第一章國際經(jīng)濟(jì)學(xué)

第一篇化工設(shè)備材料本篇重點(diǎn)：

掌握金屬材料的基本特性（力學(xué)、物理、化學(xué)）掌握影響金屬材料性能的主要因素掌握金屬材料的分類了解化工設(shè)備對材料的基本要求

能正確進(jìn)行化工設(shè)備的材料的選擇第一章化工設(shè)備材料及其選擇第一節(jié)概述一、化工過程復(fù)雜性、苛刻性對材料提出的高要求溫度：化工設(shè)備用材，承受的溫度范圍極廣烴類原料的熱裂解1100℃～1300℃

烴類蒸汽轉(zhuǎn)化制備合成氨原料氣900℃

粉煤加壓氣化（加壓氣化爐）1100℃

原油常減壓分離370～420℃

重氫、重水、液氬的制備-253℃

核工業(yè)中液氦的制備-269℃壓力：化工設(shè)備用材承受的壓力范圍極廣

常見氨合成壓力15、26、32MPa

尿素合成24MPa

聚乙烯生產(chǎn)高壓聚乙烯100～250MPa

低壓聚乙烯3.5～10MPa

合成甲醇30MPa介質(zhì)：化工生產(chǎn)過程中所見介質(zhì)及性質(zhì)可謂無數(shù)

各類無機(jī)類的酸、堿、鹽→腐蝕有毒，有劇毒各類有機(jī)介質(zhì)→易燃、易爆、腐蝕、有毒、劇毒高壓、高溫蒸氣和其他氣體選材上經(jīng)?？紤]介質(zhì)性質(zhì)比考慮溫度、壓力更難。第二節(jié)材料的性能一、力學(xué)性能（機(jī)械性能）金屬材料在外載荷作用抵抗變形和破壞的能力。1、強(qiáng)度（MPa）：金屬在外力作用下，抵抗塑性變形和斷裂的能力，稱為強(qiáng)度（1）極限強(qiáng)度對于沒有明顯屈服的材料，工程上規(guī)定以產(chǎn)生永久變形為0.2%時(shí)應(yīng)力為屈服強(qiáng)度條件屈服強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度（2）屈服點(diǎn)產(chǎn)生斷裂最大應(yīng)力產(chǎn)生塑性變形最小應(yīng)力

ΔLF0課程的性質(zhì)、任務(wù)、特點(diǎn)課程的性質(zhì)、任務(wù)、特點(diǎn)（3）蠕變強(qiáng)度現(xiàn)象：高溫時(shí)，在一定的（不變的）應(yīng)力下，應(yīng)變隨時(shí)間增加的現(xiàn)象，或金屬在高溫和應(yīng)力作用下，逐漸產(chǎn)生塑性 變形的現(xiàn)象。蠕變曲線：即溫度、應(yīng)力一定時(shí)，應(yīng)變隨時(shí)間變化的曲線。

與溫度t（外因）的關(guān)系t↑↓在工程上：碳鋼t400℃；低合金鋼t450℃高合金鋼t550℃

鋁與鋁合金50～150℃

鉛、錫常溫下蠕變極限：（1）材料在某一高溫下經(jīng)10萬小時(shí)，發(fā)生的變形量為1%時(shí) 的最大應(yīng)力稱蠕變極限。（2）材料在工作溫度下，引起的規(guī)定變形速度（=1×10-5

mm/mmh）的應(yīng)力值，稱蠕變極限。單位MPa

物理意義：表征材料在高溫和應(yīng)力下抵抗發(fā)生緩慢塑性變形的能力（4）持久極限

在給定高溫下，促使試件或工件經(jīng)過10萬小時(shí)發(fā)生斷裂的應(yīng)力叫持久極限。單位MPa。

物理意義:是在一定高溫和應(yīng)力下，材料抵抗斷裂的能力（５）疲勞強(qiáng)度R-1(σ-1)

疲勞：

金屬材料在小于ReL的重復(fù),交變的應(yīng)力作用下，產(chǎn)生斷裂的現(xiàn)象。

疲勞強(qiáng)度：

金屬材料在無限次反復(fù)交變載荷作用下，而不引起破壞所能承受的最大應(yīng)力稱疲勞強(qiáng)度R-1

單位MPa。通常對一般鋼材采用106～107

循環(huán)次數(shù)而不斷的最大應(yīng)力R-1

；有色金屬采用108以上來確定R-1

。軸的疲勞斷口疲勞輝紋（掃描電鏡照片）條件疲勞極限：在一定循環(huán)作用次數(shù)N下，不產(chǎn)生破壞最大應(yīng)力。

疲勞極限：無限次2.彈性與剛性

彈性：金屬材料在外力作用下，產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去除后,能 恢復(fù)原狀的能力叫彈性。彈性變形：外力去除而消失的變形稱彈性變形。彈性極限Re（σe

）：在彈性變形范圍內(nèi)，金屬材料在單位面積上所能承受的最大力，稱彈性極限，單位MPa彈性模量E

：指材料在彈性極限范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變的比 值,單位MPa剛性（剛度）：金屬材料受力時(shí)能抵抗彈性變形的能力。彈性模量是反映材料剛性好壞的機(jī)械性能指標(biāo)；衡量材料產(chǎn) 生彈性變形的難易程度材料的E↑↑使其產(chǎn)生彈性變形的↑↑同一材料的E

值隨溫度升高而降低。泊桑比μ

對鋼材μ=0.3,為常數(shù)3.塑性指標(biāo)塑性金屬材料在外力作用下產(chǎn)生變形而不破壞，當(dāng)外力

去除后仍能使其變形保留下來的性能。塑性變形：外力去除后保留的永久變形。塑性指標(biāo)：延伸率斷面收縮率A斷裂后拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象4.硬度硬度：材料抵抗硬的物體壓入自己表面的能力，是反映材料抵抗局部塑性變形的能力，是重要的力學(xué)（機(jī)械）性能指標(biāo)。它也反映材料的彈性、強(qiáng)度、塑性與韌性等的綜合性能指標(biāo)。

常用的硬度指標(biāo)有四種：布氏硬度HB，洛氏硬度HR,維氏硬度HV，肖氏硬度HS。

布氏硬度比較準(zhǔn)確，用途最廣，但不宜測量成品零件，且當(dāng)材料硬度HB650或太薄的工件則不適用，這時(shí)可用洛氏硬度。

布氏硬度HB：是以一定的載荷把一定大小的淬硬鋼球壓入材料表面上，然后以材料表面上的凹坑的表面積來除載荷其商為硬度值。國家標(biāo)準(zhǔn)(GB231-84)規(guī)定了試驗(yàn)方法根據(jù)材料的可能硬度采用不同的壓頭和載荷得出不同標(biāo)度的三種硬度為：標(biāo)度CHRC(23～70）用600N,120°

