第一章 化工設(shè)備材料及其選擇

1、Q235AFQ345R16MnRHT250QT400-18ZG20Cr13T2T3H80聚乙烯塑料聚乙烯塑料聚四氟乙烯聚四氟乙烯塑料塑料第第1 1章章 化工設(shè)備材料及其選擇化工設(shè)備材料及其選擇教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容1.1、化工設(shè)備概述、化工設(shè)備概述1.2、材料的性能、材料的性能1.3、金屬材料的分類與牌號、金屬材料的分類與牌號1.4、碳鋼與鑄鐵、碳鋼與鑄鐵1.5、低合金鋼、低合金鋼1.8、化工設(shè)備防腐及防腐措施、化工設(shè)備防腐及防腐措施1.9、化工設(shè)備選材的原則、化工設(shè)備選材的原則1.6、有色金屬材料與非金屬、有色金屬材料與非金屬1.7、非金屬材料、非金屬材料按壓力分類按壓力分類:1. 1. 設(shè)備的分

2、類設(shè)備的分類內(nèi)壓容器內(nèi)壓容器低壓容器低壓容器(L) 0.1 P1.6MPa中壓容器中壓容器(M) 1.6 P10MPa高壓容器高壓容器(H) 10 P100MPa超高壓容器超高壓容器(U) P 100MPa外壓容器外壓容器容器容器1.1 概概 述述按溫度分類按溫度分類:容器容器高溫容器高溫容器：高溫容器指在壁溫達(dá)到材料蠕變溫度下高溫容器指在壁溫達(dá)到材料蠕變溫度下工作的容器。對碳素鋼或低合金鋼容器，溫度超過工作的容器。對碳素鋼或低合金鋼容器，溫度超過420，合金鋼超過，合金鋼超過450，奧氏體不銹鋼超過，奧氏體不銹鋼超過550。常溫容器常溫容器：-20 200 中溫容器中溫容器：溫度介于高溫與常

3、溫之間的容器：溫度介于高溫與常溫之間的容器低溫容器低溫容器淺冷容器淺冷容器： - 40 t - 20 深冷容器深冷容器： t - 40 1.1 概概 述述u有足夠的力學(xué)性能有足夠的力學(xué)性能u具有良好的加工性能具有良好的加工性能u具有良好的耐腐蝕性能具有良好的耐腐蝕性能u經(jīng)濟(jì)合算經(jīng)濟(jì)合算u其它各種性能符合設(shè)計要求其它各種性能符合設(shè)計要求2. 設(shè)備選材的基本要求設(shè)備選材的基本要求1.1 概概 述述第一章第一章 化工設(shè)備材料及其選擇化工設(shè)備材料及其選擇化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)61.2 材料的性能材料的性能1.2.1 力學(xué)性能力學(xué)性能在外力作用下不產(chǎn)生超過允許的變形或不被破壞的能力在外力作用下

4、不產(chǎn)生超過允許的變形或不被破壞的能力第一章第一章 化工設(shè)備材料及其選擇化工設(shè)備材料及其選擇化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)7脆性斷裂脆性斷裂韌性斷裂韌性斷裂1.2 材料的性能材料的性能應(yīng)力（應(yīng)力（ ）單位面積上所承受的力單位面積上所承受的力按照載荷（按照載荷（Load）作用的形式不同，應(yīng)力又可）作用的形式不同，應(yīng)力又可以分為以分為拉伸壓縮應(yīng)力拉伸壓縮應(yīng)力、彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力和和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。 當(dāng)材料在外力作用下不能產(chǎn)生位移時，它的幾當(dāng)材料在外力作用下不能產(chǎn)生位移時，它的幾何形狀和尺寸將發(fā)生變化，這種形變稱為何形狀和尺寸將發(fā)生變化，這種形變稱為應(yīng)變應(yīng)變。 1.2 材料的性能材料的性能第一章第一

5、章 化工設(shè)備材料及其選擇化工設(shè)備材料及其選擇化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)91. 強(qiáng)度強(qiáng)度 固體材料在外力作用下抵抗產(chǎn)生塑性變形和斷裂的特性固體材料在外力作用下抵抗產(chǎn)生塑性變形和斷裂的特性例如：例如： 容器爆裂；容器爆裂； 管道破裂管道破裂; 地腳螺栓拉斷地腳螺栓拉斷; 爐管爆裂；爐管爆裂；. 強(qiáng)度不夠！強(qiáng)度不夠！1.2 材料的性能材料的性能 材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線 彈性形變階段彈性形變階段 塑性形變階段塑性形變階段 屈服點屈服點（ s）：材料發(fā)生屈服時的應(yīng)力（：材料發(fā)生屈服時的應(yīng)力（ MPa ）屈服強(qiáng)度（屈服強(qiáng)度（Rel） 完全斷裂完全斷裂 脆性斷裂脆性斷裂 韌性斷裂韌性斷裂

6、 n屈服現(xiàn)象：金屬材料承受載荷作用，當(dāng)載荷不再增屈服現(xiàn)象：金屬材料承受載荷作用，當(dāng)載荷不再增加時，加時，仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性變形。仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性變形。1.2 材料的性能材料的性能（1）屈服強(qiáng)度（）屈服強(qiáng)度（Rel）0selFRS 試樣的原始橫截面積（試樣的原始橫截面積（m2）試件繼續(xù)伸長的最小載荷（試件繼續(xù)伸長的最小載荷（N）一些合金沒有明顯的屈服點，一些合金沒有明顯的屈服點，規(guī)定規(guī)定發(fā)生發(fā)生0.2%殘余變形時的應(yīng)力，作為殘余變形時的應(yīng)力，作為“條件屈服條件屈服點點”名義屈服強(qiáng)度名義屈服強(qiáng)度RP0.2（MPa）1.2 材料的性能材料的性能0.20.20pFRS 試樣的原始橫截面積（試樣的

7、原始橫截面積（m2）產(chǎn)生產(chǎn)生0.2%殘余伸長的載荷（殘余伸長的載荷（N）影響屈服點大小的因素影響屈服點大小的因素v內(nèi)在因素內(nèi)在因素v外在因素外在因素 結(jié)合鍵結(jié)合鍵 組織結(jié)構(gòu)組織結(jié)構(gòu) 原子本性原子本性 溫度：溫度升高，屈服點下降溫度：溫度升高，屈服點下降 應(yīng)變速率：應(yīng)變速率升高，屈服點升高應(yīng)變速率：應(yīng)變速率升高，屈服點升高 應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力狀態(tài)1.2 材料的性能材料的性能13（2）抗拉強(qiáng)度）抗拉強(qiáng)度(Rm)n金屬材料在受力過程中，金屬材料在受力過程中，發(fā)生斷裂所達(dá)到的最大應(yīng)力發(fā)生斷裂所達(dá)到的最大應(yīng)力值值，MPa。 （抗拉抗拉、抗壓、抗彎、抗剪切）、抗壓、抗彎、抗剪切） 是壓力容器設(shè)計是壓力容器設(shè)計常

8、用的性能指標(biāo)常用的性能指標(biāo)。1.2 材料的性能材料的性能n屈強(qiáng)比：屈強(qiáng)比：Rel / Rm0mmFRS 拉斷前試件承受的最大載荷（拉斷前試件承受的最大載荷（N）n屈強(qiáng)比越大，屈服點與抗拉強(qiáng)度愈接近，塑性儲備越屈強(qiáng)比越大，屈服點與抗拉強(qiáng)度愈接近，塑性儲備越小，這時有可能發(fā)生小，這時有可能發(fā)生脆性斷裂脆性斷裂；這類材料如木棒；這類材料如木棒n屈強(qiáng)比越小，屈服點愈小于抗拉強(qiáng)度，這時塑性儲備屈強(qiáng)比越小，屈服點愈小于抗拉強(qiáng)度，這時塑性儲備愈大，但材料的愈大，但材料的強(qiáng)度往往得不到充分的發(fā)揮強(qiáng)度往往得不到充分的發(fā)揮；這類材；這類材料如竹條。料如竹條。 因此，在工程上希望所選用的材料具有合適的因此，在工程上

