2.1化工設(shè)備材料ppt課件

1、河河 南南 師師 范范 大大 學(xué)學(xué)2021.5化 學(xué) 與 環(huán) 境 科 學(xué) 學(xué) 院化 學(xué) 與 環(huán) 境 科 學(xué) 學(xué) 院 化 工、環(huán) 境 專 業(yè)電電 話：話-mail：wangxbhtu7、化工設(shè)備材料、化工設(shè)備材料7.1.1、概述、概述: 22.5.32七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料研究化工設(shè)備材料是極其重要的。研究化工設(shè)備材料是極其重要的。 在設(shè)計(jì)制造化工設(shè)備時(shí)，必須針對(duì)設(shè)備的具體操作條件物料與適宜工作條件），正確地選用材料。 這對(duì)于保證設(shè)備的正常安全運(yùn)行，完成生產(chǎn)任務(wù)以及節(jié)約材料，減輕設(shè)備自重，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命與檢修周期，都起著積極的作用。作用作用: : 盡管工藝設(shè)

2、計(jì)人員負(fù)責(zé)推薦選用適于工藝條件的，即具有良好腐蝕性能的材料或?qū)橘|(zhì)無(wú)污染的材料，但作為設(shè)備設(shè)計(jì)人員，除應(yīng)了解材料的耐蝕性能外，還必須使所選材料具有足夠的強(qiáng)度、良好的焊接性能和其他加工性能，選擇合適的工藝和機(jī)械兩方面要求的最經(jīng)濟(jì)材料。這些材料應(yīng)是在整個(gè)設(shè)備工作壽命期限內(nèi)，考慮到維修、更新等因素在內(nèi)的成本最低的材料。7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵22.5.33七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料鐵碳合金：鐵碳合金：鋼和鑄鐵鋼和鑄鐵.鋼材具有優(yōu)良的機(jī)械性能，既有高的強(qiáng)度，又有好的塑性和韌性。.鋼材具有優(yōu)良的工藝性能可鑄、可鍛、可焊、可切削等），易于采用不同方法制成各種形式的零件個(gè)設(shè)備。.鋼材具有其他

3、材料所不能及的物理性能導(dǎo)熱、導(dǎo)電、磁性等和特殊化學(xué)性能對(duì)某些物料的耐蝕性等以及耐熱性。.鋼材可通過(guò)熱處理方法及將金屬加熱到預(yù)定的溫度保溫，然后以預(yù)定的速度冷卻，使其性能進(jìn)一步改善和提高，以滿足設(shè)計(jì)、制造和使用的要求。構(gòu)成化工設(shè)備材料的主要材料是鋼材及其合金。構(gòu)成化工設(shè)備材料的主要材料是鋼材及其合金。鋼：含碳量鋼：含碳量 0.02% 0.02%2%2%鑄鐵：含碳量鑄鐵：含碳量 2% 2%由95以上鐵和0.054碳及1左右雜質(zhì)元素所組成的合金含碳量大于4.3的鑄鐵極脆純鐵純鐵( (工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵) ) ：含碳量：含碳量 0.02% 0.02%7.1、概、概 述述7.1.1、金屬材料的性能、金屬材

4、料的性能: 22.5.34七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料 金屬材料的基本性能：物理性能、機(jī)械性能、化學(xué)性能和工藝性能。 化學(xué)成分控制較嚴(yán)是容器用鋼的主要特點(diǎn),化學(xué)成分的變化對(duì)鋼材的基本力學(xué)性質(zhì)如強(qiáng)度、塑性、韌性等有較大的影響，對(duì)熱處理效果也有較大的影響。一、化學(xué)成分一、化學(xué)成分: : 二、物理性能二、物理性能: : 密度、熔點(diǎn)、比熱容、熱導(dǎo)率、線膨脹系數(shù)、導(dǎo)電性、磁性、彈性模量與泊松比等。彈性模量：材料在彈性極限內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變的比值。彈性模量：材料在彈性極限內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變的比值。線膨脹系數(shù)：材料在溫度變化線膨脹系數(shù)：材料在溫度變化1時(shí)單位長(zhǎng)度的伸縮變化值，單位時(shí)單位長(zhǎng)度的伸縮變化值，單位為為1