的鉆石錐,用于測硬度很高的材料，如淬火鋼。標(biāo)度BHRB(6～23)用1000N,1.59mm的鋼球用于測硬度較低的退火鋼、灰鑄鐵、有色金屬標(biāo)度AHRA(70以上)用1500N,120°的鉆石錐,用于測硬度極高的材料，如碳化物、硬質(zhì)合金、滲碳鋼洛氏硬度HR：洛氏硬度試驗(yàn)使用一個(gè)頂角120°的金剛石圓錐或直徑為1.59，3.18mm的鋼球，在一定的載荷下壓入被試材料的表面，由壓痕的深度求出材料的硬度。

h1-h0洛氏硬度測試示意圖洛氏硬度計(jì)

測定方法GB/T229-94金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)方法。5.沖擊值（沖擊韌性）αk以試樣斷口處的斷面積，來除沖斷試樣所耗用功的商，叫沖擊值。N-m/cm2,J/cm2

物理意義：

αk值對材料的一些缺陷是很敏感的。能靈敏的反映出材料的品質(zhì)、宏觀缺陷和顯微組織方面的微小變化。表征材料在外加重力載荷的突然襲擊時(shí)的一種及時(shí)而迅速發(fā)生塑性變形的能力。TITANIC

靜載荷時(shí)，要考慮材料的強(qiáng)度和塑性；動載荷或波動載荷（如t、p的波動）時(shí)，除考慮強(qiáng)度和塑性外，還要考慮沖擊韌性。實(shí)際運(yùn)用

αk值不反映在強(qiáng)度計(jì)算公式中，僅作為選擇材料時(shí)的一個(gè)考慮因素；但對低溫容器、反應(yīng)容器和高強(qiáng)鋼制容器在選材時(shí)就變的尤為重要，這時(shí)一定要確定并滿足在相應(yīng)的溫度下做夏比沖擊試驗(yàn)，并達(dá)到規(guī)定值。

對同一材料若k值高，則A值也高，而A值高αk值不一定高。A值是在靜載荷下，材料緩慢塑性變形的能力

αk值是在動載荷下，材料迅速塑性變形的能力

不同的異種鋼，使用過程中，要考慮由膨脹量不同而產(chǎn)生的應(yīng)力，如復(fù)合鋼板。不同的異種鋼，焊接過程中，由急劇加熱、冷卻產(chǎn)生強(qiáng)大的焊接應(yīng)力，引起裂紋或變形。固定管板換熱器中管子和殼體材料不同，引起溫差應(yīng)力。二、材料的幾個(gè)物理性能

化工設(shè)備用材方面涉及的重要物理性能指標(biāo)如下：

設(shè)備的傳熱元件要求值大；純金屬好于合金，純金屬中銀、銅、鋁最好；碳鋼好于不銹鋼。在厚壁設(shè)備中，越小，溫差應(yīng)力越大。設(shè)備焊接過程中，越大，焊縫熱影響區(qū)越大。導(dǎo)熱系數(shù)

（W/mK)熱膨脹系數(shù)

（mm/mm℃，

1/℃)2．抗氧化性抗氧化性多指在高溫下自由氧的氧化腐蝕及CO2、SO2等的氧化腐蝕，如生銹、銹蝕等。三、化學(xué)性能

金屬材料的化學(xué)性能是指，材料在介質(zhì)中的化學(xué)穩(wěn)定性。即材料是否與介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而引起腐蝕的性能。1．耐腐蝕性金屬和合金對周圍介質(zhì)，如大氣、水、各種電解質(zhì)侵蝕的抵抗能力叫做耐腐蝕性。

P10表1-3給出了部分材料對不同介質(zhì)的耐腐蝕性。這個(gè)性能在后面容器的計(jì)算中取腐蝕裕度時(shí)應(yīng)考慮。四、工藝性能

指加工難易程度以及加工后對材料性能的影響程度的性能。工藝性能主要有：鑄造、鍛造、機(jī)械加工、熱處理、成型工藝性能和焊接性能等。鑄造性能主要考慮材料熔化后的流動性、冷卻時(shí)的收縮性和雜質(zhì)引起的偏析；鍛造性能主要考慮材料可鍛性、適宜的始鍛和終鍛溫度及塑性；機(jī)械加工性能指化工設(shè)備在選材時(shí)需考慮焊縫坡口的剪切、刨邊、法蘭密封面的機(jī)加工序的切削加工性能；熱處理性能指容器用鋼材在交貨時(shí)和制造后的正火、調(diào)質(zhì)、軟化退火和消除應(yīng)力熱處理。以此來改變鋼材的塑性、低溫沖擊韌性、冷壓成型和切削加工性能等。

成型工藝性能考慮制造過程中的彎、卷、滾壓的塑性；焊接性能指鋼在某種焊接方法下得到優(yōu)質(zhì)焊接接頭的能力?？珊感灾饕笜?biāo),鋼在焊接時(shí)形成裂紋和在焊縫區(qū)產(chǎn)生脆性傾向，主要決定于鋼的化學(xué)成分，化學(xué)成分直接影響鋼材的組織、強(qiáng)度、塑性、韌性、脆硬傾向以及夾雜物的分布況，因而影響到焊縫冷裂紋的形成。鋼中各種元素對淬硬和冷裂紋的形成均有影響，但碳的影響最大。

抗拉強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度抗扭強(qiáng)度材料的性能彈性模量E

泊桑比μ延伸率A、斷面收縮率Z布氏硬度HB

、洛氏硬度

HR、維氏硬度HV1．導(dǎo)熱系數(shù)

2．泊桑比μ1．耐腐蝕性、2．抗氧化性鑄造性能、鍛造性能、機(jī)械加工性能、熱處理性能、成型工藝性能、焊接性能一、力學(xué)性能（機(jī)械性能）二、物理性能三、化學(xué)性能四、工藝性能1、強(qiáng)度（MPa）2.彈性與剛性3.塑性指標(biāo)4.硬度5.沖擊值（沖擊韌性）Ak（1）極限強(qiáng)度Rm（2）屈服強(qiáng)度ReL（Rp0,2）（3）蠕變強(qiáng)度（4）持久極限

（5）疲勞強(qiáng)度R-1小結(jié)

第三節(jié)金屬材料的分類與牌號表示

碳鋼中不含有特意加入的金屬元素，鋼的性能以含碳量的高低來調(diào)整。

碳素鋼低碳鋼中碳鋼高碳鋼C≤0.25％

化工設(shè)備主體必須采用低碳鋼C＝0.25％～0.6％C＞0.6％合金鋼低合金鋼中合金鋼高合金鋼

合金元素總量≤5％合金元素總量=5％～10％合金元素總量＞10％一、分類１．按主要化學(xué)成分分類普通鋼優(yōu)質(zhì)鋼高級優(yōu)質(zhì)鋼4．按冶煉中脫氧程度分類鎮(zhèn)靜鋼

鋼中脫氧，O2＜0.01%,成本高，質(zhì)量好

沸騰鋼

鋼中脫氧，O2>0.03%,成本低，質(zhì)量差

半鎮(zhèn)靜鋼

介于鎮(zhèn)靜與沸騰之間2．按鋼的質(zhì)量好壞分類3．按鋼的用途分類結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼特殊性能鋼不銹鋼及不繡耐酸鋼耐熱鋼低溫鋼建筑鋼、彈簧鋼、軸承鋼、工具鋼等拼音字母（漢字）

