【大學(xué)】化工設(shè)備材料ppt課件

1、u2.1 資料的普通性能u2.2 碳鋼與鑄鐵 u2.3 合金鋼u2.4 有色金屬資料u2.5 非金屬資料u2.6 化工設(shè)備的腐蝕及防腐措施u2.7 化工設(shè)備資料選擇 u 本章教學(xué)目的與意義 這就對設(shè)備的選材呵斥了復(fù)雜性。選材的普通要求 1、 符合我國資源及供應(yīng)情況 2、有足夠的強度，一定的韌性、塑性和耐腐性 3、焊接性能良好 4、 經(jīng)濟合算，保證運用壽命腐、毒性、介質(zhì)低、高溫、溫度負、常、低、中、高壓、壓力321 化工消費是多種多樣的，其設(shè)備操作化工消費是多種多樣的，其設(shè)備操作條件也是多種多樣的：條件也是多種多樣的：2.1.1 物理性能物理性能 金屬資料的物理性能有密度、熔點、金屬資料的物理性

2、能有密度、熔點、比熱、導(dǎo)熱系數(shù)、熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)電性、比熱、導(dǎo)熱系數(shù)、熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)電性、彈性模量和泊松比等。彈性模量和泊松比等。材料的導(dǎo)熱溫度系數(shù)。度時的導(dǎo)熱系數(shù)；溫時的導(dǎo)熱系數(shù)；0)1(00ttxtdAdQtt變因溫度變化引起的線應(yīng)線應(yīng)變tttLL12A、虎克定律、虎克定律其值隨溫度而變。是材料的基本屬性，但示材料的彈性。彈性模量，其值大小表EMPaEtg示材料的彈性。彈性模量，其值大小表EMPaEtgB 、泊松比、泊松比隨溫升而變?。╇S溫而變（、）限內(nèi)；）以上討論是在彈性極注意：又叫橫向變形系數(shù)故EEllldddlllddd2100000000隨溫升而變?。╇S溫而變（、）限內(nèi)；）以上討論是

3、在彈性極注意：又叫橫向變形系數(shù)故EElllddd210000電子 自在 不自在跑動正離子 原子不動自在電子穿越于動態(tài)正離子間，象一團電子云氣把金屬正離子結(jié)實地束縛在一同，這種金屬原子間的結(jié)合稱為金屬鍵?！扒值挠蓙?？A、補充內(nèi)容金屬鍵、補充內(nèi)容金屬鍵(金屬鍵是一種動態(tài)平衡金屬鍵是一種動態(tài)平衡)B、桿內(nèi)斜截面上的受力分析、桿內(nèi)斜截面上的受力分析當拉力當拉力F 增大，斜截面增大，斜截面上的剪力上的剪力 也增大。而也增大。而 的作用是使晶體相的作用是使晶體相鄰晶面有相互錯動的趨鄰晶面有相互錯動的趨勢。一旦錯動在金屬學(xué)勢。一旦錯動在金屬學(xué)中稱為滑移。中稱為滑移。A、當、當F不大時，不大時， ，金屬

4、原子間的結(jié)合力抵金屬原子間的結(jié)合力抵抗了剪應(yīng)力，錯動只是抗了剪應(yīng)力，錯動只是趨勢，此時只彈性變形趨勢，此時只彈性變形。B、當、當 時，錯動時，錯動發(fā)發(fā)生了。此時滑移并沒破生了。此時滑移并沒破壞金屬鍵，所以滑移是壞金屬鍵，所以滑移是有限的。易滑的滑完后有限的。易滑的滑完后就不再屈服了。就不再屈服了。se 由于滑移是外力功的宏觀表現(xiàn)，故此功不象彈性變形時那樣全部轉(zhuǎn)變成資料的變形能。故滑移后的晶面在外力除去后也不能滑回去了。滑移做功有限使物復(fù)原變形能后，外力功達使物復(fù)原變形能內(nèi)，外力功在ee、外力功 思索題：為什么滑移之后的資料不能復(fù)原？ 在屈服階段，隨著滑移的進展，金屬的晶粒會出現(xiàn)變形、破碎，晶格