5、/m。7.1、概、概 述述7.1.1、金屬材料的性能、金屬材料的性能: 22.5.35七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料 主要是指材料的彈性、強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性。三、機(jī)械性能三、機(jī)械性能: : 1 1、彈性、彈性: : 材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去除后又能夠恢復(fù)原來(lái)形狀的性能。2、塑性：指材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形而不被破壞的能力。、塑性：指材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形而不被破壞的能力。 材料的彈性變形量具有一定限度，超過(guò)這一限度，發(fā)生的變形就材料的彈性變形量具有一定限度，超過(guò)這一限度，發(fā)生的變形就不可完全恢復(fù)，這種永久變形就是材料的塑性變形。不可完全恢復(fù)，這種永久變形就是材料的塑性

6、變形。 出現(xiàn)塑性變形后，繼續(xù)加載超過(guò)塑性變形的限度后，就會(huì)出現(xiàn)裂出現(xiàn)塑性變形后，繼續(xù)加載超過(guò)塑性變形的限度后，就會(huì)出現(xiàn)裂紋或斷裂。紋或斷裂。 在彈性變形階段，當(dāng)外力卸載后，彈性變形恢復(fù)，而塑性變形在彈性變形階段，當(dāng)外力卸載后，彈性變形恢復(fù)，而塑性變形不可恢復(fù)不可恢復(fù)7.1、概、概 述述7.1.1、金屬材料的性能、金屬材料的性能: 22.5.36七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料三、機(jī)械性能三、機(jī)械性能: : 2、塑性：、塑性：延伸率 %100%1001LLLP斷面收縮率 %1001AAA化工設(shè)備材料一般要求5=10%-20%7.1、概、概 述述7.1.1、金屬材料的性能、金屬材料的性能: 22.

7、5.37七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料三、機(jī)械性能三、機(jī)械性能: : 3 3、強(qiáng)度、強(qiáng)度: :是材料抵抗外加載荷而不致失效破壞，能力大小的指標(biāo)。是材料抵抗外加載荷而不致失效破壞，能力大小的指標(biāo)。 按所抵抗外加按所抵抗外加載荷的作用形載荷的作用形式可分為：式可分為：抵抗外力的靜強(qiáng)度；抵抗外力的靜強(qiáng)度；抵抗沖擊外力的沖擊強(qiáng)度；抵抗沖擊外力的沖擊強(qiáng)度；抵抗交變外力的疲勞強(qiáng)度；抵抗交變外力的疲勞強(qiáng)度；按環(huán)境溫按環(huán)境溫度可分為：度可分為：常溫下抵抗外力的常溫強(qiáng)度；常溫下抵抗外力的常溫強(qiáng)度；高溫下抵抗外力的高溫強(qiáng)度；高溫下抵抗外力的高溫強(qiáng)度；低溫下抵抗外力的低溫強(qiáng)度；低溫下抵抗外力的低溫強(qiáng)度；7.1、概

8、、概 述述7.1.1、金屬材料的性能、金屬材料的性能: 22.5.38七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料三、機(jī)械性能三、機(jī)械性能: : 3.13.1常溫下的強(qiáng)度指標(biāo)：常溫下的強(qiáng)度指標(biāo)： 抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度b：是材料在拉伸受力過(guò)程中，從開(kāi)始加載至斷裂所能：是材料在拉伸受力過(guò)程中，從開(kāi)始加載至斷裂所能承受的最大應(yīng)力，是決定材料許用應(yīng)力的主要依據(jù)之一。承受的最大應(yīng)力，是決定材料許用應(yīng)力的主要依據(jù)之一。MPa 抗拉強(qiáng)度和屈服極限的壓力容器設(shè)計(jì)中兩個(gè)非常重要的強(qiáng)度指抗拉強(qiáng)度和屈服極限的壓力容器設(shè)計(jì)中兩個(gè)非常重要的強(qiáng)度指標(biāo)。屈服極限和抗拉強(qiáng)度的比值稱為屈強(qiáng)比。此值可反映材料屈服標(biāo)。屈服極限和抗拉強(qiáng)度的比值稱為