二、鋼的牌號及表示方法化學(xué)元素化學(xué)符號（漢字）用途，冶煉方法，澆注方法如

沸騰鋼用

F，

Q235—A·F

半鎮(zhèn)靜鋼用

b，

18Nb

b

鍋爐用鋼用

g，

20g→Q245R，

16Mng→Q345R

容器用鋼用

R

16MnR→Q345R，

20R→Q245R

低溫用鋼用

D，

Q345DR，

09Mn2VDR

鎮(zhèn)靜鋼不用任何符號表示含碳量含鉻量含鎳量

(1)

普通碳素鋼

S

≤0.055％，

P

≤0.045％

Q235－A·F2．鋼號表示方法

(3)

高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼S,P≤0.03％

在優(yōu)質(zhì)碳素鋼號后加“A”如20A、09Mn2A

(2)

優(yōu)質(zhì)碳素鋼

S,

P≤0.04％

08，10，15，20，25，30，35，45，40Mn…

a．?dāng)?shù)字表示平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)，如08含C0.08%，20含C0.2%；

b．含Mn量較高的碳素鋼標(biāo)出Mn，如

40Mn；

c．用途不同的鋼，在最后用拼音標(biāo)出，如

Q245R、08FQ235－B

、

Q235－C

、

Q255－A鋼材質(zhì)量等級質(zhì)量等級冶煉方法及脫氧情況屈服點(diǎn)屈服極限值

總合金含量＜5%，若每種合金元素含量＜1.5%時(shí)，可不寫含量數(shù)。如16MnR，15MnVg，09Mn2V，18MnMoNbR，12Cr2Mo1V等

a.前邊數(shù)字表示含碳量的萬分?jǐn)?shù)（低合金鋼含碳量一般都＜0.2%）

b.主要合金元素標(biāo)出來，元素符號后以數(shù)字表示該元素的百分含量；元素含量＜1.5%的，可以不表示出來；含量在1.5～2.49%范圍，標(biāo)出“2”

在2.5～3.49%范圍，標(biāo)出“3”(4)普通低合金鋼（普低鋼、低合金鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼）

含碳量更低，總合金含量＞10%如0Cr13、1Cr17、0Cr18Ni9304、

00Cr19Ni10304L

1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni12Mo2Ti、0Cr17Ni12Mo2316、00Cr19Ni13Mo3、Cr25Ni20、00Cr18Ni5Mo3Si2b．元素后面的數(shù)字表示該元素的百分含量，如

含量在2.5～3.49%標(biāo)“3”

含量在3.5～4.49%標(biāo)“4”

含量在17.5～18.49%標(biāo)“18”

a．前面數(shù)字表示平均含碳量的千分?jǐn)?shù)，如

“1”表示含碳量＜0.1%“0”表示含碳量＜0.08%“00”表示含碳量＜0.03%“000”表示含碳量＜0.01%（5）高合金鋼第四節(jié)碳鋼與鑄鐵一、鐵碳合金

鋼鐵是由95%以上的鐵和0.05～4%的碳及1%左右的雜質(zhì)元素組成,所以鋼鐵又稱為鐵碳合金。鐵碳合金C＜0.02%—工業(yè)純鐵，極少使用C=(0.02～2)%－鋼C=(2～4.3)%－鑄鐵

C＞4.3%－無使用價(jià)值

組織—在低于1500倍的顯微鏡下，看到的金屬晶粒，稱金屬的纖維組織，簡稱組織。組織不同，材料的性能就不同，如鑄鐵中石墨的組織形式不同，明顯地影響到它的性能。１．

金屬的組織與結(jié)構(gòu)

—用X光，電子顯微鏡或電子探針間接看到金屬原子的各種規(guī)則排列，稱金屬的晶體結(jié)構(gòu)，簡稱結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)不同，材料的性能也不同，純鐵不同溫度固態(tài)下晶體構(gòu)造不同，分為面心

（塑性好）和體心

（強(qiáng)度高）立方晶格。純鐵在910℃時(shí)發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，使純鐵的性質(zhì)發(fā)生改變。金屬組織的結(jié)構(gòu)金屬的結(jié)構(gòu)晶態(tài)非晶態(tài)Si2O的結(jié)構(gòu)2．碳及其在鋼中的存在形式碳對鋼鐵的性能影響極大，含C↑，σb↑,σS↑,δ↓,HB↑。碳在鐵碳合金中存在的基本形式有三種：

固溶體、化合物、機(jī)械混合物。

固溶體

—

兩種或兩種以上的元素，在固體狀態(tài)下相互溶解，且仍保持溶劑晶格原來的形式的物體叫固溶體。910℃以下純鐵呈體心立方晶格，即Fe間隙小，溶碳少，強(qiáng)度高，塑性低910℃以上純鐵呈面心立方晶格，即-Fe間隙大，溶碳多，強(qiáng)度低，塑性好

910℃

Fe-Fe

a.鐵素體-Ｆ

C溶解在α-Fe中形成的固溶體叫鐵素體。鐵素體的溶碳能力低，室溫下溶碳在0.006%，故鐵素體的強(qiáng)度、硬度σb、σS、HB低，塑性好δ↑，沖擊韌性低αk↓。碳鋼的四種常見的基本組織

b.奧氏體-Ａ

C溶解在-Fe中形成的固溶體叫奧氏體。奧氏體的溶碳能力強(qiáng)，1148℃時(shí)溶碳在2.11%；727℃時(shí)溶碳在0.77%

奧氏體的強(qiáng)度高σbσS↑，硬度高HB↑，塑性低δ↓，沖擊韌性高αk↑c(diǎn).

滲碳體-Ｃ

Fe和C以化合物的形態(tài)存在的碳化鐵(Fe3C)稱滲碳體。滲碳體的含碳量6.69%，滲碳體硬而脆；塑性幾乎為0；熔點(diǎn)高達(dá)1600℃。

含碳＜2%時(shí)，鐵碳合金的組織是在鐵素體中散布著滲碳體，就是碳素鋼（碳鋼）。

含碳＞2%時(shí)，鐵碳合金的部分碳以游離狀態(tài)的石墨形式存在，就是鑄鐵。石墨本身軟，強(qiáng)度低，具有較好的減震性，常用于具有轉(zhuǎn)動設(shè)備的支座。

d.珠光體-Ｐ是鐵素體和滲碳體二者組成的機(jī)械混合物。

碳素鋼中珠光體組織的平均含碳量為0.77%，機(jī)械性能介于鐵素體和滲碳體之間，強(qiáng)度、硬度比鐵素體高；塑性、韌性比滲碳體高。e.萊氏體-Ｌ

P+C共晶混合物

f.馬氏體-Ｍ

C在鐵中過飽和的固溶體鐵-碳合金狀態(tài)圖影響：

Mn＜0.8%為雜質(zhì),是有益的雜質(zhì)元素。

＞0.8%為合金元素。

作用

脫氧脫硫，是有益的雜質(zhì)元素，含錳在0.5～0.7%時(shí),為優(yōu)質(zhì)碳素鋼含錳在0.7～1.2%時(shí),為高含錳量碳鋼40Mn

