PTA裝置常用材料相關(guān)知識講座

1、PTA裝置常用材料知識講座 一、工程常用材料總體分類一、工程常用材料總體分類 在機械、工程等工業(yè)領(lǐng)域中，采用的材料種類及品種 繁多、涉及范圍及其廣泛。其分類如下： 二、金屬材料性能二、金屬材料性能 為更合理使用金屬材料，充分發(fā)揮其作用，必須掌握各種金屬材料制成的 零、構(gòu)件在正常工作情況下應(yīng)具備的性能（使用性能）及其在冷熱加工過程中 材料應(yīng)具備的性能（工藝性能）。 材料的使用性能包括: 1、物理性能（如比重、熔點、導電性、導熱性、熱膨脹性、磁性等） 2、化學性能（耐用腐蝕性、抗氧化性）； 3、力學性能（機械性能） 4、工藝性能：材料適應(yīng)冷、熱加工方法的能力。 1、化學性能 化學性能指金屬材料與周

2、圍介質(zhì)掃觸時抵抗發(fā)生化學或電化學反應(yīng)的性能。 l 耐腐蝕性：指金屬材料抵抗各種介質(zhì)侵蝕的能力。 l 抗氧化性：指金屬材料在高溫下，抵抗產(chǎn)生氧化皮能力。 2、機械性能（力學性能） 機械性能是指金屬材料在外力作用下所表現(xiàn)出來的特性。 l強度：材料在外力（載荷）作用下，抵抗變形和斷裂的能力。材料單位面積受 載荷稱應(yīng)力。 l屈服點（s）：稱屈服強度，指材料在拉抻過程中，材料所受應(yīng)力達到某一臨 界值時，載荷不再增加變形卻繼續(xù)增加或產(chǎn)生0.2%L，時應(yīng)力值，單位用牛頓/ 毫米2（N/mm2）表示。 l抗拉強度（b）也叫強度極限指材料在拉斷前承受最大應(yīng)力值。單位用牛頓/ 毫米2（N/mm2）表示。 l 延伸

3、率（）：材料在拉伸斷裂后，總伸長與原始標距長度的百分比。 l斷面收縮率（）材料在拉伸斷裂后、斷面最大縮小面積與原斷面積百分比。 l硬度：指材料抵抗其它更硬物壓力其表面的能力，常用硬度按其范圍測定分布 氏硬度（HBS、HBW）和洛氏硬度（HKA、HKB、HRC） l沖擊韌性（Ak）：材料抵抗沖擊載荷的能力，單位為焦耳/厘米2（J/cm2）. 3、工藝性能 工藝性能指材料承受各種加工、處理的能力的那些性能。 l鑄造性能：指金屬或合金是否適合鑄造的一些工藝性能，主要包括流性能、充 滿鑄模能力；收縮性、鑄件凝固時體積收縮的能力； l偏析指化學成分不均性。 l焊接性能：指金屬材料通過加熱或加熱和加壓焊接

4、方法，把兩個或兩個以上金 屬材料焊接到一起，接口處能滿足使用目的的特性。 l頂氣段性能：指金屬材料能承授予頂鍛而不破裂的性能。 l冷彎性能：指金屬材料在常溫下能承受彎曲而不破裂性能。彎曲程度一般用彎 曲角度（外角）或彎心直徑d 對材料厚度a 的比 l值表示，a 愈大或d/a 愈小，則材料的冷彎性愈好。 l沖壓性能：金屬材料承受沖壓變形加工而不破裂的能力。在常溫進行沖壓叫冷 沖壓。檢驗方法用杯突試驗進行檢驗。 l鍛造性能：金屬材料在鍛壓加工中能承受塑性變形而不破裂的能力。 主要指碳的質(zhì)量分數(shù)小于2.11%而不含有特意加入的合金元素的鋼。 有時也稱為普碳鋼或碳素鋼。碳鋼也叫碳素鋼，指含炭量Wc小于

5、2.11% 的鐵碳合金。碳鋼除含碳外一般還含有少量的硅、錳、硫、磷等元素。 分類： （1）按用途可以把碳鋼分為碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼和易切削結(jié)構(gòu)鋼三類，碳 素結(jié)構(gòu)鋼又分為工程構(gòu)建鋼和機器制造結(jié)構(gòu)鋼兩種； （2）按冶煉方法可分為平爐鋼、轉(zhuǎn)爐鋼； （3）按脫氧方法可分為沸騰鋼（F）、鎮(zhèn)靜鋼（Z）、半鎮(zhèn)靜鋼（b）和特殊鎮(zhèn) 靜鋼（TZ）； （4）按含碳量可以把碳鋼分為低碳鋼（WC 0.25%）,中碳鋼（WC0.25% 0.6%）和高碳鋼（WC0.6%）； （5）按鋼的質(zhì)量可以把碳素鋼分為普通碳素鋼（含磷、硫較高）、優(yōu)質(zhì)碳素鋼 （含磷、硫較低）和高級優(yōu)質(zhì)鋼（含磷、硫更低）和特級優(yōu)質(zhì)鋼。 三、PTA裝置常