9、希望所選用的材料具有合適的屈強(qiáng)比。屈強(qiáng)比。1.2 材料的性能材料的性能15（3） 蠕變極限（蠕變極限（Rnt）高溫高壓的蒸汽管道下?lián)献冃?；高溫高壓的蒸汽管道下?lián)献冃?；高溫高壓下法蘭及螺栓蠕變變形而泄漏；高溫高壓下法蘭及螺栓蠕變變形而泄漏；鉛絲在常溫下受重力作用而變長變細(xì)。鉛絲在常溫下受重力作用而變長變細(xì)。 1.2 材料的性能材料的性能“蠕變?nèi)渥儭爆F(xiàn)象現(xiàn)象：在高溫時，在一定的應(yīng)力下，應(yīng)變隨時：在高溫時，在一定的應(yīng)力下，應(yīng)變隨時間而增加的現(xiàn)象，或金屬在高溫和存在內(nèi)應(yīng)力情況下逐間而增加的現(xiàn)象，或金屬在高溫和存在內(nèi)應(yīng)力情況下逐漸產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象。漸產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象。蠕變極限蠕變極限Rnt （MPa

10、）：）： 材料在材料在高溫高溫下，抵抗發(fā)生緩慢塑性變形的下，抵抗發(fā)生緩慢塑性變形的能力能力16（4）持久強(qiáng)度（）持久強(qiáng)度（RDt ）在在給定溫度給定溫度下，促使材料經(jīng)過一定時間發(fā)生下，促使材料經(jīng)過一定時間發(fā)生斷裂的應(yīng)力斷裂的應(yīng)力1.2 材料的性能材料的性能材料抵抗斷裂的能力越大，在相同的材料抵抗斷裂的能力越大，在相同的條件下，能支持的時間越久。條件下，能支持的時間越久。規(guī)定規(guī)定：化工設(shè)備設(shè)計壽命一般為化工設(shè)備設(shè)計壽命一般為十十萬小時萬小時，所以用試件在十萬小時斷裂，所以用試件在十萬小時斷裂時的應(yīng)力作為持久強(qiáng)度。時的應(yīng)力作為持久強(qiáng)度。17（5）疲勞強(qiáng)度（）疲勞強(qiáng)度（R-1）n疲勞疲勞構(gòu)件或零件受

11、到大小和方向變化的交變載荷構(gòu)件或零件受到大小和方向變化的交變載荷作用，應(yīng)力遠(yuǎn)小于屈服點就斷裂的現(xiàn)象作用，應(yīng)力遠(yuǎn)小于屈服點就斷裂的現(xiàn)象1.2 材料的性能材料的性能影響因素：合金成分、表面狀態(tài)、組織結(jié)構(gòu)、夾雜物的多少影響因素：合金成分、表面狀態(tài)、組織結(jié)構(gòu)、夾雜物的多少與分布狀況、應(yīng)力集中情況。與分布狀況、應(yīng)力集中情況。n “疲勞極限疲勞極限” （MPa）構(gòu)件或零件構(gòu)件或零件在交變載荷作用下不致斷裂的最大應(yīng)力。在交變載荷作用下不致斷裂的最大應(yīng)力。n如：如： 頻繁開、停車頻繁開、停車容器內(nèi)壓力或溫度波動；容器內(nèi)壓力或溫度波動； 活塞式壓縮機(jī)壓縮氣體活塞式壓縮機(jī)壓縮氣體容器及管道內(nèi)壓力波動；容器及管道內(nèi)

12、壓力波動； 離心泵頻繁開停機(jī)或震動離心泵頻繁開停機(jī)或震動泵軸受力成交變式。泵軸受力成交變式。 在外力作用下產(chǎn)生塑性變形而不被破壞的能力在外力作用下產(chǎn)生塑性變形而不被破壞的能力2、塑性塑性1.2 材料的性能材料的性能鍛件裂紋; 卷板裂紋; 焊縫熱影響區(qū)裂紋n試樣受力拉斷后，總伸長的長度試樣受力拉斷后，總伸長的長度與原始長度之比的百分率與原始長度之比的百分率(1)(1)斷后伸長率（斷后伸長率（A A）00100%uLLAL 斷后伸長率愈大，材料的塑性愈好斷后伸長率愈大，材料的塑性愈好； 試樣的總伸長為均勻伸長與局部縮頸伸長，故試樣的總伸長為均勻伸長與局部縮頸伸長，故A與試樣尺寸有關(guān)。與試樣尺寸有關(guān)

13、。1.2 材料的性能材料的性能Lu-室溫下將斷后的兩部分試樣緊密地對接在室溫下將斷后的兩部分試樣緊密地對接在一起，保證兩部分的軸線位于同一條直線上，一起，保證兩部分的軸線位于同一條直線上，測量試樣斷裂后的標(biāo)距，測量試樣斷裂后的標(biāo)距，mmL0-室溫下施力前的試樣標(biāo)距室溫下施力前的試樣標(biāo)距Lu-L0-試樣斷后標(biāo)距的殘余伸長，即斷后試件試樣斷后標(biāo)距的殘余伸長，即斷后試件的絕對伸長，的絕對伸長，mmn試樣受力拉斷后，斷面縮小的面積與原始截面面積之比的百分率試樣受力拉斷后，斷面縮小的面積與原始截面面積之比的百分率（2）斷面收縮率（）斷面收縮率（Z） 斷面收縮率愈大，塑性愈好斷面收縮率愈大，塑性愈好； 由

14、于斷面收縮率與材料尺寸無關(guān)，故它能更加可靠地反映出材由于斷面收縮率與材料尺寸無關(guān)，故它能更加可靠地反映出材料塑性的變化。料塑性的變化。00100%uSSZS Su-試樣斷裂后的最小橫截面積，試樣斷裂后的最小橫截面積，mm2S0-試樣的原始橫截面積，試樣的原始橫截面積，mm2如：如：純鐵的延伸率為純鐵的延伸率為50%， 20R的的Z5不小于不小于25% ； 16MnR的的Z5不小于不小于21%； 1Cr18Ni9Ti的的Z5不小于不小于40%。1.2 材料的性能材料的性能21（3）冷彎性能）冷彎性能-是鋼材塑性指標(biāo)和冶金質(zhì)量的是鋼材塑性指標(biāo)和冶金質(zhì)量的綜合指標(biāo)綜合指標(biāo)。 室溫下對試板以一定的內(nèi)半

15、徑（室溫下對試板以一定的內(nèi)半徑（R=0.53板厚板厚）進(jìn)行彎曲進(jìn)行彎曲，是否出現(xiàn)裂紋或起層是否出現(xiàn)裂紋或起層。在試樣被彎曲受拉伸在試樣被彎曲受拉伸面出現(xiàn)第一條裂紋前面出現(xiàn)第一條裂紋前, ,金屬材料的變形越大金屬材料的變形越大, ,塑性越好塑性越好. .1.2 材料的性能材料的性能22塑性指標(biāo)的實際意義：塑性指標(biāo)的實際意義：n便于成型加工和焊接。如彎卷、鍛壓、冷便于成型加工和焊接。如彎卷、鍛壓、冷沖、焊接等；沖、焊接等；n使構(gòu)件在承載后由于變形而避免發(fā)生斷裂。使構(gòu)件在承載后由于變形而避免發(fā)生斷裂。壓力容器及其零件都需要具備這個性質(zhì)壓力容器及其零件都需要具備這個性質(zhì)。1.2 材料的性能材料的性能2

