滲碳箱中，周把工件置于滲碳箱中，周 圍填滿固體滲碳劑，即木碳圍填滿固體滲碳劑，即木碳 與碳酸鹽與碳酸鹽(BaCO3(BaCO3或或Na2CO3)Na2CO3) 的混合物，的混合物， 加蓋并用耐火加蓋并用耐火 泥密封。然后送入爐中加熱泥密封。然后送入爐中加熱 至至(900(900950)950)，產(chǎn)生的活，產(chǎn)生的活 性碳原子被鋼件表面吸收，性碳原子被鋼件表面吸收， 形成一定深度的滲碳層形成一定深度的滲碳層 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 1.4.51.4.5鑄鐵鑄鐵 含碳量含碳量2%2%4%4%，含有，含有 S S、P P、SiSi、MnMn等雜質

42、。等雜質。 脆性材料，抗拉強度較低，但有良好鑄造性、脆性材料，抗拉強度較低，但有良好鑄造性、 耐磨性、減振性及切削加工性。耐磨性、減振性及切削加工性。 在一些介質在一些介質( (濃硫酸、醋酸、鹽溶液、有機溶濃硫酸、醋酸、鹽溶液、有機溶 劑等劑等) )中有相當好的耐腐蝕性能。中有相當好的耐腐蝕性能。 鑄鐵可分為灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵和鑄鐵可分為灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵和 特殊性能鑄鐵等。特殊性能鑄鐵等。 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 1 1、灰鑄鐵、灰鑄鐵 2.7%2.7%4.0%4.0%，片狀石墨形式，斷面暗灰色。，片狀石墨形式，斷面暗灰色。 有優(yōu)良的鑄造性、減振性能，支架、

43、閥體、泵體有優(yōu)良的鑄造性、減振性能，支架、閥體、泵體( (機座、機座、 管路附件等管路附件等) )。 在化工生產(chǎn)中可做燒堿生產(chǎn)中的熬堿鍋、聯(lián)堿生產(chǎn)在化工生產(chǎn)中可做燒堿生產(chǎn)中的熬堿鍋、聯(lián)堿生產(chǎn) 中的碳化塔及淡鹽水泵等。中的碳化塔及淡鹽水泵等。 HTHT和抗拉強度和抗拉強度R Rm m值表示，如值表示，如 HT100HT100，其中，其中100100表示表示 Rm 100MPa100MPa。 常用灰鑄鐵牌號有常用灰鑄鐵牌號有HT100HT100、 HT150HT150、 HT200HT200、 HT250HT250、 HT300HT300、 HT350HT350。 化工設備基礎 化工設備材料 陜西

44、科技大學 2 2、球墨鑄鐵、球墨鑄鐵 簡稱球鐵。在強度、塑性和韌性方面大大超過灰鑄鐵，簡稱球鐵。在強度、塑性和韌性方面大大超過灰鑄鐵， 甚至接近鋼材。甚至接近鋼材。 用用QTQT、抗拉強度值、延伸率表示，如、抗拉強度值、延伸率表示，如QT400-18QT400-18，其中，其中 400400表示表示Rm 400MPa400MPa，1818表示表示=18%=18%。 3 3、高硅鑄鐵、高硅鑄鐵 有高的耐蝕性能，含硅量增加耐蝕性增加。有高的耐蝕性能，含硅量增加耐蝕性增加。 強度低、脆性大及內應力大，易于脆裂，熱導率小，強度低、脆性大及內應力大，易于脆裂，熱導率小， 線膨脹系數(shù)大，不適于制造溫差較大

45、的設備，否則容易產(chǎn)線膨脹系數(shù)大，不適于制造溫差較大的設備，否則容易產(chǎn) 生裂紋。生裂紋。 常用于各種耐酸泵、冷卻排管和熱交換器，常用于各種耐酸泵、冷卻排管和熱交換器， 牌號有：牌號有：STSi11Cu2CrRSTSi11Cu2CrR、STSi15RSTSi15R、STSi15Mo3RSTSi15Mo3R等。等。 見表見表1-14表表1-17 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 1.5低合金鋼低合金鋼 碳鋼在使用上所受限制：碳鋼在使用上所受限制： 1）強度低，從而使零件尺寸很大，同時屈服）強度低，從而使零件尺寸很大，同時屈服 強度低，材料的潛力不能充分發(fā)揮；強度低，材料的潛力不能充分發(fā)揮；