9、屈強(qiáng)比。此值可反映材料屈服后強(qiáng)化能力的高低。后強(qiáng)化能力的高低。 屈強(qiáng)比小表示屈服后材料仍有較大的強(qiáng)度裕度。屈強(qiáng)比小表示屈服后材料仍有較大的強(qiáng)度裕度。屈服極限屈服極限s或或0.2 ：是材料呈現(xiàn)屈服現(xiàn)象的金屬材料，在所加：是材料呈現(xiàn)屈服現(xiàn)象的金屬材料，在所加外加載荷不再增加而材料仍繼續(xù)變形時(shí)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力。外加載荷不再增加而材料仍繼續(xù)變形時(shí)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力。MPa7.1、概、概 述述7.1.1、金屬材料的性能、金屬材料的性能: 22.5.39七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料三、機(jī)械性能三、機(jī)械性能: : 3 3、強(qiáng)度、強(qiáng)度: :持久強(qiáng)度持久強(qiáng)度Dt：是材料在某一溫度下受恒定載荷作用時(shí)，在規(guī)定的：是材料在

10、某一溫度下受恒定載荷作用時(shí)，在規(guī)定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)引起斷裂時(shí)的應(yīng)力。持續(xù)時(shí)間內(nèi)引起斷裂時(shí)的應(yīng)力。MPa 持久強(qiáng)度是高溫元件設(shè)計(jì)選材的重要依據(jù)，也是高溫條件下材料許用應(yīng)力的強(qiáng)度指標(biāo)之一。蠕變極限蠕變極限nt： MPa 蠕變是材料在一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，有穩(wěn)定的拉伸作用下材料逐漸蠕變是材料在一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，有穩(wěn)定的拉伸作用下材料逐漸伸長(zhǎng)的現(xiàn)象。伸長(zhǎng)的現(xiàn)象。蠕變極限是材料抵抗在高溫條件下發(fā)生緩慢塑性變形的能力。蠕變極限是材料抵抗在高溫條件下發(fā)生緩慢塑性變形的能力。 我國(guó)常規(guī)壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)范 DB150中是以設(shè)計(jì)溫度 下10萬(wàn)小時(shí)蠕變率為1%的蠕變極限為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的。7.1、概、概 述述7.1.1、金屬材料的性能、金

11、屬材料的性能: 22.5.310七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料三、機(jī)械性能三、機(jī)械性能: : 3 3、強(qiáng)度、強(qiáng)度: : 疲勞極限：疲勞極限： MPa 疲勞：材料或元件在交變應(yīng)力作用下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，在內(nèi)部缺疲勞：材料或元件在交變應(yīng)力作用下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，在內(nèi)部缺陷或應(yīng)力集中的部位，局部產(chǎn)生細(xì)微裂紋，裂紋逐漸擴(kuò)展以致在陷或應(yīng)力集中的部位，局部產(chǎn)生細(xì)微裂紋，裂紋逐漸擴(kuò)展以致在遠(yuǎn)小于屈服極限或強(qiáng)度極限的情況下，突然發(fā)生脆性斷裂的現(xiàn)象。遠(yuǎn)小于屈服極限或強(qiáng)度極限的情況下，突然發(fā)生脆性斷裂的現(xiàn)象。 疲勞極限即材料承受近無(wú)限次應(yīng)力循環(huán)對(duì)鋼材約為疲勞極限即材料承受近無(wú)限次應(yīng)力循環(huán)對(duì)鋼材約為107次次而不