16、33、硬度、硬度n金屬材料表面抵抗其它硬物壓入的能力金屬材料表面抵抗其它硬物壓入的能力 n硬度高材料強(qiáng)度也高，耐磨性較好硬度高材料強(qiáng)度也高，耐磨性較好； 綜合性能指標(biāo)綜合性能指標(biāo)1.2 材料的性能材料的性能 常用硬度指標(biāo)：常用硬度指標(biāo)： 布氏硬度（布氏硬度（HBW 洛氏硬度（洛氏硬度（HRA、HRB、HRC) 維氏硬度（維氏硬度（HV)等等布氏硬度布氏硬度HBW （始于（始于1900年，歷史悠久）年，歷史悠久）n由于測量壓痕深度由于測量壓痕深度t困難，困難，因此一般測壓痕直徑因此一般測壓痕直徑d。 2220.1020.102FFHBWAD DDd F載荷，載荷，ND硬質(zhì)合金球直徑，硬質(zhì)合金球直

17、徑，mmA壓痕表面積，壓痕表面積，mm2d壓痕直徑，壓痕直徑，mm 2212AD DDd 1.2 材料的性能材料的性能n優(yōu)點優(yōu)點布氏硬度的特點布氏硬度的特點 因為其壓痕面積大，能反映材料的綜合性能指標(biāo)，因而代表性因為其壓痕面積大，能反映材料的綜合性能指標(biāo)，因而代表性全面；全面； 試驗數(shù)據(jù)穩(wěn)定；試驗數(shù)據(jù)穩(wěn)定； 比較準(zhǔn)確，用途很廣；比較準(zhǔn)確，用途很廣； 試驗數(shù)據(jù)可以從小達(dá)到統(tǒng)一起來（用大球與小球測得的數(shù)據(jù)具試驗數(shù)據(jù)可以從小達(dá)到統(tǒng)一起來（用大球與小球測得的數(shù)據(jù)具有可比性）。有可比性）。 缺點缺點 鋼球本身變形問題；鋼球本身變形問題； 因壓痕大，可能使薄件材料受到破壞，因此不宜用于薄件試驗。因壓痕大，

18、可能使薄件材料受到破壞，因此不宜用于薄件試驗。1.2 材料的性能材料的性能壓頭分為兩種：壓頭分為兩種：洛氏硬度洛氏硬度HR （始于（始于1919年）年）硬質(zhì)壓頭：頂角為硬質(zhì)壓頭：頂角為120o的金剛石圓錐體，適用于鋼材；的金剛石圓錐體，適用于鋼材；軟質(zhì)壓頭：直徑為軟質(zhì)壓頭：直徑為1.5875mm、3.175mm的鋼球，適用于有色金屬。的鋼球，適用于有色金屬。優(yōu)點：優(yōu)點： 不存在壓頭變形問題（兩種壓頭適用于不同的材料）；不存在壓頭變形問題（兩種壓頭適用于不同的材料）； 壓痕小，不傷工件表面；壓痕小，不傷工件表面； 操作迅速，效率高。操作迅速，效率高。缺點：缺點：不同硬度級測得的硬度數(shù)據(jù)不能從小到

19、大統(tǒng)一起來不同硬度級測得的硬度數(shù)據(jù)不能從小到大統(tǒng)一起來。1.2 材料的性能材料的性能)原理類似于布氏硬度，而壓頭為錐面夾角為原理類似于布氏硬度，而壓頭為錐面夾角為136o的四方角錐體，由金剛石制成；的四方角錐體，由金剛石制成；維氏硬度維氏硬度HV （始于（始于1925年）年）)優(yōu)點：優(yōu)點： 因為四方角錐壓頭，當(dāng)負(fù)荷改變時，壓入角不變，因此負(fù)荷因為四方角錐壓頭，當(dāng)負(fù)荷改變時，壓入角不變，因此負(fù)荷可以任意選擇（最大優(yōu)點）；可以任意選擇（最大優(yōu)點）； 通過維氏硬度試驗得到的硬度值和通過布氏硬度試驗得到的通過維氏硬度試驗得到的硬度值和通過布氏硬度試驗得到的硬度值完全相等；硬度值完全相等； 試驗數(shù)據(jù)可以

20、從小到大統(tǒng)一起來；試驗數(shù)據(jù)可以從小到大統(tǒng)一起來； 精度極高。精度極高。)缺點：缺點：效率較低。效率較低。1.2 材料的性能材料的性能284、沖擊功（、沖擊功（KV2） 材料在外加動載荷作用下的一種吸收機(jī)械能，迅速材料在外加動載荷作用下的一種吸收機(jī)械能，迅速塑性變形，抵抗斷裂的能力。塑性變形，抵抗斷裂的能力。1.2 材料的性能材料的性能29n擺錘沖斷試樣所失去的位能為擺錘沖斷試樣所失去的位能為沖擊功沖擊功（試件所吸收的（試件所吸收的功）：功）： KV2 =G(H1-H2) 焦耳焦耳！吸收功的高低取決于！吸收功的高低取決于 材料能否迅速塑性變形的能力。材料能否迅速塑性變形的能力。 沖擊韌性值的試驗

21、確定沖擊韌性值的試驗確定n沖擊韌度沖擊韌度301.2 材料的性能材料的性能2kKVF (J/cm2)沖擊試樣缺口底部單位橫截面積上的沖擊吸收功沖擊試樣缺口底部單位橫截面積上的沖擊吸收功缺口形狀n試樣的缺口應(yīng)背向擺錘刀口；試樣的缺口應(yīng)背向擺錘刀口；n缺口形狀：梅氏、夏氏；缺口形狀：梅氏、夏氏； 韌性是材料在外加動載荷突然襲擊時的及時和迅速塑性變形的韌性是材料在外加動載荷突然襲擊時的及時和迅速塑性變形的能力能力； 韌性高，塑性較好；但塑性好，韌性不一定高。韌性高，塑性較好；但塑性好，韌性不一定高。 靜載荷下能夠緩慢塑性變形的材料，在動載荷下不一定能迅速靜載荷下能夠緩慢塑性變形的材料，在動載荷下不一

22、定能迅速塑性變形塑性變形。1.2 材料的性能材料的性能325、缺口敏感性、缺口敏感性在帶有一定應(yīng)力集中的在帶有一定應(yīng)力集中的缺口缺口條件下，材料抵抗裂紋條件下，材料抵抗裂紋擴(kuò)展的能力擴(kuò)展的能力。 韌性范疇韌性范疇靜載荷下抵抗裂紋擴(kuò)展的性能靜載荷下抵抗裂紋擴(kuò)展的性能。 沖擊韌性？沖擊韌性？是動載荷作用下抵抗裂紋擴(kuò)展的能力。是動載荷作用下抵抗裂紋擴(kuò)展的能力。1.2 材料的性能材料的性能331.2.2 物理性能物理性能密度，熔點，線膨脹系數(shù)，導(dǎo)熱系數(shù)，比熱容，電阻率，密度，熔點，線膨脹系數(shù)，導(dǎo)熱系數(shù)，比熱容，電阻率，磁導(dǎo)率，彈性模量，泊松比等。磁導(dǎo)率，彈性模量，泊松比等。1.2 材料的性能材料的性能

23、化工設(shè)備設(shè)計與制造主要考慮的物理性能化工設(shè)備設(shè)計與制造主要考慮的物理性能：1.線膨脹系數(shù)線膨脹系數(shù)異種鋼焊接異種鋼焊接收縮率不同，引起變形或損壞；收縮率不同，引起變形或損壞； 復(fù)合鋼板（如不銹鋼與碳鋼復(fù)合鋼板（如不銹鋼與碳鋼)熱變性不同熱變性不同,容器殼體將會？容器殼體將會？ 設(shè)備襯里（如碳鋼殼體內(nèi)噴涂鋁）設(shè)備襯里（如碳鋼殼體內(nèi)噴涂鋁）熱變性不同時？熱變性不同時？ 固定管板式換熱器的管子與殼體固定管板式換熱器的管子與殼體線膨脹量相差過大，將會？線膨脹量相差過大，將會？ 碳鋼表面電鍍一層銅碳鋼表面電鍍一層銅升溫后會？升溫后會？1llt mm/（mm ）試件伸長量試件伸長量 mm試件原始長度試件原