5、會出現(xiàn)扭曲、破壞景象，這就改動了最大剪應(yīng)力的角度加上金屬鍵的作用，滑移就被阻止了。要想再滑，就要增大外力，此即強化景象。問答題：問答題：斷裂后彈變將隨內(nèi)力消逝而消逝，它是怎樣消逝斷裂后彈變將隨內(nèi)力消逝而消逝，它是怎樣消逝的呢？的呢？bb當應(yīng)力達 時，試件的直徑會忽然細，此即頸縮景象。此時金屬鍵遭破壞。一旦頸縮，斷裂就不可防止。故 又叫斷裂極限。是沿平行于ob的直線dg消逝的。這闡明彈性變形在恢復(fù)時也符合虎克定律。是總彈性變形量；能表示材料的塑性大小，是總塑性變形量圖中：nmmo是總彈性變形量；能表示材料的塑性大小，是總塑性變形量圖中：nmmo 力學(xué)性能是指金屬資料在外力作用下的表現(xiàn)出來的特性，

6、如強度、硬度、彈性、塑性和韌性等。1 ：不允許有微量變形2 ：允許有微量變形sb力單位壓陷球面所承受壓222MPadDDDFHBNDP2294資料受力到了屈服點 ，就開場表現(xiàn)出塑性。 表示了資料抗塑變的才干。而塑性的大小，即塑變的才干那么用 或 表示。塑性是單位長度的資料所能提供的最大不可逆變形量。ss0ll202ddAA1定義：物體受力變形，除去外力后能自行復(fù)原的才干，即彈性是抗變形的才干。2E值表示彈性大小，是資料屬性，但隨溫度變化而變化。沖擊功：沖擊韌性：)(21mNHHGAkSAakk 破壞過程：受擊裂紋擴展斷裂 1定義：單位缺口截面所能接受的極限沖擊功?；蛘哒f：韌性是資料在外加動載荷

7、突擊時的一種及時而迅速塑性變形的才干。2韌性高，塑性高，塑是韌的根底。 但塑性高，韌性不一定高。因靜載下能緩慢塑變的資料不一定在動載下能迅速塑變。 化學(xué)性能指資料在所處介質(zhì)中的化學(xué)穩(wěn)定性，主要指耐腐蝕性和抗氧化性。金屬的腐蝕景象很復(fù)雜。 碳鋼不耐稀硫酸，而耐濃硫酸； 鉛不耐濃硫酸，而耐稀硫酸； 不銹鋼不耐濃硝酸，而耐稀硝酸; 由于金屬外表組織構(gòu)造由于金屬外表組織構(gòu)造不均，左邊一對電化學(xué)不均，左邊一對電化學(xué)反響分別在金屬外表的反響分別在金屬外表的不同區(qū)域進展。不同區(qū)域進展。滲碳體滲碳體電負性較小，電負性較小， 內(nèi)部得內(nèi)部得e外表放外表放e。鐵素體鐵素體電負性較大，內(nèi)部電負性較大，內(nèi)部供供e外表放

8、外表放Fe。電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕 指金屬與電解質(zhì)溶液間產(chǎn)生電指金屬與電解質(zhì)溶液間產(chǎn)生電化學(xué)作用而引起的破壞。其特點是在腐蝕化學(xué)作用而引起的破壞。其特點是在腐蝕過程中有電流產(chǎn)生，且是點腐蝕。過程中有電流產(chǎn)生，且是點腐蝕。兩種相互接觸的不同金屬浸在腐蝕性介質(zhì)兩種相互接觸的不同金屬浸在腐蝕性介質(zhì)中，由于存在電位差，其中一種電位較負中，由于存在電位差，其中一種電位較負的金屬往往會蒙受腐蝕，這叫電偶腐蝕。的金屬往往會蒙受腐蝕，這叫電偶腐蝕。防護的方法是墊絕緣片，叫防護的方法是墊絕緣片，叫“斷橋。斷橋。 金屬遇到枯燥氣體或非電解質(zhì)溶液發(fā)生化金屬遇到枯燥氣體或非電解質(zhì)溶液發(fā)生化學(xué)作用所引起的腐蝕叫化學(xué)腐蝕。