6、用金屬材料 1、碳鋼 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼：如Q235 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：如20#鋼，45#鋼 碳素工具鋼：T7，T10 鑄鋼： ZG200-400 我司常用碳鋼材料種類 2、合金鋼、合金鋼 合金鋼是指鋼中除含硅和錳作為合金元素或脫氧元素外，還 含有其他合金元素（如鉻、鎳、鉬、釩、鈦、銅、鎢、鋁、鈷、鈮、 鋯和其他元素等），有的還含有某些非金屬元素（如硼、氮等）的 鋼。 按用途分類： l合金結(jié)構(gòu)鋼：主要包括低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼（Q345），合金滲碳 鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、滾動軸承鋼等； l合金工具鋼：用于制作各種刃具、模具和量具； l特殊性能鋼：用于制造在特殊工作條件下或特殊環(huán)境（如腐蝕介 質(zhì)、高溫等）下工作

7、，具有特殊物理、化學性能要求的機械零件的 鋼材；包括：不銹鋼不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等； 不銹鋼不銹鋼 l馬氏體不銹鋼：如1Cr13、3Cr13、7Cr17等，含碳量較高，具有較 高的強度、 硬度和耐磨性，但是耐腐蝕性較差； l鐵素體不銹鋼：耐腐蝕性和抗氧化性能好，力學性能差；PTA裝置用得較少； l奧氏體不銹鋼： l雙相鋼：所謂雙相不銹鋼是在其固溶組織中鐵素體相與奧氏體相約各占一半， 一般量少相的含量也需要達到30%。在含C較低的情況下，Cr含量在18%28%， Ni含量在3%10%。與奧氏體不銹鋼相比，強度高且耐晶間副食和耐氯化物應(yīng)力 腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優(yōu)良的耐孔蝕性能，也是一種

8、節(jié)鎳不銹鋼。 SS304 SS304L SS316L SS317L 2205 我司常用不銹鋼材料 我司常用其他合金材料 HAC276 TI 金屬牌號組成特 點主要用途 30418Cr-8Ni 作為一種用途廣泛的鋼，具有良好的耐蝕 性，耐熱性，低溫強度和機械特性。沖壓、 彎曲等熱加工性好，無熱處理硬化現(xiàn)象（無 磁性，使用溫度-196800） 家庭用品（1、2類餐具、廚柜，室內(nèi)管線， 熱水器、鍋爐、浴缸）、汽車配件（風擋雨 刷、消聲器、模制品）、醫(yī)療器具、建材、 化學，食品工業(yè)、農(nóng)業(yè)、船舶部件 304L 18Cr- 8Ni-低碳 作為低C的304鋼，在一般狀態(tài)下，其耐蝕性 與304鋼相似，但在焊接

9、后或者消除應(yīng)力 后，其抗晶界腐蝕能力優(yōu)秀。在未進行熱處 理的情況下，亦能保持良好的耐蝕性，一般 在400以下使用（無磁性，使用溫度-196 800 應(yīng)用于抗晶界腐蝕性要求高的化學、煤 碳、石油產(chǎn)業(yè)的野外露天機器、建材、 耐熱零件及熱處理有困難的零件 316 18Cr- 12Ni-2.5Mo 應(yīng)添加Mo，故其耐蝕性、耐大氣腐蝕性和高 溫強度特別好，可在苛酷的條件下使用。加 工硬化性優(yōu)（無磁性） 海水里用設(shè)備、化學、染料、造紙。草酸、 肥料等生產(chǎn)設(shè)備；照像、食品工業(yè)、沿海地 區(qū)設(shè)施、繩索、CD桿、螺栓、螺母 316L 18Cr-12Ni- 2.5Mo低碳 作為316鋼種的低C系列，除與316鋼有相