24、始長度 mm溫度差溫度差 342.彈性模量彈性模量E與與泊松比泊松比彈性模量彈性模量E E：金屬材料對彈性變形抗力的指標(biāo)，金屬材料對彈性變形抗力的指標(biāo)，是衡量是衡量材料產(chǎn)生彈性變形難易程度的。材料產(chǎn)生彈性變形難易程度的。( (隨著溫度升高而降隨著溫度升高而降低低) )1.2 材料的性能材料的性能E泊松比泊松比：拉伸試件的單位橫向收縮與單位縱向伸長之拉伸試件的單位橫向收縮與單位縱向伸長之比比 各種鋼材近乎為各種鋼材近乎為 =0.3351.2.3 化學(xué)性能化學(xué)性能金屬材料所處介質(zhì)中的化學(xué)穩(wěn)定性，即是否會與介金屬材料所處介質(zhì)中的化學(xué)穩(wěn)定性，即是否會與介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生腐蝕。質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電

25、化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生腐蝕。主要考慮的化學(xué)性能：主要考慮的化學(xué)性能：1.耐腐蝕性耐腐蝕性對介質(zhì)侵蝕的抵抗能力；對介質(zhì)侵蝕的抵抗能力；2.抗氧化性抗氧化性在熱加工的高溫條件下抵抗氧化性介質(zhì)在熱加工的高溫條件下抵抗氧化性介質(zhì)氧化的能力。氧化性介質(zhì)如水蒸氣、氧化的能力。氧化性介質(zhì)如水蒸氣、CO2 、SO2等。等。 熱加工熱加工如熱卷，鍛造，焊接，熱處理，熱沖壓，鑄造等等。如熱卷，鍛造，焊接，熱處理，熱沖壓，鑄造等等。1.2 材料的性能材料的性能P11 表表1-5361.2.4.加工工藝性能加工工藝性能n指在保證加工質(zhì)量的前提下，加工過程的難易程度指在保證加工質(zhì)量的前提下，加工過程的難易程度.n可焊性能可焊性

26、能母材及焊劑熔融狀態(tài)的流動性、凝固收母材及焊劑熔融狀態(tài)的流動性、凝固收縮率、熱塑性等；縮率、熱塑性等；n鑄造性能鑄造性能流動性、凝固收縮率等；流動性、凝固收縮率等；n可鍛性能可鍛性能抗熱裂性、抗氧化性、熱塑性等；抗熱裂性、抗氧化性、熱塑性等；n切削加工性能切削加工性能n熱處理性能熱處理性能1.2 材料的性能材料的性能 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1.黑色金屬黑色金屬 Fe Cr Mn及其合金的統(tǒng)稱及其合金的統(tǒng)稱1）生鐵）生鐵 碳含量（碳含量（2.11 6.67%） 用途用途 鑄造生鐵（鑄鐵）鑄造生鐵（鑄鐵） 白口鑄鐵白口鑄鐵灰口鑄鐵灰口鑄鐵可鍛鑄鐵可鍛鑄

27、鐵球墨鑄鐵球墨鑄鐵特種鑄鐵特種鑄鐵煉鋼生鐵（生鐵）煉鋼生鐵（生鐵） 普通生鐵普通生鐵合金生鐵合金生鐵38 1.3 金屬材料的分類及牌號金屬材料的分類及牌號按品質(zhì)分類按品質(zhì)分類普通鋼普通鋼（P0.04% S0.04%） 優(yōu)質(zhì)鋼優(yōu)質(zhì)鋼（P、S 0.035% ） 高級優(yōu)質(zhì)鋼高級優(yōu)質(zhì)鋼 P0.03% S0.04% 特級優(yōu)質(zhì)鋼特級優(yōu)質(zhì)鋼 P0.025% S0.02% 2）鋼）鋼 碳含量（碳含量（723 時，奧氏體才存在時，奧氏體才存在 1.4 碳鋼與鑄鐵碳鋼與鑄鐵52鐵碳關(guān)系之二：鐵碳關(guān)系之二：化合態(tài)化合態(tài) C+Fe Fe3C Fe3C 稱為稱為滲碳體滲碳體性能特點性能特點:.硬、脆，塑性幾乎為硬、脆，

28、塑性幾乎為0；.在一定條件下可以分解在一定條件下可以分解（3）滲碳體（）滲碳體（C）碳碳+鐵。鐵。滲碳體的作用滲碳體的作用：少量滲碳體散布在鐵素鐵中（總含：少量滲碳體散布在鐵素鐵中（總含C量量2%）成為碳素鋼。提高了強(qiáng)度和硬度，可軋制成成為碳素鋼。提高了強(qiáng)度和硬度，可軋制成鋼材。鋼材。1.4 碳鋼與鑄鐵碳鋼與鑄鐵53 鐵碳合金中鐵碳合金中含碳量含碳量2%時，部分碳以時，部分碳以石墨形式石墨形式存在于其中，即所謂存在于其中，即所謂鑄鐵鑄鐵。組織結(jié)構(gòu)特點組織結(jié)構(gòu)特點性能特點：性能特點：石墨性軟、強(qiáng)度極低，石墨性軟、強(qiáng)度極低，相當(dāng)于鑄鐵中存在許多孔洞。相當(dāng)于鑄鐵中存在許多孔洞。 鐵碳關(guān)系之三鐵碳關(guān)系

29、之三游離態(tài)游離態(tài) 1.4 碳鋼與鑄鐵碳鋼與鑄鐵54（4）珠光體（）珠光體（P）鐵素體和滲碳體兩者的機(jī)械混合物鐵素體和滲碳體兩者的機(jī)械混合物性能特點性能特點:介于兩者之間，強(qiáng)度和硬度比介于兩者之間，強(qiáng)度和硬度比F高，塑性和高，塑性和韌性比韌性比F差，但比差，但比C好；好；性能特點性能特點: :具有較高的硬度具有較高的硬度（5）萊氏體（）萊氏體（L）珠光體和初次滲碳體的共晶混合物珠光體和初次滲碳體的共晶混合物1.4 碳鋼與鑄鐵碳鋼與鑄鐵55(6)馬氏體馬氏體(M)從高溫奧氏體急冷下來，得到碳原子在從高溫奧氏體急冷下來，得到碳原子在-Fe中過飽和中過飽和的固溶體。的固溶體。性能特點性能特點: :硬度

30、高硬度高 很脆很脆 不能承受沖擊載荷不能承受沖擊載荷 1.4 碳鋼與鑄鐵碳鋼與鑄鐵561.4.2 鐵碳合金狀態(tài)圖（鐵碳合金狀態(tài)圖（鐵鈦合金相圖鐵鈦合金相圖）共共析析鋼鋼亞亞共共析析鋼鋼過過共共析析鋼鋼鑄鐵鑄鐵1.碳鋼在常溫下的碳鋼在常溫下的組織組織2.臨界點及其意義臨界點及其意義(1)A1（PSK線線）(2)A3（GS線線） (3) Acm （ES線）線）(4) ACD（液相線）（液相線） (5)AECF （固相線（固相線） P21 表表1-111.4 碳鋼與鑄鐵碳鋼與鑄鐵n塑性、韌性逐漸減小塑性、韌性逐漸減小n硬度逐漸增大硬度逐漸增大n強(qiáng)度先增后減強(qiáng)度先增后減571.4 碳鋼與鑄鐵碳鋼與鑄鐵