46、2）耐腐蝕性差；）耐腐蝕性差； 3）使用范圍窄。）使用范圍窄。 1.5.1 合金元素對鋼的影響合金元素對鋼的影響 合金鋼合金鋼：以改善鋼材的性能為目的，在碳鋼：以改善鋼材的性能為目的，在碳鋼 中特意加入一些合金元素所得的鋼。中特意加入一些合金元素所得的鋼。 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 1、加入的元素、加入的元素 1）鉻）鉻 主加元素，可提高金屬的耐腐蝕性、抗氧化性、主加元素，可提高金屬的耐腐蝕性、抗氧化性、 淬透性、強度、硬度，降低塑性和韌性。淬透性、強度、硬度，降低塑性和韌性。 2）錳錳 可提高強度?？商岣邚姸取?3）鎳鎳 可改善鋼的性能。可改善鋼的性能。 4）硅硅 提高強度、

47、耐熱性、但降低了塑性和韌性。提高強度、耐熱性、但降低了塑性和韌性。 5）鋁鋁 提高韌性，降低冷脆性，且價廉。提高韌性，降低冷脆性，且價廉。 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 6）鉬鉬 提高強度、硬度，可防止回火脆性。提高強度、硬度，可防止回火脆性。 7）釩釩 提高強度、淬透性、塑性。提高強度、淬透性、塑性。 8）鈦鈦 提高強度、韌性、耐熱性。提高強度、韌性、耐熱性。 9）稀土元素稀土元素 提高強度，改善塑性、低溫脆性、耐腐蝕性提高強度，改善塑性、低溫脆性、耐腐蝕性 及焊接性能。及焊接性能。 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 3、加入的元素對鋼性能的影響、加入的元素對鋼性能的影響

48、 1）降低鋼材的臨界淬火速度）降低鋼材的臨界淬火速度 2）提高鐵素體的強度）提高鐵素體的強度 3）減少馬氏體的脆性）減少馬氏體的脆性 4）提高鋼材的高溫強度及抗氧化性）提高鋼材的高溫強度及抗氧化性 5）增強鋼材的耐腐蝕性）增強鋼材的耐腐蝕性 1.5.2 低合金鋼低合金鋼 合金元素合金元素：5%， 含碳量：含碳量：0.2%， 組組 織織：鐵素體和珠光體。：鐵素體和珠光體。 有良好的焊接性能，較高的強度，耐腐蝕性和低溫有良好的焊接性能，較高的強度，耐腐蝕性和低溫 性能。廣泛用于橋梁、車輛、鍋爐、化工容器和輸性能。廣泛用于橋梁、車輛、鍋爐、化工容器和輸 油管等。油管等。 化工設備基礎 化工設備材料

49、陜西科技大學 1.5.3 鍋爐鋼和容器鋼鍋爐鋼和容器鋼 鍋爐鋼（鍋爐鋼（g ）、容器鋼（）、容器鋼（R）：）： 優(yōu)質碳素鋼、低碳鎮(zhèn)靜鋼、板材、管材、中溫、優(yōu)質碳素鋼、低碳鎮(zhèn)靜鋼、板材、管材、中溫、 高壓、沖擊高壓、沖擊 要求如下要求如下： 1）較高的強度；）較高的強度； 2）良好的塑性、韌性和冷彎性能；）良好的塑性、韌性和冷彎性能； 3）較低的缺口敏感性；）較低的缺口敏感性； 4）良好的焊接性、加工工藝性。）良好的焊接性、加工工藝性。 推薦的材料推薦的材料：Q235-B Q235-C 20R 16MnR 15MnVR 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 1.5.4 不銹耐酸鋼不銹耐酸鋼

50、1、主要合金元素、主要合金元素 鉻：耐腐蝕性。含量鉻：耐腐蝕性。含量12% 鎳：可擴大不銹鋼的耐腐蝕范圍，特別是提高耐鎳：可擴大不銹鋼的耐腐蝕范圍，特別是提高耐 堿能力。堿能力。 錳：提高強度和硬度。錳：提高強度和硬度。 鉬：提高對氯離子的抗蝕能力、耐熱強度。鉬：提高對氯離子的抗蝕能力、耐熱強度。 鈦：防止焊接用不銹鋼發(fā)生晶間腐蝕。鈦：防止焊接用不銹鋼發(fā)生晶間腐蝕。 2、分類、分類 鉻不銹鋼：鉻不銹鋼： 1Cr13 . 2Cr13 (11.7%) 鉻鎳不銹鋼：鉻鎳不銹鋼： 0Cr18Ni9（晶間腐蝕）（晶間腐蝕） 表表1-17 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 1、耐熱鋼耐熱鋼：在高溫

