化工材料基礎(chǔ)知識培訓(xùn)教程

1、化工材料化工材料西安科技大學(xué)西安科技大學(xué) 化工學(xué)院化工學(xué)院課程內(nèi)容課程內(nèi)容 化工材料化工材料 化工新材料化工新材料非金屬化工材料非金屬化工材料金屬化工材料金屬化工材料有機(jī)硅材料有機(jī)硅材料含氟高分子材料含氟高分子材料工程塑料合金工程塑料合金碳纖維及其復(fù)合材料碳纖維及其復(fù)合材料參考資料參考資料1.材料概論材料概論-周達(dá)人，化工出版社周達(dá)人，化工出版社2.化工新材料化工新材料-孫酣經(jīng)，化工出版社孫酣經(jīng)，化工出版社材料：材料：可以直接造成成品的東西，如建筑用的磚瓦、可以直接造成成品的東西，如建筑用的磚瓦、紡織用的棉紗等。紡織用的棉紗等。-現(xiàn)代漢語詞典現(xiàn)代漢語詞典 “化學(xué)化學(xué)”、 “ “化工化工” ”

2、和和“材料材料” ” 在字典中的解釋在字典中的解釋化學(xué)化學(xué)：研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化規(guī)律的：研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化規(guī)律的學(xué)科，是自然科學(xué)中的基礎(chǔ)學(xué)科之一學(xué)科，是自然科學(xué)中的基礎(chǔ)學(xué)科之一化工化工：化學(xué)工業(yè)的簡稱：化學(xué)工業(yè)的簡稱 Material: substance or things from which sth else is or can be made; thing with which sth is done- Oxford Advanced Learners English-Chinese Dictionary Chemistry: scientific study

3、 of the structure of substances, how they react when combined or in contact with one another, and how they behave under different conditionsChemical engineering: engineering that deals with processes involving chemical changes and with the equipment needed for these 是一門在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)是一門在原子、分子水平上

4、研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化以及變化規(guī)律的科學(xué)。構(gòu)、性質(zhì)、變化以及變化規(guī)律的科學(xué)。 化學(xué)工業(yè)化學(xué)工業(yè)（chemical industry）、）、化學(xué)工程化學(xué)工程（chemical engineering）、）、化學(xué)工藝化學(xué)工藝（chemical technology）都簡稱為）都簡稱為化工化工?；瘜W(xué)、化工和材料的定義化學(xué)、化工和材料的定義 化學(xué)化學(xué)(chemistry): 化工化工(chemical engineering)化學(xué)工藝化學(xué)工藝-凡運(yùn)用化學(xué)方法改變物質(zhì)組成或結(jié)構(gòu)、凡運(yùn)用化學(xué)方法改變物質(zhì)組成或結(jié)構(gòu)、 或合成新物質(zhì)的，都屬于化學(xué)生產(chǎn)技術(shù)，也就是或合成新物質(zhì)的，都屬于化學(xué)生產(chǎn)技術(shù)，也

5、就是化學(xué)化學(xué)工藝工藝，所得的產(chǎn)品被稱為化學(xué)品或化工產(chǎn)品。，所得的產(chǎn)品被稱為化學(xué)品或化工產(chǎn)品?；瘜W(xué)工程化學(xué)工程-以化學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)并結(jié)合以化學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)并結(jié)合其他工程技術(shù)，研究化工生產(chǎn)過程的共同規(guī)律，解其他工程技術(shù)，研究化工生產(chǎn)過程的共同規(guī)律，解決生產(chǎn)規(guī)模放大和大型化中出現(xiàn)的諸多工程技術(shù)問決生產(chǎn)規(guī)模放大和大型化中出現(xiàn)的諸多工程技術(shù)問題的學(xué)科就是題的學(xué)科就是化學(xué)工程化學(xué)工程。化學(xué)工業(yè)化學(xué)工業(yè)-早期生產(chǎn)化學(xué)品的是手工作坊，后演變早期生產(chǎn)化學(xué)品的是手工作坊，后演變?yōu)楣S，并逐漸形成一個特定的生產(chǎn)部門，即為工廠，并逐漸形成一個特定的生產(chǎn)部門，即化學(xué)化學(xué)工業(yè)工業(yè)。 化工材料化工材料 何謂