31、58 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1）錳錳(Mn) 有益元素有益元素 來源來源在冶煉過程中加入錳鐵在冶煉過程中加入錳鐵 作用作用鋼材中錳含量高于鋼材中錳含量高于0.8%時，即為合金元素存在，時，即為合金元素存在，可溶于可溶于F中中提高強(qiáng)度提高強(qiáng)度 2）硫硫(S) 有害元素！有害元素！ n來源來源礦石和焦炭礦石和焦炭n存在形式：存在形式：FeSn作用作用FeS 的熔點低于鋼材熱加工開始溫度，的熔點低于鋼材熱加工開始溫度， 它過早熔化，導(dǎo)致工件開裂，稱為它過早熔化，導(dǎo)致工件開裂，稱為熱脆性熱脆性。 1.4 碳鋼與鑄鐵碳鋼與鑄鐵n 3）硅硅(Si) 有益元素有益元素

32、來源來源冶煉冶煉 作用作用以脫氧化物以脫氧化物SiO2的形式存在的形式存在 可溶于可溶于F中，提高強(qiáng)度、硬度中，提高強(qiáng)度、硬度59 4) 磷磷(P)n來源來源礦石礦石n作用作用溶于鐵素體，使鋼材常溫下脆性增加，塑性、溶于鐵素體，使鋼材常溫下脆性增加，塑性、韌性下降，即所謂韌性下降，即所謂“冷脆性冷脆性”。有害元素！有害元素！1.4 碳鋼與鑄鐵碳鋼與鑄鐵605）氫）氫(H) 有害元素！有害元素！ 來源來源鋼由高溫奧氏體冷至常溫時，氫的溶解度降鋼由高溫奧氏體冷至常溫時，氫的溶解度降低，來不及到鋼的表面逸出而積聚，并產(chǎn)生高壓力，低，來不及到鋼的表面逸出而積聚，并產(chǎn)生高壓力，在鋼材內(nèi)產(chǎn)生在鋼材內(nèi)產(chǎn)生“

33、白點白點”。 “白點白點”裂紋源裂紋源 n（6）氮（）氮（N）n鋼中有過量的氮，加熱到一定的溫度時會析出，稱為鋼中有過量的氮，加熱到一定的溫度時會析出，稱為“時效時效”n作用作用硬度、強(qiáng)度提高，塑性下降。硬度、強(qiáng)度提高，塑性下降。n處理處理加入加入Al，Ti進(jìn)行固氮處理，形成進(jìn)行固氮處理，形成 AlN和和TiN1.4 碳鋼與鑄鐵碳鋼與鑄鐵n（7）氧（）氧（O）n以夾雜物、顆粒狀形式存在。以夾雜物、顆粒狀形式存在。n作用作用破壞連續(xù)性，降低沖擊性能，破壞連續(xù)性，降低沖擊性能，疲勞強(qiáng)度等。疲勞強(qiáng)度等。611.4 碳鋼與鑄鐵碳鋼與鑄鐵v 對碳鋼性能對碳鋼性能有利有利的元素的元素 錳錳(Mn)：弱氧化

34、劑，有脫氧和減輕硫的有害作用；：弱氧化劑，有脫氧和減輕硫的有害作用； 硅硅(Si)：有利于脫氧；：有利于脫氧； 絕大多數(shù)金屬元素：如鈦、鉻、鎳等。絕大多數(shù)金屬元素：如鈦、鉻、鎳等。v 對碳鋼性能對碳鋼性能有害有害的元素的元素 硫硫(S)：熱脆性：熱脆性 磷磷(P)：冷脆性：冷脆性 氧氧(O)：降低鋼的機(jī)械性能：降低鋼的機(jī)械性能 氮氮(N)：時效現(xiàn)象，使鋼的塑性降低：時效現(xiàn)象，使鋼的塑性降低 氫氫(H)：氫腐蝕：氫腐蝕1.4 碳鋼與鑄鐵碳鋼與鑄鐵63 1.4.4 鋼的熱處理鋼的熱處理工藝實例：工藝實例：縫紉用鋼針在火上燒，再慢慢冷下來后變軟；縫紉用鋼針在火上燒，再慢慢冷下來后變軟；建筑用鐵線用火

35、燒軟；建筑用鐵線用火燒軟；泵軸調(diào)質(zhì)泵軸調(diào)質(zhì)內(nèi)韌外硬；內(nèi)韌外硬；扁鏟淬火扁鏟淬火提高硬度和韌性提高硬度和韌性 ；容器焊后退火容器焊后退火消除內(nèi)應(yīng)力；消除內(nèi)應(yīng)力；1.4 碳鋼與鑄鐵碳鋼與鑄鐵金屬材料中的金相組織發(fā)生變化金屬材料中的金相組織發(fā)生變化 鋼鐵在固態(tài)下通過加熱、保溫和不同的冷卻方式。以鋼鐵在固態(tài)下通過加熱、保溫和不同的冷卻方式。以改變其組織，滿足不同要求的物理、化學(xué)和機(jī)械性能。改變其組織，滿足不同要求的物理、化學(xué)和機(jī)械性能。64緩慢加熱，保溫一定時間后緩慢加熱，保溫一定時間后 隨爐冷卻（曲線隨爐冷卻（曲線1） - 退火退火 空氣中冷卻（曲線空氣中冷卻（曲線2）-正火正火 作用：降低硬度，增

36、加塑性，改善機(jī)械性能；作用：降低硬度，增加塑性，改善機(jī)械性能； 使組織均勻化，消除內(nèi)應(yīng)力。使組織均勻化，消除內(nèi)應(yīng)力?！咀ⅰ考訜釡囟葹榕R界點（鋼的內(nèi)部組織發(fā)生轉(zhuǎn)變的溫度【注】加熱溫度為臨界點（鋼的內(nèi)部組織發(fā)生轉(zhuǎn)變的溫度) 以上以上3050。熱處理工藝曲線熱處理工藝曲線1 1、常規(guī)熱處理工藝、常規(guī)熱處理工藝1.4 碳鋼與鑄鐵碳鋼與鑄鐵656 淬火淬火：將鋼加熱到淬火溫度：將鋼加熱到淬火溫度臨界點以上臨界點以上3050 ，保溫，保溫一定時間后在一定時間后在淬火劑中冷卻淬火劑中冷卻以得到以得到馬氏體組織馬氏體組織熱處理工藝。熱處理工藝。 （曲線（曲線3 3）空氣空氣油油水水鹽水鹽水淬火劑淬火劑合金鋼合

37、金鋼碳鋼碳鋼1.4 碳鋼與鑄鐵碳鋼與鑄鐵6667 作用：作用：消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定組織，滿足技術(shù)要求。消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定組織，滿足技術(shù)要求。淬火淬火+ +高溫回火高溫回火 調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理 效果：強(qiáng)度、塑性、韌性均提高效果：強(qiáng)度、塑性、韌性均提高 。回火回火 淬火后再進(jìn)行一次較低溫度的加熱與冷卻淬火后再進(jìn)行一次較低溫度的加熱與冷卻回火回火低溫回火低溫回火（150150250 250 ）中溫回火中溫回火（3 35 50 050500 0 ）高溫回火高溫回火（5005006 65 50 0）1.4 碳鋼與鑄鐵碳鋼與鑄鐵682 2、化學(xué)熱處理、化學(xué)熱處理將零件放在化學(xué)介質(zhì)中進(jìn)行將零件放在化學(xué)介質(zhì)中進(jìn)行 加