含錳在1.2～1.3%時(shí),為低合金鋼如16Mn

碳鋼中含1%左右的雜質(zhì)元素，它們不是有意為改善性能加入的，而是冶煉過程中，來自礦石、脫氧劑等冶煉原因進(jìn)入鋼中的稱為雜質(zhì)。主要有：

Mn、

Si、

S、

P

、

O2

、

N2

、

H2

Si

＜0.5%即是雜質(zhì)，是有益的雜質(zhì)元素。作用脫氧使鋼強(qiáng)度、硬度提高二、雜質(zhì)對碳鋼性能的影響S＜0.07%為雜質(zhì)，來源于礦石和冶煉中的焦炭。作用：S在鋼中主要以FeS形式存在，F(xiàn)eS與Fe形成低熔點(diǎn)共晶體，熱加工時(shí)引起熱裂紋。還可引起結(jié)晶偏析，造成金屬成份不均，降低材料的韌、塑和耐腐蝕性。

S是絕對有害元素，熱脆性。

P＜0.06%為雜質(zhì)，來源于礦石。作用：P是以Fe2P、Fe3P存在，與鐵的共晶體聚集在晶粒的交界處，減弱晶粒的結(jié)合力，引起鋼的冷脆性，降低鋼的塑、韌性。

P是有害元素，冷脆性?？瘴婚g隙原子小置換原子大置換原子H2

氫以原子或離子狀態(tài)溶于液態(tài)金屬中，高溫溶解度高，低溫溶解度低，冷卻時(shí)來不及逸出，形成H2，體積增大使鋼產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，以致把晶界撐開產(chǎn)生裂紋，稱為“氫脆”

“氫白點(diǎn)”。H2為有害元素，氫脆或白點(diǎn)。N2

N2在高溫下以原子形式溶于鋼中，加熱到200-250℃時(shí)會析出氮化物，產(chǎn)生時(shí)效，嚴(yán)重降低了塑性和韌性。

N2是有害元素，時(shí)效。O2

O2

的存在使大量的有益元素被氧化FeO、MnO、SiO2。氧化物在晶界上，破壞了鋼材基體的連續(xù)性，使鋼的塑、韌性、持久極限和耐腐蝕性降低。

O2也是有害元素，壓力容器用鋼要用脫氧完全的鎮(zhèn)靜鋼制造步驟—緩慢加熱三、鋼的熱處理定義—熱處理是將鋼在固體狀態(tài)下加熱到一定溫度，在該溫度下保持一段時(shí)間，然后以不同速度冷卻下來，以改變其金相組織，滿足所要求的物理、化學(xué)與機(jī)械性能的一種工藝過程叫熱處理。目的—通過改變鋼的內(nèi)部組織，從而改善其性能如：

σb、σs、HB、δ、αK及加工性能。不同速度的冷卻足夠的保溫時(shí)間冷卻介質(zhì)及方式隨爐冷、空氣冷、

油冷、

水冷、

鹽水冷

退火

低溫回火、正火

淬

火℃冷卻速度增大形式加熱溫度/℃冷卻方式含碳量金相組織目的退火臨界點(diǎn)以上爐冷接近平衡狀態(tài)降HB，提δψ改善機(jī)械性能，消完全退火A3+(30～50)＜0.8%A/F+P—球化A1+(30～50)＞0.8%A+C/P+C—再結(jié)晶(650～700)＜0.8%F+P/F+P消除應(yīng)力冷作硬化，修復(fù)晶格擴(kuò)散(1000～1100)＜0.8%A/F+P低溫(500～600)＜2.0%F+P,P,P+C/F+P,P,P+C消除應(yīng)力正火A3+(30～50)Acm+(30～50)空冷＜0.8%＞0.8%A/F+P,P,P+C細(xì)化晶粒，其余同退火各種處理形式的工藝參數(shù)、組織、及熱處理目的歸納

能改善鋼材的組織，細(xì)化晶粒及增加彌散度，消除網(wǎng)狀碳化物，調(diào)整鋼件硬度，獲得較高的機(jī)械性能和良好的塑性和韌性。形式加熱溫度/℃冷卻方式含碳量金相組織目的淬火A3+（30～50）淬火劑＜0.8%A/M提高HB、σ和耐磨性Acm+（30～50）＞0.8%回火50～680空冷M/M消除降低淬火應(yīng)力低溫回火150～250

消除淬火應(yīng)力，降低脆性，提高HB、σ和耐磨性中溫300～450得較好的σ、δ、HB、αK高溫500～680σ、δ、αK都較好的綜合性能調(diào)質(zhì)淬火+高溫回火得淬火和回火的綜合性能各種處理形式的工藝參數(shù)、組織、及熱處理目的歸納

含碳量在2～6.69%的鐵碳合金均為鑄鐵。工業(yè)上常用鑄鐵的含碳量為2.5%～4.0%，含碳量＞4.3%的不能應(yīng)用。鑄鐵中還含有1%左右的Si、Mn、S、P雜質(zhì)。四、鑄鐵１．鑄鐵的性能特點(diǎn)⑴優(yōu)良的鑄造性能—

熔點(diǎn)低（1147℃），液態(tài)流動性好，易充滿鑄模，凝固收縮量小。⑵易切削加工—

鑄鐵中碳以石墨形式存在；而鋼中的碳以滲碳體（Fe3C）存在。

(3)良好的減振性—

鑄鐵的減振性比鋼大10倍，因而多用在機(jī)座，且價(jià)格便宜。（4）耐磨性好。（5）抗拉強(qiáng)度低、抗壓強(qiáng)度高，不能承受彎曲和沖擊載荷。鑄鐵的種類主要有：灰鑄鐵HT、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵QT、高硅耐蝕鑄鐵ST及合金耐熱鑄鐵ＲＴ電弧爐煉鋼

2.常用鑄鐵的性能與牌號表示

(GB5612—85)性能特點(diǎn)

①碳以片狀石墨形式存在；②斷口呈灰色；③抗壓不抗拉，不耐沖擊，塑性極差，不能承受拉、彎、剪、沖擊載荷；④常用做機(jī)座、閥體、氣缸、燒堿鍋等設(shè)備；⑤耐H2SO4和NaOH腐蝕性能好；⑥使用強(qiáng)度一般，使用溫度＜300℃。牌號

HT100，

HT150,HT200,HT250,HT300,HT350

灰鑄鐵

抗拉強(qiáng)度不小于150MPa（1）

灰鑄鐵—HT(GB9439—88)鐵素體灰鑄鐵珠光體灰鑄鐵鐵素體加珠光體灰鑄鐵硅鐵硅鈣性能特點(diǎn)

①澆注前向鐵水中加入球化劑使碳以球狀石墨形式存在；②具有鋼和鑄鐵的許多優(yōu)點(diǎn)，如高的強(qiáng)度、屈強(qiáng)比和疲勞極限，較高的塑性和韌性，良好的耐磨性和減振性，缺口敏感性比鋼低，鑄造工藝性良好，能通過熱處理來改變材料的性能；③除酸以外耐腐蝕性能比灰鑄鐵好；