12、被破壞的最大應(yīng)力。而不被破壞的最大應(yīng)力。r= min/ max ,應(yīng)力循環(huán)系數(shù)或應(yīng)力比7.1、概、概 述述7.1.1、金屬材料的性能、金屬材料的性能: 22.5.311七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料三、機(jī)械性能三、機(jī)械性能: : 3 3、強(qiáng)度、強(qiáng)度: : 硬度：是材料局部抵抗其他物體刻劃或壓入其表面的能力。用標(biāo)硬度：是材料局部抵抗其他物體刻劃或壓入其表面的能力。用標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)得的表面硬度是材料耐磨能力的重要指標(biāo)。同時(shí)也是反準(zhǔn)方法測(cè)得的表面硬度是材料耐磨能力的重要指標(biāo)。同時(shí)也是反映材料彈性、強(qiáng)度與塑性的綜合性能指標(biāo)。映材料彈性、強(qiáng)度與塑性的綜合性能指標(biāo)。壓入硬度：布氏硬度壓入硬度：布氏硬度(HB

13、)、洛氏硬度、洛氏硬度(HRC、HRB)和維氏硬度和維氏硬度(HV)低碳鋼低碳鋼 b=0.36 HB高碳鋼高碳鋼 b=0.34 HB灰鑄鐵灰鑄鐵 b=0.1 HB7.1、概、概 述述7.1.1、金屬材料的性能、金屬材料的性能: 22.5.312七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料三、機(jī)械性能三、機(jī)械性能: : 4 4、材料的韌性、材料的韌性: : 沖擊韌性：采用帶缺口的沖擊試樣在沖擊試驗(yàn)中所吸收的沖擊功沖擊韌性：采用帶缺口的沖擊試樣在沖擊試驗(yàn)中所吸收的沖擊功AKV數(shù)值作為沖擊韌性值。數(shù)值作為沖擊韌性值。韌性：是材料對(duì)缺口或裂紋敏感的反映，用來(lái)衡量材料的抗裂紋韌性：是材料對(duì)缺口或裂紋敏感的反映，用來(lái)

14、衡量材料的抗裂紋擴(kuò)展能力。擴(kuò)展能力。塑性好的材料一般韌性也好，但塑性并不等于韌性。 斷裂韌性：可看出存在裂紋時(shí)材料所具有的防斷能力。斷裂韌性：可看出存在裂紋時(shí)材料所具有的防斷能力。 材料的沖擊韌性可指導(dǎo)選材，但沖擊功不能直接用于設(shè)計(jì)計(jì)算，材料的沖擊韌性可指導(dǎo)選材，但沖擊功不能直接用于設(shè)計(jì)計(jì)算，而且許多壓力容器的脆性斷裂事故也可以在塑性與沖擊值足夠的情而且許多壓力容器的脆性斷裂事故也可以在塑性與沖擊值足夠的情況下發(fā)生。為了能更科學(xué)地判斷力學(xué)中的斷裂指標(biāo)用于壓力容器的況下發(fā)生。為了能更科學(xué)地判斷力學(xué)中的斷裂指標(biāo)用于壓力容器的防脆斷設(shè)計(jì)或安全評(píng)定，目前用得較多的是應(yīng)力強(qiáng)度因子臨界值防脆斷設(shè)計(jì)或安全評(píng)

15、定，目前用得較多的是應(yīng)力強(qiáng)度因子臨界值KIC和裂紋尖端張開(kāi)位移和裂紋尖端張開(kāi)位移COD臨界值臨界值C7.1、概、概 述述7.1.1、金屬材料的性能、金屬材料的性能: 22.5.313七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料三、機(jī)械性能三、機(jī)械性能: : 4 4、材料的韌性、材料的韌性: : 無(wú)塑性轉(zhuǎn)變溫度：無(wú)塑性轉(zhuǎn)變溫度： 在不同溫度下測(cè)定出一系列的沖擊韌性值，可以發(fā)現(xiàn)材料在某一溫度區(qū)間隨溫度降低而韌性值突然下降。由此可得出該材料的無(wú)塑性轉(zhuǎn)變溫度，以便確定材料的最低使用溫度。 7.1、概、概 述述7.1.1、金屬材料的性能、金屬材料的性能: 22.5.314七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料四、化學(xué)性能