38、熱加熱 保溫保溫 冷卻冷卻的過程的過程 使零件表面改性使零件表面改性方式：滲碳，滲氮，滲鉻，氰化等。方式：滲碳，滲氮，滲鉻，氰化等。1.4 碳鋼與鑄鐵碳鋼與鑄鐵69 1.4.5. 鑄鐵鑄鐵 鐵鐵 + (24.0%)碳碳 + Si、Mn、P、S 等雜質(zhì)等雜質(zhì)1）灰鑄鐵灰鑄鐵 如如 HT150-330, HT200-400 HT-灰鑄鐵灰鑄鐵 第第一一個數(shù)字個數(shù)字-抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度（MPa) 第第二二個數(shù)字個數(shù)字-抗彎強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度（MPa)特點：斷口呈灰色，石墨呈片狀；特點：斷口呈灰色，石墨呈片狀； 質(zhì)脆，耐磨，抗壓不抗拉，可鑄性好，易切削；質(zhì)脆，耐磨，抗壓不抗拉，可鑄性好，易切削； 吸音減振，某

39、些介質(zhì)中耐腐蝕性好。吸音減振，某些介質(zhì)中耐腐蝕性好。1.4 碳鋼與鑄鐵碳鋼與鑄鐵702）球墨鑄鐵）球墨鑄鐵特點：碳以球狀石墨存在，特點：碳以球狀石墨存在，可鑄性好，易切削；可鑄性好，易切削； 強(qiáng)度高，較好的塑性和韌性。強(qiáng)度高，較好的塑性和韌性。QT 450 - 10延伸率（延伸率（%）抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度(MPa)球墨鑄鐵球墨鑄鐵1.4 碳鋼與鑄鐵碳鋼與鑄鐵71 性能指標(biāo)性能指標(biāo)材料材料 sb(MPa) ss(MPa) d (%) ak(N.m/cm2) HBS(MPa) 45(正火）正火）61036016 5024.1 球墨鑄鐵球墨鑄鐵400900 25060021815301336 灰鑄鐵灰鑄

40、鐵150400 1427 4545號鋼、球墨鑄鐵、灰鑄鐵的機(jī)械性能比較號鋼、球墨鑄鐵、灰鑄鐵的機(jī)械性能比較1.4 碳鋼與鑄鐵碳鋼與鑄鐵723）高硅鑄鐵）高硅鑄鐵n如：如：STSi15R, STSi11Cu2CrR, STSi17R式中式中 ST-高硅耐蝕鑄鐵，高硅耐蝕鑄鐵， Si15-含硅含硅 15%左右，左右， Cu2-含銅含銅 2%左右左右 R -混合稀土元素（混合稀土元素（0.1%）。）。特點：特點：耐腐蝕性好；耐腐蝕性好； 質(zhì)硬、脆，較難機(jī)加工，一般采用鑄造；質(zhì)硬、脆，較難機(jī)加工，一般采用鑄造； 導(dǎo)熱性能差，膨脹系數(shù)大，受熱易裂。導(dǎo)熱性能差，膨脹系數(shù)大，受熱易裂。用途：制造耐腐蝕泵、閥

41、門、旋塞、冷卻排管、輔助用途：制造耐腐蝕泵、閥門、旋塞、冷卻排管、輔助陽極、管道配件等。陽極、管道配件等。1.4 碳鋼與鑄鐵碳鋼與鑄鐵731.5 低合金鋼低合金鋼1.5.1 合金元素對鋼性能的影響合金元素對鋼性能的影響為改善鋼材性能特意加入合金元素，以改變鋼材性質(zhì)。為改善鋼材性能特意加入合金元素，以改變鋼材性質(zhì)。鉻：耐腐蝕抗氧化；鉻：耐腐蝕抗氧化； 提高強(qiáng)度硬度和耐磨性；提高強(qiáng)度硬度和耐磨性； 降低鋼材的韌性和塑性。降低鋼材的韌性和塑性。錳：提高強(qiáng)度和低溫沖擊韌性。錳：提高強(qiáng)度和低溫沖擊韌性。鎳：提高淬透性，保持良好塑性和韌性；鎳：提高淬透性，保持良好塑性和韌性； 提高耐腐蝕性和低溫沖擊韌性；

42、提高耐腐蝕性和低溫沖擊韌性； 提高熱強(qiáng)性能。提高熱強(qiáng)性能。硅：提高強(qiáng)度、高溫疲勞強(qiáng)度、耐熱性、耐硅：提高強(qiáng)度、高溫疲勞強(qiáng)度、耐熱性、耐H2S腐蝕；腐蝕； 降低了塑性和沖擊韌性。降低了塑性和沖擊韌性。P26 表表1-1674 1. 成分特點：成分特點：由碳素鋼由碳素鋼+Si、Mn、Cu、 Ti、V、Nb等元素組成；等元素組成；含碳量均較低，含碳量均較低，0.2%；合金元素總含量合金元素總含量5% 。2. 相對于碳素鋼，其相對于碳素鋼，其性能特點性能特點：強(qiáng)度提高強(qiáng)度提高耐腐蝕性能提高耐腐蝕性能提高低溫性能提高低溫性能提高1.5.2 低合金鋼低合金鋼1.5 低合金鋼低合金鋼753.常用材料：板，管

43、，圓鋼等型材。常用材料：板，管，圓鋼等型材。4.用途：用途： 廣泛用于造船，壓力容器，橋梁，高壓鍋廣泛用于造船，壓力容器，橋梁，高壓鍋爐，汽車，礦山機(jī)械，農(nóng)業(yè)機(jī)械等。爐，汽車，礦山機(jī)械，農(nóng)業(yè)機(jī)械等。5.常用材料：常用材料： 16MnR、15MnVR、18MnMoNbR, 16MnDR、15CrMoR、14Cr1MoR.1.5 低合金鋼低合金鋼76 1.5.3 不銹耐酸鋼不銹耐酸鋼不銹不銹-耐大氣腐蝕耐大氣腐蝕耐酸耐酸-耐酸及強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的腐蝕耐酸及強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的腐蝕常用品種：常用品種：1）鉻不銹鋼）鉻不銹鋼-如如1Cr13、2Cr13、0Cr13等。等。第一個數(shù)字第一個數(shù)字-含碳量的含碳量的千

44、分?jǐn)?shù)千分?jǐn)?shù)； Cr13-含鉻含鉻13%組織成分：鉻固溶于鐵素體的晶格中形成固溶體組織成分：鉻固溶于鐵素體的晶格中形成固溶體“不銹不銹”的原因的原因： 在氧化性介質(zhì)中，鉻能生成一層穩(wěn)定而致密的在氧化性介質(zhì)中，鉻能生成一層穩(wěn)定而致密的氧氧化膜化膜，對鋼材起保護(hù)作用。，對鋼材起保護(hù)作用。1.5 低合金鋼低合金鋼77性能特點：性能特點：n 碳的作用碳的作用-與鉻生成碳化鉻與鉻生成碳化鉻(Cr23C6)，消耗大量的消耗大量的鉻。為保證耐腐蝕性能，不銹鋼中鉻。為保證耐腐蝕性能，不銹鋼中碳含量越低越好。碳含量越低越好。n 鉻的作用：鉻的作用： 能提高耐腐蝕性能能提高耐腐蝕性能。實際鉻不銹鋼的平均含鉻量。實際

45、鉻不銹鋼的平均含鉻量13%。 能提高鋼的淬透性，顯著提高鋼的強(qiáng)度、硬度和耐能提高鋼的淬透性，顯著提高鋼的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，而塑性、韌性降低。磨性，而塑性、韌性降低。n 用作受載荷大的耐蝕零件，如軸類，活塞桿、用作受載荷大的耐蝕零件，如軸類，活塞桿、螺栓、浮閥等螺栓、浮閥等。1.5 低合金鋼低合金鋼78 2）鉻鎳不銹鋼）鉻鎳不銹鋼n常用鉻鎳不銹鋼型號常用鉻鎳不銹鋼型號:0Cr18Ni9 0Cr18Ni10Ti 式中式中 0-含碳量的含碳量的千分?jǐn)?shù)千分?jǐn)?shù) Cr18-含鉻量含鉻量18%左右左右 Ni9-含鎳量含鎳量9%左右左右通常以鉻鎳平均含量通常以鉻鎳平均含量“18-8”標(biāo)志這種鋼。標(biāo)志這種鋼。