④節(jié)約材料，減少機(jī)加工工時(shí)，降低成本，在很多場合下可代替碳鋼、合金鋼及有色金屬；⑤用于370℃以下，要求較高強(qiáng)度和疲勞極限并具有較高耐磨性的場合，如鍋爐和水輪機(jī)閥殼，汽輪機(jī)氣缸隔板，水輪機(jī)和機(jī)床主軸、曲軸、連桿、齒輪、凸輪軸、大型軋輥等。(2)

球墨鑄鐵—QT

（GB1348—88）黑心可鍛鑄鐵

珠光體可鍛鑄鐵

硅鐵硅鈣稀土鎂球墨鑄鐵抗拉強(qiáng)度延伸率的最低值牌號QT400—18（15），QT450—10，QT500—5，

QT600（700，800）—2，QT1200—1鐵素體加珠光體球墨鑄鐵

鐵素體球墨鑄鐵

珠光體球墨鑄鐵

球墨鑄鐵中的石墨球

性能特點(diǎn)

①將HT和QT中加入14.5～16%的硅，即為高硅鑄鐵；②強(qiáng)度低且硬度高，脆性大韌性低，不允許用于急劇的交變載荷、沖擊載荷和溫度突變；③耐腐蝕性好，除HCI、HF、NaOH外耐一切酸堿類腐蝕；④導(dǎo)熱系數(shù)低，膨脹系數(shù)高，不適于溫度波動的場合使用；⑤多用于耐酸泵，閥體、管道、彎頭及容器。⑶

高硅鑄鐵—ST（GB8491—87）高硅鑄鐵稀土元素硅平均含量15%合金元素含量%牌號STSi11Cu2CrR，STSi15R，STSi15Mo3R，

STSi15Cr4R，STSi17R蠕墨鑄鐵中的石墨第五節(jié)

普通低合金鋼及化工設(shè)備特殊用鋼在碳素鋼的基礎(chǔ)上加入一定量的合金元素構(gòu)成的鋼種，稱為合金鋼。由于合金元素加入量的不同，對材料性能的改善和提高不同。

一般分為：低合金鋼

合金元素含量≤5%

中合金鋼合金元素含量＝5～10%

高合金鋼合金元素含量＞10%Al-Cu兩相合金一、碳素鋼與普通低合金鋼比較材料b(Mpa)s(Mpa)s/

bs(Mpa)400℃碳素鋼Q235—AR4002400.6125204002500.62125低合金鋼Q345R5203600.6919015MnV5404000.7418MnMoNbR6505200.804201．強(qiáng)度與屈強(qiáng)比低合金鋼屈強(qiáng)比比碳素鋼的大，則塑性儲備小，材料的潛力發(fā)揮的好。2．合金鋼的淬透性比碳素鋼好。3．高溫強(qiáng)度比碳素鋼高。4．各項(xiàng)物理化學(xué)性能高于碳素鋼，如耐腐蝕性等。齒輪刀具二、各種元素在鋼中所起的作用及對鋼的性能的影響合金元素強(qiáng)度bs塑性硬度HB沖擊韌性耐腐蝕性抗氧化性耐熱性抗疲勞性淬透性晶粒細(xì)化其它Cr

Ni高溫s

低溫

不銹鋼耐熱鋼Mn低溫↑↑SiH2S高溫Al↓↑↓H2S↓耐熱合金代CrMo高溫H2↑↑防回火脆性V高溫＜0.6%↑Ti晶間腐蝕↑減少焊縫裂紋稀土元素低溫

低合金鋼是在碳鋼的基礎(chǔ)上加入總量＜5%（通常是2～3%）的合金元素而構(gòu)成的鋼種。這種鋼含碳量＜0.2%，其組織多為F體和P體組織。設(shè)計(jì)國別選材國外/中國材料性能設(shè)計(jì)壁厚/mm重量/T美國設(shè)計(jì)SA-516-70/Q245Rb=500s=270=21%192300日本設(shè)計(jì)SpV50/低合金鋼b=620s=500(MPa)165254中國吳涇化工廠15MnVRb=700s=500(MPa)165254三、低合金高強(qiáng)鋼（普通低合金鋼、普低鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼）２應(yīng)用舉例

合成塔選材比較：設(shè)計(jì)條件p=15MPaDN=3000塔高H=20m１．普低鋼的性能特點(diǎn)

﹡強(qiáng)度高σbσs↑屈強(qiáng)比大σs/σb↑；

﹡焊接性能好，含碳量低＜0.2%；

﹡耐腐蝕性好（指耐大氣腐蝕）；

﹡脆性轉(zhuǎn)變溫度低。具體說鍋爐壓力容器用鋼，要能滿足如下要求：

★

首先都必須是低碳鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼和低合金鋼；

★

必須是脫氧完全的鎮(zhèn)靜鋼，保證材質(zhì)均勻、雜質(zhì)少、無缺陷、無時(shí)效傾向；

★

較高的強(qiáng)度（常溫、中溫）；

★

良好的塑性、韌性和冷彎性能、較低的缺口敏感性

★

良好的加工工藝性和焊接工藝性。

常用鍋爐鋼牌號見p30表1—21；容器鋼牌號見附錄九。四、鍋爐鋼和容器鋼

所謂鍋爐壓力容器用鋼，即能滿足安全使用或有較好的成型，焊接工藝的鋼材。常見鍋爐鋼板的應(yīng)用范圍

五、不銹鋼和不銹耐酸鋼1．

鉻不銹鋼

⑴

鉻不銹鋼耐腐蝕的機(jī)理﹡

Cr能固溶于F晶格中形成固溶體，在氧化性介質(zhì)中，鋼的表面生成一層Cr2O3很穩(wěn)定氧化膜，稱為鈍化膜，可以防止腐蝕；﹡Cr↑C↓耐腐蝕，但這兩種元素在鋼中形成的碳化物（Cr23C6）消耗鋼中的Cr含量，解決的辦法一是在C一定時(shí)，增大Cr的含量但不經(jīng)濟(jì)，二是C↓而相應(yīng)Cr↓經(jīng)濟(jì)，因此不銹鋼中C含量大多數(shù)都＜0.08%；不銹耐酸鋼鉻不銹鋼不銹鋼耐大氣腐蝕的鋼不一定在酸、堿、鹽介質(zhì)中不銹鉻、鎳不銹鋼耐酸及其它強(qiáng)腐蝕介質(zhì)腐蝕一般具有不銹性質(zhì)不銹耐酸鋼是不銹鋼和不銹耐酸鋼的總稱。1Cr17削片刀鐵素體不銹鋼水加熱器不銹鋼帶⑵常用的鉻不銹鋼鋼

號含C量σsMPa適用溫度組織0Cr13≤0.10%350-40～540℃F1Cr13≤0.15%400-40～540℃M2Cr13≤0.2%450-40～540℃M3Cr13≤0.26%539400～600℃M0Cr17≤0.10%250-20～540℃F0Cr17Ti≤0.10%3000～700℃F﹡