10、同 的特性外，其抗晶界腐蝕性優(yōu)。 316鋼鐵用途中，對抗晶界腐蝕怕有特別 要求的產(chǎn)品 317L00Cr19Ni13Mo3 冷軋產(chǎn)品外觀光澤度好,與316L比較,其耐點 腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂性能更好,具有更高的 延展性、耐壓強度及耐高溫性能,具有良好 的焊接性能，通常焊后不需要進行退火處理 化學反應(yīng)器、罐，核電站熱交換器管，海洋 工業(yè)設(shè)備,石油化工儲藏罐部件等要求耐腐蝕 要求高的化學設(shè)備等 TI 有很好的鈍化性能，鈍化膜很穩(wěn)定，在許多環(huán)境中表現(xiàn)出很好的耐蝕性。有耐海水腐 蝕之王之稱。高溫下，鈦的化學活性很高，能與鹵素、氧、氮、碳、硫等元素發(fā)生劇烈反 應(yīng)。鈦一般不發(fā)生孔蝕；除在幾種個別介質(zhì)（如發(fā)煙硝

11、酸、甲醇溶液）中，也不發(fā)生晶間 腐蝕；鈦的應(yīng)力腐蝕破裂敏感性小，具有抗腐蝕疲勞的性能，耐縫隙腐蝕性能良好 名 稱優(yōu) 點適 用 溫 度 或 壓 力缺 陷 PVC 有 較 好 的 耐 溶 劑 性 和 化 學 穩(wěn) 定 性 ,耐 石 油 、 汽 油 、 丙 烷 、 丁 烷 等 烷 烴 類 的 腐 蝕 和 溶 解 ， 對 一 般 無 機 酸 、 有 機 酸 、 堿 類 和 醇 類 均 耐 蝕 ； 有 很 好 的 加 工 性 能 ， 可 機 加 工 、 熱 成 型 和 焊 接 。 推 薦 使 用 溫 度 小 于 60度 氯 代 烷 烴 、 酮 類 、 醚 類 、 芳 烴 類 等 溶 劑 對 其 有 很 大

12、 的 溶 脹 性 ， 強 氧 化 劑 可 和 其 起 作 用 。 PP 具 有 優(yōu) 良 的 耐 化 學 藥 品 性 ， 對 于 有 機 酸 、 堿 或 鹽 類 溶 液 （ 氧 化 性 除 外 ） 幾 乎 溫 度 高 到 100度 而 無 破 壞 ； 有 很 好 的 加 工 性 能 ， 可 機 加 工 、 熱 成 型 、 焊 接 和 消 除 應(yīng) 力 退 火 處 理 。 推 薦 使 用 溫 度 小 于 120度 低 溫 性 能 較 差 ， 彈 性 模 量 不 到 PVC的 一 半 ， 抗 沖 擊 強 度 不 高 。 對 于 發(fā) 煙 硫 酸 、 濃 硝 酸 和 氯 磺 酸 等 強 氧 化 性 酸 ，

13、 即 使 在 室 溫 下 也 不 能 使 用 。 玻 璃 鋼 管 道 以 玻 璃 纖 維 及 其 制 品 為 增 強 材 料 ， 以 合 成 樹 脂 為 粘 結(jié) 劑 ， 經(jīng) 過 一 定 的 成 型 工 藝 制 作 而 成 。 集 中 了 玻 璃 纖 維 和 合 成 樹 脂 的 優(yōu) 點 ， 具 有 輕 質(zhì) 、 高 強 、 耐 溫 、 耐 腐 蝕 、 電 絕 緣 、 隔 熱 等 優(yōu) 點 溫 度 -30-120度 ； 常 溫 下 壓 力 可 大 3.0MPA 機 械 性 能 較 差 ， 無 法 機 加 工 氟 塑 料 具 有 高 度 的 化 學 穩(wěn) 定 性 和 耐 高 低 溫 性 能 ， 除 熔 融

14、 堿 金 屬 、 三 氟 化 氯 及 氣 態(tài) 氟 外 ， 能 耐 任 何 強 腐 蝕 性 化 學 介 質(zhì) ； 一 般 和 碳 鋼 管 制 作 成 內(nèi) 襯 四 氟 管 使 用 溫 度 范 圍 -195度 250度 無 流 動 性 ， 不 能 用 模 壓 、 注 射 等 方 法 加 工 成 型 四、材料腐蝕 腐蝕是材料在環(huán)境的作用下引起的破壞或變質(zhì)。 金屬和合金的腐蝕主要是由于化學或電化學作用引起的破壞，有時還同時伴有 機械、物理或生物作用。例如應(yīng)力腐蝕破裂就是應(yīng)力和化學物質(zhì)共同作用的結(jié)果。單 純物理作用的破壞，如合金在液態(tài)金屬中的物理溶解，也屬于腐蝕范疇，但這類破壞 實例不多。單純的機械破壞，如