46、n組織特征組織特征：C、Cr、Ni固溶于奧氏體晶格中，是固溶于奧氏體晶格中，是單一單一的奧氏體組織的奧氏體組織。1.5 低合金鋼低合金鋼79 性能特點性能特點: 耐腐蝕性好耐腐蝕性好 Cr含量含量13%，表面形成，表面形成氧化膜氧化膜； 組織為組織為單一的奧氏體單一的奧氏體，在電解液中不能形成微電池，在電解液中不能形成微電池，避免了電化學(xué)腐蝕。避免了電化學(xué)腐蝕。 力學(xué)性能優(yōu)異力學(xué)性能優(yōu)異。 在在400850期間，碳生成碳化鉻在晶界析出，使期間，碳生成碳化鉻在晶界析出，使晶界附近貧鉻（鉻含量低于晶界附近貧鉻（鉻含量低于12%）導(dǎo)致）導(dǎo)致晶間腐蝕晶間腐蝕。 ！不能反復(fù)施焊，否則必須進(jìn)行熱處理！不能

47、反復(fù)施焊，否則必須進(jìn)行熱處理。 不耐氯離子腐蝕。不耐氯離子腐蝕。1.5 低合金鋼低合金鋼80 1.5.4 耐熱鋼耐熱鋼n 高溫環(huán)境高溫環(huán)境-原油加熱、裂解、催化等。如轉(zhuǎn)化原油加熱、裂解、催化等。如轉(zhuǎn)化爐爐管，工作溫度為爐爐管，工作溫度為650800。 碳鋼使用溫度一般在碳鋼使用溫度一般在400以下以下如如20鋼鋼 500時屈服點只有時屈服點只有50MPa,變得很軟，鋼中變得很軟，鋼中的的Fe3C分解出石墨碳分解出石墨碳（石墨化過程）（石墨化過程）；同時鋼表；同時鋼表面生成氧化皮，層層剝落。面生成氧化皮，層層剝落。 碳鋼在高溫下強(qiáng)度和抗氧化性均下降。碳鋼在高溫下強(qiáng)度和抗氧化性均下降。1.5 低合

48、金鋼低合金鋼81 高溫設(shè)備對材料的要求：高溫設(shè)備對材料的要求：化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性 抵抗高溫氣體（抵抗高溫氣體（O2、H2S、SO2 等等)腐蝕的能力。鋼的表面能生成致密的腐蝕的能力。鋼的表面能生成致密的氧化膜氧化膜?？寡趸摽寡趸摽垢邷匮趸?，強(qiáng)度不高?？垢邷匮趸?，強(qiáng)度不高。 Cr13SiAl、Cr25Ti、Cr25Ni12等。等。熱強(qiáng)性熱強(qiáng)性 抗抗高溫蠕變高溫蠕變能力能力 熱強(qiáng)鋼熱強(qiáng)鋼 抗蠕變，有一定抗氧化能力。抗蠕變，有一定抗氧化能力。 12CrMo、Cr5Mo、1Cr18Ni9Ti、Cr25Ni20等。等。1.5 低合金鋼低合金鋼82 Cr提高提高抗氧化抗氧化性，強(qiáng)化并穩(wěn)定金相組織。性

49、，強(qiáng)化并穩(wěn)定金相組織。 Mo提高提高高溫強(qiáng)度高溫強(qiáng)度，強(qiáng)化并穩(wěn)定金相組織，提高再結(jié)，強(qiáng)化并穩(wěn)定金相組織，提高再結(jié)晶溫度。晶溫度。 Ni形成形成奧氏體組織奧氏體組織，提高高溫強(qiáng)度和耐腐蝕性。，提高高溫強(qiáng)度和耐腐蝕性。 Ti穩(wěn)定金相組織，不銹鋼中能穩(wěn)定金相組織，不銹鋼中能減少鉻與碳的化合。減少鉻與碳的化合。 Al、Si提高提高高溫抗氧化性高溫抗氧化性，本身生成致密的氧化膜。，本身生成致密的氧化膜。各元素的作用各元素的作用：P30 表表1-181.5 低合金鋼低合金鋼831.5.5 低溫用鋼低溫用鋼n低溫環(huán)境低溫環(huán)境天然氣液化、空氣分離、潤滑油脫脂、天然氣液化、空氣分離、潤滑油脫脂、輕烴回收等。輕烴

50、回收等。n普通碳鋼在低溫下（普通碳鋼在低溫下（-20以下以下）變脆，沖擊韌性顯）變脆，沖擊韌性顯著下降。著下降。n 低溫用鋼的組織成分特點：低溫用鋼的組織成分特點：一般低溫（一般低溫（-40-20 )鋼鋼含含碳量很低的鐵素體碳量很低的鐵素體組組織，再加入適量的織，再加入適量的Mn、Al、Ti、Nb、Cu、V、N等等元素。元素。 如如 16MnDR、09MnNiDR深冷（深冷（-40以下以下)用鋼用鋼含含碳量低的奧氏體碳量低的奧氏體組織。組織。 如如 15Mn26Al4P31 表表1-191.5 低合金鋼低合金鋼841.5.3 鍋爐鋼和容器鋼鍋爐鋼和容器鋼1、工作環(huán)境、工作環(huán)境鍋爐：中溫或高溫；

51、中壓或高壓。鍋爐：中溫或高溫；中壓或高壓。容器：壓力；溫度；介質(zhì)腐蝕；操作特點。容器：壓力；溫度；介質(zhì)腐蝕；操作特點。2、對材質(zhì)要求、對材質(zhì)要求1）較高的強(qiáng)度）較高的強(qiáng)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）良好的焊接性能和其他工藝性能）良好的焊接性能和其他工藝性能5）良好的冶金質(zhì)量）良好的冶金質(zhì)量 P321.5 低合金鋼低合金鋼851.6 有色金屬材料有色金屬材料1.6.1 鋁及其合金鋁及其合金1、特性：、特性： 1）密度小，體輕；）密度小，體輕； 2）導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好，不產(chǎn)生火花；）導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好，不產(chǎn)生火花； 3）塑性高，強(qiáng)度低

52、；）塑性高，強(qiáng)度低； 4）易冷加工，可焊，可鑄；）易冷加工，可焊，可鑄； 5）耐低溫；）耐低溫； 6）一定的耐腐蝕性；）一定的耐腐蝕性； 7）不污染食物。不污染食物。(?)861）純鋁：高純鋁）純鋁：高純鋁L01、L02（濃硝酸設(shè)備）（濃硝酸設(shè)備） 工業(yè)純鋁工業(yè)純鋁L1、L2、L4（換熱器、塔、儲（換熱器、塔、儲罐、深冷設(shè)備等）罐、深冷設(shè)備等）2）鑄造鋁合金）鑄造鋁合金ZL（泵、閥門、離心機(jī)等）（泵、閥門、離心機(jī)等）3）防銹鋁合金）防銹鋁合金LF（深冷設(shè)備、分離塔等）（深冷設(shè)備、分離塔等） 鋁和鋁合金適合于低溫設(shè)備鋁和鋁合金適合于低溫設(shè)備!2、常用鋁材、常用鋁材1.6 有色金屬材料有色金屬材料