當(dāng)含鉻量達(dá)到13%，C→0時(shí)鋼的組織變成單一的F體，可以避免電化學(xué)腐蝕；

＊

在18%的Cr鋼中加入9～10%的Ni，即構(gòu)成Cr—Ni不銹鋼，稱18-8不銹鋼，這類鋼含有形成奧氏體元素的Ni量較多，加熱到1050～1100℃時(shí)空冷或水冷得到單一的A體組織，稱

A體不銹鋼2．Cr—Ni不銹鋼＊

Cr—Ni不銹鋼具有

較高的σb，較低的σs，極好的塑、韌性；

較好的耐熱性（600～800℃），耐低溫（-196℃）；

良好的焊接性能和冷彎成型工藝；＊

在強(qiáng)氧化性介質(zhì)（如硝酸）中具有很好的耐腐蝕性能，但在還原性介質(zhì)中（鹽酸、稀硫酸），尤其含有Clˉ的溶液及強(qiáng)堿溶液中腐蝕嚴(yán)重。一般在鋼中加入Mo、Cu元素，可抵抗Clˉ腐蝕，1Cr18Ni12Mo2Ti，Cr18Ni18Mo2CuTi等。

鋼在加熱（或冷卻）到400～800℃且停留時(shí)間較長時(shí)，C會從過飽和的A體中以碳化鉻（Cr23C6）的形式沿晶界析出，使晶界附近Cr量降低到＜12%以下造成晶界貧鉻，晶界失去耐腐能力，成為晶間腐蝕解決辦法：

①重新進(jìn)行淬火處理（如在焊接之后）或固溶化處理，使Cr、C再固溶于A體中，冷卻時(shí)控制400～800℃的通過時(shí)間，讓Cr和C來不及析出。——工藝＊18—8鋼的晶間腐蝕②減少鋼中的C含量，重要的壓力容器采用超低碳鋼，如0Cr18Ni9鋼的C≤0.08%，而00Cr18Ni9鋼的C＜0.03%這時(shí)即使緩冷在400～800℃停留時(shí)間很長，也不會析出碳化鉻，降低晶間腐蝕的可能?！O(shè)計(jì)③在鋼中加入與碳親和力比Cr更強(qiáng)的Ti、Nb等元素，以形成穩(wěn)定的TiC、NbC，將C固定，可大大減少晶間腐蝕。1Cr18Ni9Ti，0Cr18Ni12Mo2Ti——設(shè)計(jì)

添加元素的作用：Cr—防腐→大氣、電化學(xué)Cr、Ni＋Ti、Nb—抗晶間腐蝕Cr＋Ni—耐熱、耐低溫Cr、Ni＋Mo、Cu—抗還原性介質(zhì)(Clˉ)腐蝕壓力容器中常用18—8型不銹鋼有：0Cr18Ni9304

S=228MPa0Cr18Ni12Mo2TiS=228MPa0Cr18Ni10TiS=228MPa0Cr19Ni13Mo3S=228MPa0Cr17Ni12Mo2

316

S=228MPa00Cr19Ni10304L

S=197MPa00Cr17Ni14Mo2

316L

S=197MPa

00Cr19Ni13Mo3

S=197MPa

00Cr18Ni5Mo3Si2S=328MPa

①

耐熱鋼指在高溫下抗氧化的能力強(qiáng)，并且具有較高的高溫強(qiáng)度及抗蠕變的能力。②

碳鋼及其它合金鋼，隨溫度的升高屈服點(diǎn)s很快下降，而耐熱鋼的s下降緩慢。六、

耐熱鋼與低溫用鋼１．耐熱鋼耐熱鋼通常加入元素的作用：

強(qiáng)化固溶體

加入使在高溫下仍能固溶F體和A體的Cr，Mo。

穩(wěn)定金相組織加入Cr、Mo、V、Ti形成穩(wěn)定碳化物元素，抗高溫蠕變

提高鋼的再結(jié)晶溫度加入Mo、Cr、W、Ni、Mn。一般按用途分為：抗氧化鋼

—抗高溫氧化為主要考慮因素，但強(qiáng)度不為主，常用于直接火零件。如Cr13SiAl，Cr25Ti，Cr17Ti，Cr25Ni12等。熱強(qiáng)鋼

—主要抗高溫下蠕變，用于高溫下仍受較大應(yīng)力的零件如 12CrMo，Cr5Mo，1Cr18Ni9Ti，Cr25Ni20等。類別鋼號主要化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）熱處理高溫強(qiáng)度用途舉例CCrMoVNi其他10萬hσD/MPa低碳鋼Q245R0.17-0.24熱軋或正火91（450℃）≤450℃鍋爐與壓力容器常用高溫低碳鋼珠光體鋼12CrMo0.08-0.150.4-0.70.4-0.55正火+回火75（525℃）≤550℃高中壓蒸氣管15CrMo0.12-0.180.8-1.100.4-0.55正火+回火56(550℃)≤550℃高中壓蒸氣管12Cr1MoV0.08-0.150.9-1.200.25-0.350.15-0.30正火+回火52(575℃)≤580℃高壓鍋爐過熱氣管、聯(lián)箱、主蒸氣管馬氏體鋼1Cr130.08-0.1512-14≤0.6退火186(500℃)≤475℃汽輪機(jī)葉片1Cr11MoV0.11-0.1810-11.50.5-0.70.25-0.40退火162(550℃)≤550℃汽輪機(jī)葉片及零件鐵素體鋼1Cr13Si3≤0.1812.5-14.5≤0.6Si2.3-2.8退火800-1000℃爐用構(gòu)件奧氏體鋼0Cr19Ni9≤0.0818.0-20.08.0-10.5固溶37（1萬h）（700℃）≤800℃反復(fù)加熱耐氧化介質(zhì)裝備構(gòu)件20Cr25Ni20≤0.2524.0-26.019.0-22.0固溶29（1萬h）（800℃）≤1050℃反復(fù)加熱抗氧化鍋爐用部件國內(nèi)常用耐熱鋼的化學(xué)成分、熱處理狀態(tài)、力學(xué)性能及用途①

工作溫度

＜－20℃

稱為低溫

鐵素體

（－20～－40）℃

淺冷

＜－40℃

深冷

奧氏體2．低溫用鋼

②

對低溫鋼的要求

具有良好的低溫韌性、加工工藝性、可焊性。降低含碳量到0.08%～0.18%形成單相的鐵素體組織，在加入Mn、Al、Ti、Nb、Cu、V、N等元素，可提高綜合機(jī)械性能。深冷條件下，則需選用單相奧氏體組織。2．低溫用鋼