6、化工材料？何謂化工材料？硫化床催化裂化裝置常減壓蒸餾“化工材料化工材料” ” 定義定義: : 建造建造化工裝置化工裝置, ,如化工機(jī)械、化工儀如化工機(jī)械、化工儀表、管道和構(gòu)筑物所需表、管道和構(gòu)筑物所需工程材料工程材料的簡稱。的簡稱。 “化工材料化工材料” ” 特點(diǎn)特點(diǎn): :耐溫、耐壓、耐腐蝕耐溫、耐壓、耐腐蝕“化工材料化工材料” ” 分類分類: :化化工工材材料料金屬材料金屬材料非金屬材料非金屬材料黑色金屬材料黑色金屬材料有色金屬材料有色金屬材料鐵鐵鋼鋼銅銅鋁鋁鉛鉛鎳鎳塑料塑料橡膠橡膠玻璃玻璃搪瓷搪瓷不透性石墨不透性石墨關(guān)于金屬材料關(guān)于金屬材料: : 金屬材料包括金屬材料包括純金屬純金屬以及它

7、們的以及它們的合金合金。金屬的定義：金屬的定義：金屬是具有光澤、有良好的導(dǎo)電金屬是具有光澤、有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性與機(jī)械性能，并具有正的溫度電性、導(dǎo)熱性與機(jī)械性能，并具有正的溫度電阻系數(shù)的物質(zhì)。阻系數(shù)的物質(zhì)。合金的定義：合金的定義：就是在金屬中加熱熔合某些金就是在金屬中加熱熔合某些金屬或非金屬形成的具有金屬特征的物質(zhì)。屬或非金屬形成的具有金屬特征的物質(zhì)。1.1.常溫下金屬都是固體（汞除外）常溫下金屬都是固體（汞除外）2.2.有金屬光澤有金屬光澤3.3.大多數(shù)金屬都導(dǎo)電導(dǎo)熱大多數(shù)金屬都導(dǎo)電導(dǎo)熱4.4.有延展性有延展性5.5.密度較大密度較大6.6.熔點(diǎn)較高熔點(diǎn)較高 金屬共有的物理性質(zhì)金屬共有的物

8、理性質(zhì)金屬之最金屬之最 地殼中含量最高的金屬元素地殼中含量最高的金屬元素 人體中含量最高的金屬元素人體中含量最高的金屬元素 目前世界年產(chǎn)量最高的金屬目前世界年產(chǎn)量最高的金屬 導(dǎo)電、導(dǎo)熱性最好的金屬導(dǎo)電、導(dǎo)熱性最好的金屬 硬度最高的金屬硬度最高的金屬 熔點(diǎn)最高的金屬熔點(diǎn)最高的金屬 熔點(diǎn)最低的金屬熔點(diǎn)最低的金屬 密度最大的金屬密度最大的金屬 密度最小的金屬密度最小的金屬鋁鋁鈣鈣銀銀鐵鐵鉻鉻汞汞鎢鎢鋰鋰鋨鋨 金屬化工材料金屬化工材料黑黑色色金金屬屬材材料料鐵鐵C%wt2%: :生鐵或鑄鐵生鐵或鑄鐵鋼鋼C%wt2%C%wt0.2%：熟鐵或純鐵熟鐵或純鐵C%wt 0.2-1.7%:鋼鋼硬而脆，幾乎沒有塑

9、性硬而脆，幾乎沒有塑性強(qiáng)度高、韌性好、耐高溫、耐腐蝕、強(qiáng)度高、韌性好、耐高溫、耐腐蝕、易加工、抗沖擊、易提煉易加工、抗沖擊、易提煉C%wt生鐵中化學(xué)元素：生鐵中化學(xué)元素：除鐵外，還含有碳、硅、錳、除鐵外，還含有碳、硅、錳、磷和硫等元素。磷和硫等元素。碳碳( (C) )： 在生鐵中以兩種形態(tài)存在，一種是在生鐵中以兩種形態(tài)存在，一種是游離碳游離碳（石墨）（石墨），主要存在于鑄造生鐵中，另一種是，主要存在于鑄造生鐵中，另一種是化合碳（碳化鐵）化合碳（碳化鐵），主要存在于煉鋼生鐵中，主要存在于煉鋼生鐵中，碳化鐵硬而脆，塑性低，含量適當(dāng)可提高生鐵碳化鐵硬而脆，塑性低，含量適當(dāng)可提高生鐵的強(qiáng)度和硬度，含量