16、四、化學(xué)性能: : 1 1、材料的耐腐蝕性能、材料的耐腐蝕性能: :材料抵抗周圍介質(zhì)對(duì)其腐蝕破壞的能力。耐蝕性不是材料固有不變的特性，它隨材料的工作條件而改變。2 2、材料的抗氧化性、材料的抗氧化性 高溫氧化，降低表面硬度和抗疲勞強(qiáng)度應(yīng)選耐熱材料高溫氧化，降低表面硬度和抗疲勞強(qiáng)度應(yīng)選耐熱材料: :在化工生產(chǎn)中，腐蝕問(wèn)題是主要矛盾，它直接關(guān)系著設(shè)備的使用壽命、產(chǎn)品產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量和環(huán)境污染等。因而，必須針對(duì)腐蝕特點(diǎn)，合理選擇材料。7.1、概、概 述述7.1.1、金屬材料的性能、金屬材料的性能: 22.5.315七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料五、材料的工藝性能五、材料的工藝性能: : 1 1、可焊

17、性、可焊性: : 材料在加工方面的物理、化學(xué)和機(jī)械性能的綜合表現(xiàn)即材料的工藝性能，又稱為加工性能。化工容器和設(shè)備主要零部件的制造主要是焊接、鍛造、切削、沖壓、彎曲和熱處理工藝過(guò)程。 一種金屬如果用普通的焊接工藝獲得優(yōu)質(zhì)接頭，則認(rèn)為它具有良好的可焊性，如果要用復(fù)雜、特殊的焊接工藝條件才能獲得優(yōu)質(zhì)接頭，則認(rèn)為可焊性差。焊接：將兩個(gè)分離的金屬或非金屬進(jìn)行局部加熱，使之熔融焊接：將兩個(gè)分離的金屬或非金屬進(jìn)行局部加熱，使之熔融 后產(chǎn)生結(jié)晶的結(jié)合。后產(chǎn)生結(jié)晶的結(jié)合。 材料的可焊性：是指金屬材料在一定條件下，通過(guò)焊接形成優(yōu)質(zhì)的接頭的可能性。7.1、概、概 述述7.1.1、金屬材料的性能、金屬材料的性能: 2

18、2.5.316七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料五、材料的工藝性能五、材料的工藝性能: : 3 3、可鑄性、可鑄性: :2 2、可鍛性、可鍛性 金屬承受壓力加工的能力。金屬承受壓力加工的能力。 指金屬材料能用鑄造的方法獲得合格鑄件的性能。指金屬材料能用鑄造的方法獲得合格鑄件的性能。 鑄造性主要包括流動(dòng)性，收縮性和偏析。鑄造性主要包括流動(dòng)性，收縮性和偏析。流動(dòng)性：是指液態(tài)金屬充滿鑄模的能力；流動(dòng)性：是指液態(tài)金屬充滿鑄模的能力；收縮性：是指鑄件凝固時(shí)，體積收縮的程度；收縮性：是指鑄件凝固時(shí)，體積收縮的程度；偏析：是指金屬在冷卻凝固過(guò)程中，因結(jié)晶先后差異而造成偏析：是指金屬在冷卻凝固過(guò)程中，因結(jié)晶先后

19、差異而造成金屬內(nèi)部化學(xué)成分和組織的不均勻性。金屬內(nèi)部化學(xué)成分和組織的不均勻性。 金屬發(fā)可緞性決定于材料的化學(xué)組成與組織結(jié)構(gòu)，同時(shí)也與加工條件溫度等有關(guān)。7.1、概、概 述述7.1.1、金屬材料的性能、金屬材料的性能: 22.5.317七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料五、材料的工藝性能五、材料的工藝性能: : 5 5、成型工藝性、成型工藝性: :4 4、切削性、切削性 材料在切削加工時(shí)表現(xiàn)的性能。材料在切削加工時(shí)表現(xiàn)的性能。 成型：指金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下，經(jīng)外力作用產(chǎn)生塑性變形而成成型：指金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下，經(jīng)外力作用產(chǎn)生塑性變形而成為所需要形狀的過(guò)程。如：封頭的沖壓、管子彎曲。為所需要形狀的過(guò)程