③

常用低溫鋼選用

＞-20℃Q345R、07MnCrMoVR

＞-40℃Q345DR、07MnNiCrMoVDR＞-45℃15MnNiDR

＞-50℃09MnNbDR

＞-70℃09MnNiDR、09MnTiCuReDR＞-120℃06Al、06AlCuNbN

＞-196℃18—8型、20Mn23Al

＞-253℃15Mn25Al4牌號主要化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）熱處理常溫力學(xué)性能（不小于）低溫沖擊性能CMnNiAl其他σb∕MPaσs∕MPaδ5/%溫度/℃Akv/JQ345DR≤0.201.20-1.60-≥0.015少量V、Ti、Nb、Re正火或調(diào)質(zhì)45025521-40≥2409Mn2VDR≤0.121.40-1.80-≥0.015V0.02-0.06正火或調(diào)質(zhì)43027022-50≥2715MnNiDR≤0.181.20-1.600.20-0.60≥0.015V≤0.06正火46029020-45≥2709MnNiDR≤0.121.20-1.600.30-0.80≥0.015Nb≤0.04正火或正火+回火43026023-70≥2707MnNiCrMoVDR≤0.091.20-1.600.20-0.50-Cr0.10-0.30Mo0.10-0.30V0.02-0.06B≤0.0030調(diào)質(zhì)610-74049017-40≥472.25Ni≤0.17≤0.702.10-2.50--正火450-59025524-70≥213.5Ni≤0.05≤0.703.25-3.75--正火或調(diào)質(zhì)450-690250-44021-29-100≥219Ni≤0.13≤0.908.50-9.50--調(diào)質(zhì)690-83059021-196≥4115Mn26Al40.13-0.1924.5-27.0-3.80-4.70-熱軋固溶48020030-253≥120常用低溫鋼的主要化學(xué)成分、熱處理狀態(tài)及力學(xué)性能1.品種

板材、管材、帶材、型材（園、方、扁、工字、H型、T型、角鋼、槽鋼、異型鋼等）鑄鋼和鍛鋼七、鋼材的品種和規(guī)格2.板材

薄板（S≤4mm）冷軋

長1.0～2.5m

寬0.5～1.5m

厚0.2～4.0mm

熱軋

長1.0～4.0m寬0.5～1.5m厚0.35～4.0mm

厚板（S＞4～100mm）熱軋

長1.2～12m寬0.6～3m

厚

＞4.0mm

板厚尺寸間隔

4～6mm間隔0.5mm

6～30mm間隔1mm

30～60mm

間隔2.0mm60～100mm間隔5mmGB912—89碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋薄鋼板及鋼帶

GB3274—88碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋厚鋼板及鋼帶

GB3280—92不銹鋼冷軋鋼板

GB6654—96壓力容器用鋼板

GB4237—92不銹鋼熱軋鋼板

GB3531—96低溫壓力容器用

GB8165—87不銹鋼復(fù)合鋼板

GB4238—92耐熱鋼板

2.無縫鋼管

普通無縫鋼管

GB8163—2008輸送流體用無縫鋼管

GB/T14976—2002流體輸送用不銹鋼無縫鋼管

專用無縫鋼管

GB5310—2008高壓鍋爐用無縫鋼管

GB9948—2006石油裂化用無縫鋼管

GB13296—2007鍋爐、熱交換器用不銹鋼無縫 鋼管壓力容器常用板材標(biāo)準(zhǔn)第六節(jié)

化工設(shè)備腐蝕簡介

金屬腐蝕主要指金屬與介質(zhì)之間發(fā)生的化學(xué)或電化學(xué)作用引起的破壞，主要包括化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種。常見腐蝕形態(tài)示意圖a均勻腐蝕b電偶腐蝕c縫隙腐蝕d孔蝕e晶間腐蝕f應(yīng)力腐蝕g腐蝕疲勞h氫鼓泡I磨損腐蝕耐腐蝕性能:腐蝕破壞的形式分為均勻腐蝕和局部腐蝕。

均勻腐蝕：發(fā)生在整個(gè)金屬表面上，使截面不斷減少，以腐蝕率表示.根據(jù)質(zhì)量變化評定金屬的腐蝕:式中:kw—以金屬質(zhì)量損失率表示的腐蝕速度，g/（㎡h）;m0、m1—金屬腐蝕前后的質(zhì)量，g；F—金屬的面積，㎡；t—腐蝕時(shí)間，h所選定金屬在給定介質(zhì)中的腐蝕速度

kd＜0.1㎜/a時(shí)為耐腐蝕材料；

kd=0.1～1㎜/a時(shí)為可用材料；

kd＞1㎜/a時(shí)為不可用材料。

根據(jù)腐蝕深度評定金屬腐蝕式中：kd—以金屬厚度的減小率表示的腐蝕速度，㎜/a；ρ—金屬密度，g/㎝3；kw—以金屬質(zhì)量損失率表示的腐蝕速度，g/（㎡h）

對于存在局部腐蝕的材料，化工裝備中是不允許采用的。在設(shè)計(jì)中，對均勻腐蝕問題可以按照設(shè)備要求的使用壽命考慮一定的腐蝕裕量，進(jìn)而控制其發(fā)展。局部腐蝕問題相對均勻腐蝕要困難和復(fù)雜得多。

局部腐蝕：面下腐蝕、點(diǎn)腐蝕、斑腐蝕、氫腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕。局部腐蝕極為危險(xiǎn)，如點(diǎn)腐蝕可在金屬的一定區(qū)域上迅速發(fā)展并往深處穿透，便發(fā)生穴蝕及穿孔。如晶間腐蝕，腐蝕迅速沿晶粒間的邊緣向深處推進(jìn)，使材料的機(jī)械強(qiáng)度和塑性劇烈降低。晶間腐蝕通常不引起金屬的外形改變，破壞是突然發(fā)生的。一、化學(xué)腐蝕

是指金屬接觸非電解質(zhì)介質(zhì)或干燥的氣體，直接發(fā)生純化學(xué)反應(yīng)而引起的破壞現(xiàn)象。其腐蝕過程是腐蝕介質(zhì)直接與金屬表面的原子相互作用而形成腐蝕產(chǎn)物。此時(shí)，電子的傳遞是在金屬與腐蝕介質(zhì)之間直接進(jìn)行的，沒有電流產(chǎn)生，其過程符合化學(xué)動力學(xué)規(guī)律。特點(diǎn)

沒有電流產(chǎn)生，腐蝕的產(chǎn)物在金屬表面上。產(chǎn)物

不揮發(fā)，不溶解，組織致密穩(wěn)定，與金屬結(jié)合牢固，形成鈍化膜。易揮發(fā)，易溶解，與金屬結(jié)合不牢固，可一層層脫落。形式

高溫氧化（對碳鋼）＜570℃→穩(wěn)定產(chǎn)物＞570℃→FeO不穩(wěn)定產(chǎn)物，脫落解決辦法：加入Cr、Si、Al形成抗氧化耐熱不起皮鋼，如Cr13SiAl、Cr25Ni20、Cr17Ti。氫腐蝕