53、871.6.2 銅及其合金銅及其合金1、純銅（紫銅）、純銅（紫銅）特性：特性： 1）塑性好，導(dǎo)電性好，導(dǎo)熱好；）塑性好，導(dǎo)電性好，導(dǎo)熱好； 2）低溫下保持較高塑性和沖擊韌性；）低溫下保持較高塑性和沖擊韌性； 3）在干燥的空氣中穩(wěn)定，耐低濃度酸）在干燥的空氣中穩(wěn)定，耐低濃度酸(除硝酸除硝酸)。用場：深冷裝置；密封墊片。用場：深冷裝置；密封墊片。常用材料：常用材料：T2，T3，T4，TUP（用磷脫氧的無氧純銅）（用磷脫氧的無氧純銅）1.6 有色金屬材料有色金屬材料882、黃銅、黃銅銅與鋅的合金銅與鋅的合金特性：鑄造性能好；特性：鑄造性能好；較高的力學(xué)性能；較高的力學(xué)性能；易切削加工；易切削加工；可

54、焊接；耐蝕性較好；可焊接；耐蝕性較好；有應(yīng)力腐蝕開裂傾向。有應(yīng)力腐蝕開裂傾向。銅含量銅含量%代號代號常用材料：常用材料：H80、H68、H621.6 有色金屬材料有色金屬材料893、青銅、青銅銅與鋅以外的金屬組成的合金銅與鋅以外的金屬組成的合金常用材料：錫青銅（銅錫合金）常用材料：錫青銅（銅錫合金） 鑄造青銅用場較多鑄造青銅用場較多特點：良好的耐腐蝕性，耐磨性。特點：良好的耐腐蝕性，耐磨性。用場：泵殼，軸承，渦輪，閥門等。用場：泵殼，軸承，渦輪，閥門等。1.6 有色金屬材料有色金屬材料901.6.3 鈦及其合金鈦及其合金特點：特點：1）密度不大而強(qiáng)度高）密度不大而強(qiáng)度高 2）耐腐蝕性能近乎或超

55、過不銹鋼）耐腐蝕性能近乎或超過不銹鋼 3）耐熱）耐熱用場：航空工業(yè)用場：航空工業(yè) 化學(xué)工業(yè)化學(xué)工業(yè)1.6 有色金屬材料有色金屬材料1.6.3 鉛及其合金鉛及其合金特點：特點： 1）強(qiáng)度、硬度低、軟）強(qiáng)度、硬度低、軟 2）耐腐蝕性）耐腐蝕性 3）耐輻射）耐輻射用場：設(shè)備襯里用場：設(shè)備襯里911.6 有色金屬材料有色金屬材料921.7 非金屬材料非金屬材料1.7.1 無機(jī)非金屬材料無機(jī)非金屬材料1. 化工陶瓷化工陶瓷特點：特點：1）良好的耐腐蝕性能；）良好的耐腐蝕性能； 2）足夠的不透性、耐熱性；）足夠的不透性、耐熱性； 3）一定的機(jī)械強(qiáng)度；）一定的機(jī)械強(qiáng)度； 4）性脆易裂，導(dǎo)熱性差。）性脆易裂，

56、導(dǎo)熱性差。用場：化工陶瓷設(shè)備及管道、管件用場：化工陶瓷設(shè)備及管道、管件932、化工搪瓷、化工搪瓷含高硅的瓷釉經(jīng)含高硅的瓷釉經(jīng)900煅燒，密著在金屬胎表面而成煅燒，密著在金屬胎表面而成特點：特點： 1）優(yōu)良的耐腐蝕性能）優(yōu)良的耐腐蝕性能 2）優(yōu)良的電絕緣性能）優(yōu)良的電絕緣性能 3）易碎裂。）易碎裂。用場：搪瓷設(shè)備，如反應(yīng)釜、儲罐、換熱器、塔、閥門用場：搪瓷設(shè)備，如反應(yīng)釜、儲罐、換熱器、塔、閥門等。等。1.7 非金屬材料非金屬材料3、輝綠巖鑄石、輝綠巖鑄石94輝綠巖熔融后鑄成的輝綠巖熔融后鑄成的特點：特點：1）優(yōu)良的耐腐蝕性能（除氫氟酸、熔融堿）；）優(yōu)良的耐腐蝕性能（除氫氟酸、熔融堿）；（2）硬度

57、大；）硬度大；（3）脆性大，不受沖擊）脆性大，不受沖擊用場：設(shè)備襯里、管材。用場：設(shè)備襯里、管材。1.7 非金屬材料非金屬材料特點：特點：1）良好的耐腐蝕性能；）良好的耐腐蝕性能； 2）良好的耐熱性；）良好的耐熱性； 3）清潔、透明、阻力小、價格低）清潔、透明、阻力小、價格低 用場：管道、容器、反應(yīng)器、熱交換器等。用場：管道、容器、反應(yīng)器、熱交換器等。954、玻璃（硼玻璃、高鋁玻璃）、玻璃（硼玻璃、高鋁玻璃）1.7 非金屬材料非金屬材料961.7.2 有機(jī)非金屬材料有機(jī)非金屬材料1. 工程塑料工程塑料高分子合成樹脂高分子合成樹脂 + 填料填料提高力學(xué)性能提高力學(xué)性能 增塑劑增塑劑降低硬度和脆性

58、降低硬度和脆性 穩(wěn)定劑穩(wěn)定劑延緩老化延緩老化 固化劑固化劑加快固化速度加快固化速度特點：特點：1）良好的耐腐蝕性能）良好的耐腐蝕性能 2）一定的機(jī)械強(qiáng)度）一定的機(jī)械強(qiáng)度 3）密度不大）密度不大 4）價格較低）價格較低1.7 非金屬材料非金屬材料化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)聚四氟乙烯塑聚四氟乙烯塑料料聚乙烯塑料聚乙烯塑料硬聚氯乙烯塑硬聚氯乙烯塑料料玻璃鋼玻璃鋼1.7 非金屬材料非金屬材料982、涂料、涂料高分子膠體的混合物溶液高分子膠體的混合物溶液用途：設(shè)備防腐用途：設(shè)備防腐常用涂料：常用涂料：n防銹漆防銹漆n底漆底漆n大漆大漆n環(huán)氧樹脂漆環(huán)氧樹脂漆n酚醛樹脂漆酚醛樹脂漆1.7 非金屬材料非

59、金屬材料993、 不透性石墨不透性石墨各種樹脂侵汲石墨，消除孔隙而成。各種樹脂侵汲石墨，消除孔隙而成。特點：特點：1）較高的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的導(dǎo)熱性，熱膨）較高的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的導(dǎo)熱性，熱膨脹系數(shù)小，耐溫度急變性好；脹系數(shù)小，耐溫度急變性好； 2）不污染介質(zhì)；）不污染介質(zhì)； 3）加工性能好，相對密度?。唬┘庸ば阅芎?，相對密度??； 4）力學(xué)性能較低，性脆。）力學(xué)性能較低，性脆。用場：腐蝕性強(qiáng)的換熱器；泵，管道，機(jī)械密封環(huán)用場：腐蝕性強(qiáng)的換熱器；泵，管道，機(jī)械密封環(huán)1.7 非金屬材料非金屬材料1001.8 化工設(shè)備的腐蝕及防腐措施化工設(shè)備的腐蝕及防腐措施1.8.1 金屬的腐蝕金屬的腐蝕金屬與周圍

60、介質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而引起的破壞金屬與周圍介質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而引起的破壞分類：化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕分類：化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕1.8 化工設(shè)備的腐蝕及防腐措施化工設(shè)備的腐蝕及防腐措施1.金屬腐蝕的評定方法金屬腐蝕的評定方法1）質(zhì)量變化評定法）質(zhì)量變化評定法試驗測定試驗測定單位表面單位表面、單位時間單位時間腐蝕引起的腐蝕引起的質(zhì)量變化質(zhì)量變化量。量。式中：式中：K腐蝕速度，腐蝕速度，g/（m2.h） m0、m1試件腐蝕前后質(zhì)量，試件腐蝕前后質(zhì)量，g F試件與腐蝕介質(zhì)接觸的面積，試件與腐蝕介質(zhì)接觸的面積，m2 t腐蝕作用的時間，腐蝕作用的時間，h102 012mmgKmhF t 1