51、條件下仍能保持足夠強度和抗氧化：在高溫條件下仍能保持足夠強度和抗氧化 性而不起皮的鋼。主要用于熱工動力機械、加熱爐性而不起皮的鋼。主要用于熱工動力機械、加熱爐 等高溫條件工作的構件。等高溫條件工作的構件。 Cr、 Al、 Si鐵素體形成元素，被高溫氣體氧鐵素體形成元素，被高溫氣體氧 化后生成一種致密的化后生成一種致密的氧化膜氧化膜； Ni、Mn奧氏體形成元素奧氏體形成元素， 提高高溫強度和改提高高溫強度和改 善抗?jié)B碳性；善抗?jié)B碳性；V、Nb、Ti形成形成強碳化物強碳化物提高高溫強提高高溫強 度；度；C和和N擴大和穩(wěn)定奧氏體擴大和穩(wěn)定奧氏體提高高溫強度提高高溫強度, B和和Re 均為耐熱鋼中添加

52、的微量元素，可以均為耐熱鋼中添加的微量元素，可以顯著提高鋼材顯著提高鋼材 的抗氧化性的抗氧化性，并改善其熱塑性。，并改善其熱塑性。 1.5.5 1.5.5 耐熱鋼耐熱鋼 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 2、分類、分類 抗氧化鋼抗氧化鋼：在高溫下有一定強度，有較好的抗氧化性，：在高溫下有一定強度，有較好的抗氧化性， 用于長期燃燒環(huán)境。如加熱爐底板、滲碳箱等。用于長期燃燒環(huán)境。如加熱爐底板、滲碳箱等。 熱強鋼熱強鋼：高溫下有一定抗氧化性和較高強度以及良好組：高溫下有一定抗氧化性和較高強度以及良好組 織穩(wěn)定性?？椃€(wěn)定性。 表表1-18 3、提高鋼的熱強性的方法：、提高鋼的熱強性的方法： 強

53、化固溶體強化固溶體:Cr、Mo； 穩(wěn)定金相組織穩(wěn)定金相組織：Cr、Mo、V、Ti； 提高鋼的再結晶溫度提高鋼的再結晶溫度：Mo、Cr、W、Ni等。等。 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 高溫合金高溫合金 鐵基合金、鎳基合金、鈷基合金鐵基合金、鎳基合金、鈷基合金 鐵基耐熱合金鐵基耐熱合金工作溫度在工作溫度在700以下，含有相當高以下，含有相當高 的鉻、鎳成分和其他強化元素。的鉻、鎳成分和其他強化元素。 鎳基耐熱合金鎳基耐熱合金是目前在是目前在700900范圍內使用范圍內使用 得最廣泛的一種高溫合金。這類合金的鎳含量通常在得最廣泛的一種高溫合金。這類合金的鎳含量通常在 50%以上。以上。

54、鈷基耐熱合金鈷基耐熱合金的高溫強度主要靠固溶強化獲得。的高溫強度主要靠固溶強化獲得。 鈷價格昂貴，應用受到很大的限制，一般在鈷價格昂貴，應用受到很大的限制，一般在1000以以 上才用。上才用。 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 1.5.6 低溫用鋼低溫用鋼 低溫用鋼的基本要求低溫用鋼的基本要求： 良好的韌性、加工工藝性，可焊性。良好的韌性、加工工藝性，可焊性。 含含C量低（量低（0.08%0.18%），以形成單相鐵素體。），以形成單相鐵素體。 但在深冷時，只有單相奧氏體可滿足該要求。深冷但在深冷時，只有單相奧氏體可滿足該要求。深冷 分離、空氣分離等。分離、空氣分離等。 （溫度（溫度-2

55、0） 目前國外低溫設備用的鋼材主要是以高鉻鎳鋼為目前國外低溫設備用的鋼材主要是以高鉻鎳鋼為 主，也有使用鎳鋼、銅和鋁等。主，也有使用鎳鋼、銅和鋁等。 我國我國無鉻鎳低溫鋼材無鉻鎳低溫鋼材系列系列: 16MnDR、07MnNiCrMoVDR、15MnNiDR、 09Mn2VDR、09MnNiDR 國外：高鉻鎳鋼。國外：高鉻鎳鋼。 表表119 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 1.5.7 鋼材的品種和規(guī)格鋼材的品種和規(guī)格 1、鋼板鋼板 冷軋冷軋-尺寸精度高尺寸精度高 熱軋熱軋-薄鋼板薄鋼板t4mm，厚鋼板，厚鋼板t4mm。 壓力容器用熱扎厚鋼板壓力容器用熱扎厚鋼板 4mm6mm厚度間隔為厚