鋼受高壓高溫氫作用時(shí)，鋼中的碳與滲入鋼中的氫原子反應(yīng)生成甲烷，使其強(qiáng)度、韌性明顯降低，這種現(xiàn)象叫做氫腐蝕。氫腐蝕

≤200℃，≤5MPa對碳鋼、低合金鋼無明顯腐蝕＞200℃，＞5MPa

產(chǎn)生氫腐蝕

解決辦法：使C＜0.01%，不析出Fe3C與H反應(yīng)；加入Cr、Mo、V、Ti以生成穩(wěn)定碳化物

晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕是屬于電化學(xué)腐蝕，這兩種腐蝕極其危險(xiǎn)且材料選擇不合適或加工工藝不合理較易發(fā)生。二、電化學(xué)腐蝕指金屬與電解質(zhì)溶液發(fā)生電化學(xué)作用而引起的破壞現(xiàn)象特點(diǎn)同時(shí)存在著兩個(gè)相對獨(dú)立的反應(yīng)過程．即陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)。在腐蝕過程中，電子的傳遞是通過金屬從陽極流向陰極，其過程服從電化學(xué)動力學(xué)的基本規(guī)律。有電流產(chǎn)生形式腐蝕大電池在電解質(zhì)溶液中，采用不同材料制成的設(shè)備，電位不同產(chǎn)生腐蝕。腐蝕微電池金屬表面金相組織存在不同的相，如F、

C體，在電解質(zhì)溶液中形成微電池。濃差電池同一金屬，同一溶液，不同部位接觸溶液濃度不同產(chǎn)生晶間腐蝕

產(chǎn)生在鐵素體或奧氏體不銹鋼的晶界上，腐蝕性介質(zhì)通過晶界滲入金屬深處，破壞了金屬晶粒之間的親和力，金屬表面不易發(fā)現(xiàn)，造成災(zāi)難性的事故。腐蝕機(jī)理奧氏體不銹鋼中含有少量的碳，在高溫下，碳可以完全分布在整個(gè)合金里，若在450～850℃加熱或緩慢冷卻在此溫度下停留時(shí)間過長，碳會與鐵和鉻生成復(fù)雜的碳化物（Cr?Fe）23C6沿晶界析出。由于鉻的擴(kuò)散速度比較慢，盡管碳的含量很少，但對鉻的需量很大，于是使得晶界附近鉻含量減少產(chǎn)生貧鉻。當(dāng)鉻貧到低于鈍化所需的極限時(shí)＜13%，貧鉻的晶界區(qū)便處于活化狀態(tài)，就是電化學(xué)中的陽極區(qū)，晶粒本身即為陰極，形成微電池作用，晶間腐蝕就迅速進(jìn)行。

晶間腐蝕是化工生產(chǎn)中危害較大又常發(fā)生且又易被忽略的一種腐蝕。腐蝕時(shí)宏觀無跡象，壁厚無減薄，在內(nèi)部晶間腐蝕使材料失去強(qiáng)度和塑性，使設(shè)備在正常操作下突然破壞。

解決措施：選材上

①選鋼中含Ti、Nb元素，可較好固定碳，保持在晶間Cr的含量。②采用低碳、超低碳奧氏體鋼。工藝上采用固熔化處理，限制敏化溫度區(qū)450～850℃碳化物的析出。應(yīng)力腐蝕（腐蝕開裂）

產(chǎn)生原因：金屬在腐蝕性介質(zhì)和拉應(yīng)力共同作用下產(chǎn)生的一種破壞形式。在承受拉應(yīng)力的界面上，腐蝕作用使金屬的有效截面積減少，形成表面缺口，產(chǎn)生應(yīng)力集中；集中處更大的拉應(yīng)力加速腐蝕的進(jìn)程，使表面的缺口向深處擴(kuò)展，使有效截面積更加減少，產(chǎn)生更大的應(yīng)力，最后導(dǎo)致斷裂。

壓力容器一般都承受較大的拉應(yīng)力，在結(jié)構(gòu)上由于制造、焊接等原因，不可避免的存在不同程度的應(yīng)力集中，為應(yīng)力腐蝕創(chuàng)造了外部條件，若介質(zhì)再存在腐蝕性，就具備應(yīng)力腐蝕的全部條件。這種常見的應(yīng)力腐蝕破壞形式也是最危險(xiǎn)的。發(fā)生應(yīng)力腐蝕的奧氏體不銹鋼管道內(nèi)壁應(yīng)力腐蝕裂紋

應(yīng)力腐蝕只發(fā)生在拉應(yīng)力狀態(tài)下且具有腐蝕介質(zhì)同時(shí)存在時(shí)，斷口與主拉應(yīng)力垂直。金屬材料腐蝕介質(zhì)情況低碳鋼氫氧化鈉，硝酸鹽溶液碳鋼、低合金鋼42%氯化鎂溶液，氫氰酸高鉻鋼海水，硫化氫水溶液奧氏體不銹鋼氯化物溶液，高溫高壓蒸餾水銅與銅合金含氨蒸汽，汞鹽溶液，含SO2大氣鋁與鋁合金熔融NaCl，NaCl水溶液，海水，水蒸汽，含SO2大氣鎳和鎳合金NaOH水溶液產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的幾種鋼材和腐蝕介質(zhì)搭配情況金屬腐蝕破壞形式設(shè)備在局部高應(yīng)力狀態(tài)及介質(zhì)腐蝕共同作用下，引起的電化學(xué)腐蝕由Clˉ引起，在金屬表面某點(diǎn)發(fā)生，危害極大，造成設(shè)備穿孔。腐蝕面積和速度無法預(yù)測，危害性大非均勻腐蝕

（局部腐蝕）均勻腐蝕設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)先留有腐蝕裕量即可區(qū)域腐蝕點(diǎn)腐蝕應(yīng)力腐蝕晶間腐蝕晶界附近貧鉻，低于鈍化所需的極限時(shí)Cr＜13%，貧鉻的晶界區(qū)便處于活化狀態(tài)，形成微電池作用，在晶間產(chǎn)生腐蝕。防腐措施涂層保護(hù)電化學(xué)保護(hù)添加緩蝕劑

用耐腐蝕性能較強(qiáng)的金屬覆蓋于耐蝕性能較差的金屬表面。如電鍍、噴鍍和耐腐材料的襯里

用耐腐蝕的涂料涂刷在耐蝕性能較差的金屬表面；如油漆

在耐蝕性能較差的金屬內(nèi)表面襯以耐蝕的磚或板如酚醛膠泥襯瓷板、瓷板、瓷磚、不透石墨板、輝綠巖板、橡膠襯板、塑料襯板等

陰極保護(hù)用于受海水河水腐蝕的設(shè)備和管道；應(yīng)用廣泛，技術(shù)難度不大。陽極保護(hù)把被保護(hù)設(shè)備接直流電源的陽極，使金屬表面生成鈍化膜起保護(hù)作用。要求金屬在介質(zhì)中能鈍化才可應(yīng)用，技術(shù)復(fù)雜應(yīng)用的較少。

在腐蝕介質(zhì)中加入少量的不影響介質(zhì)性能而又可使金屬腐蝕減緩或停止的介質(zhì)。金屬涂層非金屬涂層一、

選材的一般原則

1．保證力學(xué)(機(jī)械)性能⑴強(qiáng)度σb、σs確定[σ]，

當(dāng)溫度＞400℃時(shí)，還要考慮σn、σD。