9、學(xué)作用所引起的腐蝕叫化學(xué)腐蝕。 其特點是在腐蝕過程中無電流產(chǎn)生，且是其特點是在腐蝕過程中無電流產(chǎn)生，且是面腐蝕。有的能構(gòu)成穩(wěn)定的面腐蝕。有的能構(gòu)成穩(wěn)定的“鈍化膜鈍化膜問答題：問答題：電化學(xué)腐蝕與化學(xué)腐蝕的主要區(qū)別？電化學(xué)腐蝕與化學(xué)腐蝕的主要區(qū)別？ 什么是鋼？什么是鋼？l鋼和鑄鐵是由鋼和鑄鐵是由95%以上的鐵和以上的鐵和0.05-4%的的碳以及碳以及1%左右的其他雜質(zhì)元素所組成，因左右的其他雜質(zhì)元素所組成，因此，鋼和鑄鐵又稱此，鋼和鑄鐵又稱“鐵碳合金。鐵碳合金。普通來說普通來說:含碳量含碳量 2%的稱為鑄鐵。的稱為鑄鐵。 2.2.1.1金屬的組織與構(gòu)造金屬的組織與構(gòu)造 晶胞：將代表原子振動中心的

10、點用直線銜接起來晶胞：將代表原子振動中心的點用直線銜接起來 構(gòu)成一個空間格子，稱為晶胞。構(gòu)成一個空間格子，稱為晶胞。 晶格：由晶胞在空間反復(fù)堆積而成的。 晶界：多晶體的晶粒與晶粒之間由于結(jié)晶晶界：多晶體的晶粒與晶粒之間由于結(jié)晶 方方 位不同而構(gòu)成的交界稱為晶界。位不同而構(gòu)成的交界稱為晶界。珠光體、萊氏體混合固溶體溶解化合珠光體、萊氏體混合固溶體溶解化合CFeCFe33珠光體、萊氏體混合固溶體溶解化合CFe31 固溶體：兩種或兩種以上元素在固態(tài)下互溶而 仍堅持溶劑晶格原來外形的物體。2 鐵素體：碳溶解在 中的固溶體。3 奧氏體：碳溶解在 中的固溶體。4 滲碳體：碳化鐵5 珠光體：是 和 組成的共

11、析混合物，含碳0.8%，含11%，又叫共析鋼。6 萊氏體：是 和 的共晶混合物，又叫共晶白口鐵。7 馬氏體：碳在 中過飽和的固溶體。 FeFeCFe3CFe3CFe3FeFeFe 純鐵相變點：910 C 高溫 低溫面心 體心無磁性 有磁性FeFe問答題： 純鐵有相變點，含碳的鐵有嗎？鐵、奧固溶體相變區(qū)：910727 C鑄鐵含碳量高于鋼，其強度為什么不如鋼？ FeCFe3鑄鐵中的碳，除了溶入固溶體 及化合物 外，還存在游離石墨，而石墨很軟，從而降低了強度。 以消除鋼的某些缺陷或改善某些性能為目的，將鋼加熱到一定溫度并堅持一段時間，然后以不同速度冷卻的一種操作。2.2.2.1 共析鋼過冷奧氏體等溫

12、轉(zhuǎn)變曲線 這個曲線又叫C型線，是熱處置的實際根據(jù)。 原子能分散晶格重整鐵重新分布碳Fe由于鐵已不能分散，碳也擴不快，故碳開場過飽和。原子都不能分散。因含碳過飽的 存有相當內(nèi)應(yīng)力，體心立方晶格被扭曲，故強、硬度好，塑、韌性差，發(fā)脆。3淬火：在冷介質(zhì)中降溫 目的：獲得馬氏體，提高硬度止變形目的：消除內(nèi)應(yīng)力，防正火：在空氣中降溫退火：隨爐或沙降溫)21)4回火：淬火后重新加熱再冷卻回火：淬火后重新加熱再冷卻分類溫度范圍作用低溫回火150-250 消除部分內(nèi)應(yīng)力（耐磨）中溫回火350-450 消除大半內(nèi)應(yīng)力（提高彈性）高溫回火500-650 消除內(nèi)應(yīng)力（提高塑、韌性，強度）思索題：思索題：為什么含碳量