20、。如：封頭的沖壓、管子彎曲。 當(dāng)切削某種材料時(shí)，刀具壽命長(zhǎng)、切削量大、表面質(zhì)量高，就認(rèn)為該材料的切削性好。 良好的成型工藝性能要求材料具有較好的塑性。6 6、熱處理性能、熱處理性能: : 熱處理是以改善鋼材的某些性能為目的，將鋼材加熱到一定的溫度，在此溫度下保持一定的時(shí)間，然后以不同的速度冷卻下來(lái)的一種操作。 材料適用于哪種熱處理操作，主要取決于材料的化學(xué)組成。7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2.1、碳素鋼、碳素鋼: 22.5.318七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料一、碳及常存雜質(zhì)元素對(duì)鋼材性能的影響一、碳及常存雜質(zhì)元素對(duì)鋼材性能的影響: : 鋼中的主要元素之一，對(duì)鋼的性能影響也最大。

21、如圖P140，圖7-1）常存雜質(zhì)：硫、磷、錳、硅、氧、氮、氫等常存雜質(zhì)：硫、磷、錳、硅、氧、氮、氫等1.碳碳2、硫、硫 有害元素。有害元素。FeS和和 Fe形成低熔點(diǎn)形成低熔點(diǎn)(985)化合物，使鋼材熱加工化合物，使鋼材熱加工到到11501200，過(guò)早熔化而導(dǎo)致工件開(kāi)裂，稱，過(guò)早熔化而導(dǎo)致工件開(kāi)裂，稱“熱脆熱脆”。 高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：S0.02%0.03%； 優(yōu)質(zhì)鋼：優(yōu)質(zhì)鋼：S0.03%0.045%； 普通鋼：普通鋼：S0.055%0.7%以下。以下。7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2.1、碳素鋼、碳素鋼: 22.5.319七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料一、碳及常存雜質(zhì)元素對(duì)鋼材

22、性能的影響一、碳及常存雜質(zhì)元素對(duì)鋼材性能的影響: : 有害元素。雖能使強(qiáng)度、硬度增高，但會(huì)引起塑性、沖擊韌性顯著降低。特別是在低溫時(shí)，使鋼材顯著變脆，稱“冷脆”。 使冷加工及焊接性變壞，高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼： P0.025%；優(yōu)質(zhì)鋼： P0.035%；普通鋼： P0.045%。3.磷磷7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2.1、碳素鋼、碳素鋼: 22.5.320七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料一、碳及常存雜質(zhì)元素對(duì)鋼材性能的影響一、碳及常存雜質(zhì)元素對(duì)鋼材性能的影響: : 脫氧劑。有益元素。MnS(1600) ，部分消除硫的有害作用。錳具有很好的脫氧能力，與FeO成為MnO進(jìn)入爐渣，從而改善鋼的品質(zhì)，特

23、別是降低脆性，提高強(qiáng)度和硬度。在0.25%0.8%以下時(shí)，看成是常存雜質(zhì)。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中，正常含錳量是0.25%0.8%；高錳結(jié)構(gòu)鋼可達(dá)0.7%1.2%。4.錳錳7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2.1、碳素鋼、碳素鋼: 22.5.321七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料一、碳及常存雜質(zhì)元素對(duì)鋼材性能的影響一、碳及常存雜質(zhì)元素對(duì)鋼材性能的影響: : 脫氧劑。有益的元素。硅與FeO能結(jié)成密度較小的硅酸鹽爐渣而被除去。硅在鋼中溶于鐵素體內(nèi)使強(qiáng)度、硬度增加，塑性、韌性降低。鎮(zhèn)靜鋼中的含硅量常在0.1%0.37%，沸騰鋼中只含有0.03%0.07%。由于鋼中硅含量一般不超過(guò)0.5%，對(duì)鋼性能影響不