10、過多，則使生鐵難于削切的強(qiáng)度和硬度，含量過多，則使生鐵難于削切加工，這就是煉鋼生鐵切削性能差的原因。石加工，這就是煉鋼生鐵切削性能差的原因。石墨很軟，強(qiáng)度低，它的存在能增加生鐵的鑄造墨很軟，強(qiáng)度低，它的存在能增加生鐵的鑄造性能。性能。 生鐵生鐵硅硅(Si)： 能促使生鐵中所含的碳分離為石墨狀，能能促使生鐵中所含的碳分離為石墨狀，能去氧，還能減少鑄件的氣眼，能提高熔化生鐵去氧，還能減少鑄件的氣眼，能提高熔化生鐵的流動性，降低鑄件的收縮量，但含硅過多，的流動性，降低鑄件的收縮量，但含硅過多，也會使生鐵變硬變脆。也會使生鐵變硬變脆。 錳錳(Mn)：能溶于鐵素體和滲碳體。在高爐：能溶于鐵素體和滲碳體。

11、在高爐煉制生鐵時，含錳量適當(dāng)，可提高生鐵的鑄造煉制生鐵時，含錳量適當(dāng)，可提高生鐵的鑄造性能和削切性能，在高爐里錳還可以和有害雜性能和削切性能，在高爐里錳還可以和有害雜質(zhì)硫形成硫化錳，進(jìn)入爐渣。質(zhì)硫形成硫化錳，進(jìn)入爐渣。磷磷(P)： 屬于有害元素，但磷可使鐵水的流動性屬于有害元素，但磷可使鐵水的流動性增加，這是因?yàn)榱驕p低了生鐵熔點(diǎn)，所以在增加，這是因?yàn)榱驕p低了生鐵熔點(diǎn)，所以在有的制品內(nèi)往往含磷量較高。然而磷的存在有的制品內(nèi)往往含磷量較高。然而磷的存在又使鐵增加硬脆性，優(yōu)良的生鐵含磷量應(yīng)少，又使鐵增加硬脆性，優(yōu)良的生鐵含磷量應(yīng)少，有時為了要增加流動性，含磷量可達(dá)有時為了要增加流動性，含磷量可達(dá)1.

12、2%。硫硫(S)： 在生鐵中是有害元素，它促使鐵與碳的在生鐵中是有害元素，它促使鐵與碳的結(jié)合，使鐵硬脆，并與鐵化合成低熔點(diǎn)的硫結(jié)合，使鐵硬脆，并與鐵化合成低熔點(diǎn)的硫化鐵，使生鐵產(chǎn)生熱脆性和減低鐵液的流動化鐵，使生鐵產(chǎn)生熱脆性和減低鐵液的流動性，故含硫高的生鐵不適于鑄造細(xì)件。鑄造性，故含硫高的生鐵不適于鑄造細(xì)件。鑄造生鐵中硫的含量規(guī)定最多不得超過生鐵中硫的含量規(guī)定最多不得超過0.06%（車輪生鐵除外）。（車輪生鐵除外）。：灰口鑄鐵灰口鑄鐵 含碳量較高（含碳量較高（2.7-4.0），碳主要以片狀），碳主要以片狀石墨形態(tài)存在，斷口呈灰色，簡稱灰鐵。熔點(diǎn)石墨形態(tài)存在，斷口呈灰色，簡稱灰鐵。熔點(diǎn)低（低（

13、1145-1250）用于制造機(jī)床床身、汽缸、）用于制造機(jī)床床身、汽缸、箱體等結(jié)構(gòu)件。箱體等結(jié)構(gòu)件。各種生鐵簡介：各種生鐵簡介：白口鑄鐵白口鑄鐵 碳、硅含量較低，碳主要以滲碳體形態(tài)存碳、硅含量較低，碳主要以滲碳體形態(tài)存在，斷口呈銀白色。多用作可鍛鑄鐵的坯件和在，斷口呈銀白色。多用作可鍛鑄鐵的坯件和制作耐磨損的零部件。制作耐磨損的零部件?？慑戣T鐵可鍛鑄鐵 由白口鑄鐵退火處理后獲得，石墨呈團(tuán)由白口鑄鐵退火處理后獲得，石墨呈團(tuán)絮狀分布，簡稱韌鐵。其組織性能均勻，耐絮狀分布，簡稱韌鐵。其組織性能均勻，耐磨損，有良好的塑性和韌性。用于制造形狀磨損，有良好的塑性和韌性。用于制造形狀復(fù)雜、能承受強(qiáng)動載荷的零件