15、金屬被切削、研磨，不屬于腐蝕范疇非金屬的破壞一 般是由于化學或物理作用引起，如氧化、溶解、溶脹等。 1、金屬腐蝕的分類 2、金屬腐蝕的形態(tài) 1、金屬腐蝕的分類 均勻（全面）腐蝕 根據(jù)腐蝕的形態(tài)分為 局部腐蝕 化學腐蝕 根據(jù)腐蝕的作用原理分 電化學腐蝕 其中局部腐蝕包括： 孔蝕 縫隙腐蝕 晶間腐蝕 應(yīng)力腐蝕破裂 腐蝕疲勞 氫腐蝕破裂 選擇腐蝕 磨損腐蝕， 脫層腐蝕等 2、金屬腐蝕的形態(tài) l孔蝕 l縫隙腐蝕 l晶間腐蝕 l應(yīng)力腐蝕破裂 l腐蝕疲勞 l氫腐蝕破裂 l選擇腐蝕 l磨損腐蝕 l脫層腐蝕 孔蝕孔蝕 孔蝕是一種高度局部的腐蝕形態(tài)。孔有大有小，多數(shù)情況下比較小，一般孔 表面直徑等于或小于它的深

16、度，也有些情況為碟形淺孔。小而深的孔可能使金屬 板穿透，引起物料流失、火災、爆炸等事故。它是破壞性和隱患最大的腐蝕形態(tài) 之一。 孔蝕通常發(fā)生在表面有鈍化膜或有保護膜的金屬，如不銹鋼、鈦、鋁合金等。 由于金屬表面存在缺陷（露頭的螺位錯，非金屬夾雜物等）和液體內(nèi)存在能破壞 鈍化膜的活性離子（如CI、Br），鈍化膜在局部被破壞，微小的膜破口處的 金屬成為陽極，其電流高度集中，破口周圍廣大面積的膜成為陰極，因此腐蝕迅 速向內(nèi)發(fā)展，形成蝕孔。 當孔蝕形成不久，孔內(nèi)的氧很快耗盡，因此只有陽極反應(yīng)在孔內(nèi)進行，很快 就積累了帶正電的金屬離子。為了保持電中性，帶負電的CI從外部溶液擴散到 孔內(nèi)，由于金屬（Fe、

17、Cr）氯化物的水解產(chǎn)生了鹽酸： MCIH2OMOHHCI 孔內(nèi)pH 下降，變?yōu)樗嵝?，鹽酸使更多的金屬溶解，又有更多的CI遷入孔 內(nèi)，形成自催化加速的腐蝕。鄰接蝕孔的表面由于產(chǎn)生陰極氧還原反應(yīng)而不受腐 蝕，亦即獲得了陰極保護。 蝕孔形成以后，是否繼續(xù)深入發(fā)展直至穿孔，由于影響因素復雜，現(xiàn)在還 不能精確預測，一般地說，如孔少，腐蝕電流集中，深入發(fā)展的可能性大；如孔 多，就較淺，危險性也較小。 晶間腐蝕晶間腐蝕 腐蝕從表面沿晶粒邊界向內(nèi)發(fā)展，外表沒有腐蝕跡象，但晶界沉積疏松的腐蝕產(chǎn)物。 由金相顯微鏡可看到晶界呈現(xiàn)網(wǎng)狀腐蝕。嚴重的晶間腐蝕可使金屬失去強度和延展性， 在正常載荷下碎裂。 晶間腐蝕是晶界在

18、一定條件下產(chǎn)生了化學和組成上的變化，耐蝕性降低所致，這種 變化通常是由于熱處理或冷加工引起的。以奧氏體不銹鋼為例，含鉻量須大于11%才有 良好耐蝕性。當焊接時，焊縫兩側(cè)23mm 處可被加熱到400910，在這個溫度（敏化 溫度）下晶界的鉻和碳易化合形成Cr3C6，Cr 從固溶體中沉淀出來，晶粒內(nèi)部的Cr 擴散 到晶界很慢，晶界就成了貧鉻區(qū)，鉻量可降到遠低于11%的下限，在適合的腐蝕溶液中 就形成“碳化鉻晶粒（陰極）-噴鉻區(qū)（陽極）”電池，使晶界貧鉻區(qū)腐蝕。 奧氏體不銹鋼晶間腐蝕在工業(yè)中較常見，危害也最大。防止方法有： “固溶淬火”處理：將已產(chǎn)生貧鉻區(qū)的鋼加熱到1100左右，使碳化鉻溶解，水淬， 迅速通 過敏化溫度區(qū)，使合金保持含Cr 的均一態(tài)。 鋼中加入少量更易生成碳化物的元素鈦或鈮。 碳含量降低到0.03%以下，從晶界沉淀的鉻量就很少。 各類管道材料耐腐蝕的順序 u不銹鋼材料耐點腐蝕、晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕能力的順序 1、奧氏體不銹鋼： 1C