56、度間隔為0.5mm 6mm30mm厚度間隔為厚度間隔為 lmm 30mm60mm厚度間隔為厚度間隔為2mm 一般碳素鋼板材有一般碳素鋼板材有 Q235-A、 Q235-AF、08、10、15、 20等。等。 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 2、鋼管、鋼管 無縫鋼管無縫鋼管和和有縫鋼管有縫鋼管。 無縫鋼管有冷軋和熱軋。無縫鋼管有冷軋和熱軋。 普通無縫鋼管常用材料有普通無縫鋼管常用材料有10、15、20等。等。 專門用途的無縫鋼管，如熱交換器用鋼管、石油專門用途的無縫鋼管，如熱交換器用鋼管、石油 裂化用無縫管、鍋爐用無縫管等。有縫管、水煤氣管，裂化用無縫管、鍋爐用無縫管等。有縫管、水煤氣

57、管， 分分鍍鋅鍍鋅(白鐵管白鐵管)和和不鍍鋅不鍍鋅(黑鐵管黑鐵管)兩種。兩種。 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 3、型材、型材 有圓鋼、方鋼、扁鋼、角鋼（等邊與不等邊）、有圓鋼、方鋼、扁鋼、角鋼（等邊與不等邊）、 工字鋼和槽鋼。工字鋼和槽鋼。 圓鋼與方鋼主要用來制造各類軸件；圓鋼與方鋼主要用來制造各類軸件； 扁鋼常用作各種槳葉；扁鋼常用作各種槳葉； 角鋼、工字鋼及槽鋼可做各種設備的支架、塔盤角鋼、工字鋼及槽鋼可做各種設備的支架、塔盤 支承及各種加強結構。支承及各種加強結構。 4、鑄鋼和鍛鋼、鑄鋼和鍛鋼 鑄鋼用鑄鋼用 ZG表示，表示， ZG25、 ZG35等，用于制造各等，用于制造各

58、種承受重載荷的復雜零件，如泵殼、閥門、泵葉輪等。種承受重載荷的復雜零件，如泵殼、閥門、泵葉輪等。 鍛鋼有鍛鋼有08、10、15、50等牌號。石油化工容等牌號。石油化工容 器用器用20、25等制作管板、法蘭、頂蓋等。等制作管板、法蘭、頂蓋等。 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 1.6 有色金屬有色金屬 銅銅 T 黃銅黃銅H 青銅青銅Q 鋁鋁L 鉛鉛Pb 鑄造合金鑄造合金 Z 軸承合金軸承合金Ch 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 1.6.1 鋁及其合金鋁及其合金 1、鋁的性能鋁的性能 濃硝酸以及干氯化氫、氨氣中濃硝酸以及干氯化氫、氨氣中耐腐蝕耐腐蝕 鹵素離子的鹽類、氫氟酸以及堿溶

59、液都會破壞鋁表面鹵素離子的鹽類、氫氟酸以及堿溶液都會破壞鋁表面 的氧化膜。的氧化膜。 鋁鋁不會產(chǎn)生火花不會產(chǎn)生火花，常用于制作含易揮發(fā)性介質的容器；，常用于制作含易揮發(fā)性介質的容器； 鋁鋁不會使食物中毒不會使食物中毒，不沾污物品，不改變物品顏色，不沾污物品，不改變物品顏色， 在食品工業(yè)中代替不銹鋼。在食品工業(yè)中代替不銹鋼。 鋁的鋁的導熱性能好導熱性能好，適合于作換熱設備，適合于作換熱設備 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 2、工業(yè)純鋁、工業(yè)純鋁 高純鋁高純鋁L01、L02-制做濃硝酸設備。制做濃硝酸設備。 工業(yè)純鋁工業(yè)純鋁-5083、5086 3、鋁合金（、鋁合金（GB/T 16474

60、-2011） 1000 純鋁、純鋁、2000 銅合金銅合金 3000 錳合金、錳合金、4000硅合金硅合金 5000鎂合金、鎂合金、6000-8000不常用不常用 化工設備基礎 化工設備材料 陜西科技大學 1.6.2 銅及其合金銅及其合金 半貴重金屬半貴重金屬 1、純銅（紫銅）純銅（紫銅） 低溫低溫時可保持較高的塑性和沖擊韌性，用于制作時可保持較高的塑性和沖擊韌性，用于制作 深冷設備和高壓設備墊片。深冷設備和高壓設備墊片。 耐稀硫酸、亞硫酸、稀的和中等濃度的鹽酸、醋耐稀硫酸、亞硫酸、稀的和中等濃度的鹽酸、醋 酸、氫氟酸及其它非氧化性酸等介質的酸、氫氟酸及其它非氧化性酸等介質的腐蝕腐蝕，對淡水、