14、。復(fù)雜、能承受強(qiáng)動載荷的零件。球墨鑄鐵球墨鑄鐵將灰口鑄鐵鐵水經(jīng)球化處理后獲得，析出的石將灰口鑄鐵鐵水經(jīng)球化處理后獲得，析出的石墨呈球狀，簡稱球鐵。比普通灰口鑄鐵有較高墨呈球狀，簡稱球鐵。比普通灰口鑄鐵有較高強(qiáng)度、較好韌性和塑性。用于制造內(nèi)燃機(jī)、汽強(qiáng)度、較好韌性和塑性。用于制造內(nèi)燃機(jī)、汽車零部件及農(nóng)機(jī)具等。車零部件及農(nóng)機(jī)具等。合金鑄鐵合金鑄鐵 普通鑄鐵加入適量合金元素（如硅、錳、普通鑄鐵加入適量合金元素（如硅、錳、磷、鎳、鉻、鉬、銅、鋁、硼、釩、錫等）磷、鎳、鉻、鉬、銅、鋁、硼、釩、錫等）獲得。合金元素使鑄鐵的基體組織發(fā)生變化，獲得。合金元素使鑄鐵的基體組織發(fā)生變化，從而具有相應(yīng)的耐熱、耐磨、耐

15、蝕、耐低溫從而具有相應(yīng)的耐熱、耐磨、耐蝕、耐低溫或無磁等特性。用于制造礦山、或無磁等特性。用于制造礦山、化工機(jī)械和化工機(jī)械和儀器、儀表等的零部件。儀器、儀表等的零部件。蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵 將灰口鑄鐵鐵水經(jīng)蠕化處理后獲得，析將灰口鑄鐵鐵水經(jīng)蠕化處理后獲得，析出的石墨呈蠕蟲狀。力學(xué)性能與球墨鑄鐵相出的石墨呈蠕蟲狀。力學(xué)性能與球墨鑄鐵相近，鑄造性能介于灰口鑄鐵與球墨鑄鐵之間。近，鑄造性能介于灰口鑄鐵與球墨鑄鐵之間。用于制造汽車的零部件。用于制造汽車的零部件。鐵獅子又名鎮(zhèn)海吼，是滄州的市徽。鐵獅子又名鎮(zhèn)海吼，是滄州的市徽?！皽嬷莳{子應(yīng)州塔，正定菩薩趙州橋。滄州獅子應(yīng)州塔，正定菩薩趙州橋?！豹{身高獅身高3

16、.8米，頭部高米，頭部高1.5米，通高米，通高5.48米，通長米，通長6.5米，身軀寬米，身軀寬3.17米，重米，重29.3噸噸 耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質(zhì)和酸、堿、耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質(zhì)和酸、堿、鹽等化學(xué)浸蝕性介質(zhì)腐蝕的鋼鹽等化學(xué)浸蝕性介質(zhì)腐蝕的鋼. 不銹鋼不銹鋼 不銹鋼的耐蝕性取決于鋼中所含的合金元不銹鋼的耐蝕性取決于鋼中所含的合金元素。素。鉻鉻是使不銹鋼獲得耐蝕性的基本元素，是使不銹鋼獲得耐蝕性的基本元素，當(dāng)鋼中含當(dāng)鋼中含鉻鉻量達(dá)到量達(dá)到1.2左右時，左右時，鉻鉻與腐蝕介與腐蝕介質(zhì)中的氧作用，在鋼表面形成一層很薄的氧質(zhì)中的氧作用，在鋼表面形成一層很薄的氧化膜（化膜（ 自鈍化膜），