13、小于為什么含碳量小于0.3%或大于或大于0.6%的鋼不的鋼不能做調(diào)質(zhì)鋼？能做調(diào)質(zhì)鋼？5調(diào)質(zhì)：淬火后高溫回火。調(diào)質(zhì)：淬火后高溫回火。含碳量低于0 .3%的鋼淬不硬。 含碳量高于0 .6%的鋼調(diào)不去內(nèi)應(yīng)力。2.2.3.1常存雜質(zhì)元素對鋼材性能的影響1、硫的影響-熱脆景象 硫以硫化鐵的形狀存在于鋼中。硫化鐵和鐵構(gòu)成低熔點化合物(985 )，而鋼材的熱加工溫度普通在1150-1200 以上，故當鋼材熱加工時，由于硫化鐵化合物的過早熔化而導(dǎo)致工件開裂，稱為熱脆。2、磷的影響-冷脆景象 磷雖能使鋼材的強度、硬度添加，但引起塑性、沖擊韌性顯著降低，特別是在低溫時，它使鋼材顯著變脆，稱之為冷脆。使鋼材的冷加工

14、及焊接性變壞。 3、錳的影響 錳是有益元素，脫氧、耗硫(MnS,m.p.1600 )。4、硅的影響 硅是有益元素，脫氧(SiO2)。5、氧的影響 氧是有害元素。以MnO、SiO2、FeO、Al2O3的高熔點顆粒方式存在于鋼中，破壞了鋼體的延續(xù)性，降低了其韌性和疲勞強度。稱為氧脆。6、氮的影響時效(氮脆)景象 氮是有害元素。鐵素體溶氮才干低，在加熱到200 時，會發(fā)生氮化物的析出，使鋼強度、硬度提高，塑性下降，在鋼液中參與Al、Ti生成AlN、TiN可固氮，消除時效。7、氫的影響白點(氫脆)景象 鋼由高溫奧氏體冷至低溫時，氫原子來不及分散到外表逸出，留在鋼中一些缺陷處，由原子態(tài)氫變成分子態(tài)氫，部

15、分產(chǎn)生幾百大氣壓的壓力，超越了鋼的強度極限，而在此處構(gòu)成白點裂紋源，這種很危險的景象叫“氫脆。1、按化學(xué)成分分類%10.%105.%5.%60. 0.%60. 025. 0.%25. 0.%04. 0.合金總量高合金鋼合金總量中合金鋼合金總量低合金鋼合金鋼含碳高碳鋼含碳中碳鋼含碳低碳鋼含碳工業(yè)純鐵碳素鋼%10.%105.%5.%60.0.%60.025.0.%25.0.%04.0.合金總量高合金鋼合金總量中合金鋼合金總量低合金鋼合金鋼含碳高碳鋼含碳中碳鋼含碳低碳鋼含碳工業(yè)純鐵碳素鋼 合金鋼又根據(jù)合金元素的種類分為錳鋼、鉻鋼、鉻鎳鋼等。其中，各合金元素作用見下表：合金元素種類作用Si耐H2SCr

16、耐腐Mn高強、高韌Ni耐腐、耐熱Mo耐H+Ti耐熱、防腐V耐熱、高塑2、按質(zhì)量分類%030. 0%040. 0%050. 0含量，含量均、優(yōu)質(zhì)鋼含量均、普碳鋼CuSPSP%025. 0%030. 0%030. 0%040. 0%050. 0含量，含量均、高級優(yōu)質(zhì)鋼含量，含量均、優(yōu)質(zhì)鋼含量均、普通鋼CuSPCuSPSP1.GB700-88以屈服極限值區(qū)分普通鋼為五種： Q195、Q215、Q235、Q255、Q275。2.再按質(zhì)量分四級：A不做沖擊實驗； B做沖擊實驗，V型缺口； C、D做焊接構(gòu)造等更多質(zhì)檢。3.又按脫氧方法不同分四種： F沸騰鋼，冶煉過程中和弱脫氧劑Mn脫氧； Z鎮(zhèn)靜鋼，參與強脫氧劑Al，脫氧完全； b半鎮(zhèn)靜鋼； TZ特殊鎮(zhèn)靜鋼。1.以含碳量的萬分之幾編號，取兩位數(shù)。2.假設(shè)含錳量較高，鋼號中將標有Mn元素。例如：30Mn30代表平均含碳量為0.3%，標出Mn表示含錳量較高，達0.71.0%。1.在優(yōu)質(zhì)鋼的末尾加“A，例：30MnA。2.特種鋼： g鍋爐用鋼； R容器用鋼； Hp 氣瓶用鋼。例：20g、16