17、可阻止鋼的基體進(jìn)一步自鈍化膜），可阻止鋼的基體進(jìn)一步腐蝕。除腐蝕。除鉻鉻外，常用的合金元素還有外，常用的合金元素還有鎳鎳、鉬鉬、鈦鈦、鈮鈮、銅銅、氮氮等，等，以以滿足各種用途對不銹滿足各種用途對不銹鋼組織和性能的要求。鋼組織和性能的要求。 不銹鋼的發(fā)明人是不銹鋼的發(fā)明人是19世紀(jì)英國冶金專家世紀(jì)英國冶金專家享利享利布雷爾利布雷爾利.不銹鋼是具有不銹鋼是具有60年發(fā)展歷程的現(xiàn)代材料年發(fā)展歷程的現(xiàn)代材料不銹鋼的歷史不銹鋼的歷史不銹鋼通常按基體組織分為：不銹鋼通常按基體組織分為：1、鐵素體不銹鋼鐵素體不銹鋼 含鉻含鉻12-30。其耐蝕性、韌性和可焊性。其耐蝕性、韌性和可焊性隨含鉻量的增加而提高隨含鉻

18、量的增加而提高 ， 耐氯化物應(yīng)力腐蝕性耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能優(yōu)于其他種類不銹鋼。能優(yōu)于其他種類不銹鋼。2、奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼 含鉻大于含鉻大于18，還含有，還含有 8左右的鎳及少量左右的鎳及少量鉬、鈦、氮等元素。綜合性能好，可耐多種介鉬、鈦、氮等元素。綜合性能好，可耐多種介質(zhì)腐蝕。質(zhì)腐蝕。3、奧氏體奧氏體 - 鐵素體雙相不銹鋼鐵素體雙相不銹鋼 兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)，并兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)，并具有超塑性。具有超塑性。4、馬氏體不銹鋼馬氏體不銹鋼 強(qiáng)度高，但塑性和可焊性較差。強(qiáng)度高，但塑性和可焊性較差。1 奧氏體形奧氏體形 1Cr17Mn6Ni5N 節(jié)鎳鋼種，代替牌號節(jié)鎳鋼

19、種，代替牌號 1Cr17Ni7，冷加工后具有磁性。鐵道車輛用。，冷加工后具有磁性。鐵道車輛用。 2 1Cr18Mn8Ni5N 節(jié)鎳鋼種，代替牌號節(jié)鎳鋼種，代替牌號1Cr18Ni9 3 1Cr17Ni7 經(jīng)冷加工有高的強(qiáng)度。鐵道車輛，傳送經(jīng)冷加工有高的強(qiáng)度。鐵道車輛，傳送帶，螺栓螺母帶，螺栓螺母 4 1Cr18Ni9 經(jīng)冷加工有高的強(qiáng)度，但伸長率比經(jīng)冷加工有高的強(qiáng)度，但伸長率比1Cr17Ni7稍差。建筑用裝飾部件。稍差。建筑用裝飾部件。 5 Y1Cr18Ni9 提高切削、耐燒蝕性。最適用于自動提高切削、耐燒蝕性。最適用于自動車床。螺栓螺母車床。螺栓螺母 6 Y1Cr18Ni9Se 提高切削、耐燒

20、蝕性。最適用于自動提高切削、耐燒蝕性。最適用于自動車床。鉚釘、螺釘車床。鉚釘、螺釘不銹鋼型號不銹鋼型號7 0Cr19Ni9 作為不銹耐熱鋼使用最廣泛，食品用設(shè)備，作為不銹耐熱鋼使用最廣泛，食品用設(shè)備，一般化工設(shè)備一般化工設(shè)備，原子能工業(yè)用，原子能工業(yè)用 8 00Cr19Ni11 比比0Cr19Ni9碳含量更低的鋼，耐晶間腐蝕碳含量更低的鋼，耐晶間腐蝕性優(yōu)越，為焊接后不進(jìn)行熱處理部件類性優(yōu)越，為焊接后不進(jìn)行熱處理部件類 9 0Cr19Ni9N 在牌號在牌號0Cr19Ni9上加上加N，強(qiáng)度提高，塑性，強(qiáng)度提高，塑性不降低。使材料的厚度減少。作為結(jié)構(gòu)用強(qiáng)度部件不降低。使材料的厚度減少。作為結(jié)構(gòu)用強(qiáng)度部件 10 0Cr19Ni10NbN 在牌號在牌