24、大。5.硅硅7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2.1、碳素鋼、碳素鋼: 22.5.322七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料一、碳及常存雜質(zhì)元素對(duì)鋼材性能的影響一、碳及常存雜質(zhì)元素對(duì)鋼材性能的影響: : 有害元素。在煉鋼末期要加入錳、硅、鐵和鋁進(jìn)行脫氧，但不可能除盡。FeO、MnO、SiO2、Al2O3，使強(qiáng)度、塑性降低。尤其是對(duì)疲勞強(qiáng)度、沖擊韌性等有嚴(yán)重影響。 6.氧氧7.氮氮長(zhǎng)時(shí)間放置或在200300加熱氮以氮化物形式的析出，硬度、強(qiáng)度提高，塑性下降，發(fā)生時(shí)效。鋼液中加入Al、Ti或V進(jìn)行固氮處理，使氮固定在AlN、TiN或VN中，可消除時(shí)效傾向。 7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2

25、.1、碳素鋼、碳素鋼: 22.5.323七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料一、碳及常存雜質(zhì)元素對(duì)鋼材性能的影響一、碳及常存雜質(zhì)元素對(duì)鋼材性能的影響: : 氫脆、白點(diǎn)等缺陷。變脆：氫化物變形小 白點(diǎn)：組織缺陷處擴(kuò)散氫，時(shí)間長(zhǎng) 8.氫氫7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2.1、碳素鋼、碳素鋼: 22.5.324七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料二、金屬的晶體結(jié)構(gòu)二、金屬的晶體結(jié)構(gòu): P144 : P144 電子顯微鏡可觀察到金屬原子各種規(guī)則排列，稱為金屬的晶體結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱結(jié)構(gòu) 不同溫度下純鐵體心立方與面心立方晶格 一般來(lái)說(shuō)，面心立方晶格的金屬具有良好的塑性和韌性，特別是沒(méi)有冷脆性，而體心立方晶格具有

26、較高的硬度、強(qiáng)度和熔點(diǎn)，但塑性和韌性較低，且具有冷脆性。 晶體結(jié)構(gòu):原子按一定規(guī)律排列的結(jié)構(gòu)。晶格、晶胞。7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2.1、碳素鋼、碳素鋼: FeFeC 91022.5.325七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料三、純鐵的同素異構(gòu)體三、純鐵的同素異構(gòu)體: P146 : P146 a-Fe加熱可變?yōu)?Fe，反之高溫下的-Fe冷卻可變?yōu)閍-Fe。在固態(tài)下晶體構(gòu)造隨溫度發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱“同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變”。純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變是在910恒溫下完成的。在固態(tài)下重新排列、結(jié)晶過(guò)程。是鋼進(jìn)行熱處理的依據(jù)。體心立方晶格的純鐵稱a-Fe，面心立方晶格的鐵稱為-Fe。7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳

27、素鋼和鑄鐵7.2.1、碳素鋼、碳素鋼: 22.5.326七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料金屬的結(jié)晶過(guò)程金屬的結(jié)晶過(guò)程: P144 (: P144 (結(jié)晶過(guò)程）結(jié)晶過(guò)程） 由于每個(gè)晶核都長(zhǎng)成一顆晶粒，所以晶核越多，形成的速率越快，則得到的晶粒就越細(xì)小均勻。為此，在鋼鐵生產(chǎn)中常用加快冷卻速度，即增大過(guò)冷速度的辦法來(lái)促使晶核大量形成；或在鋼液中加入能形成大量固態(tài)雜志微粒的元素如加入少量的鋁），人為地增多晶核，促使晶粒細(xì)化。 對(duì)某一種金屬來(lái)說(shuō)，過(guò)冷度不是固定不變的，它與冷卻速度有關(guān)，冷卻速度越大，過(guò)冷度亦越大。 過(guò)冷度:結(jié)晶溫度Tm與熔點(diǎn)溫度Tc之差稱為過(guò)冷度。T=Tm-Tc四、材料的金相組織四、材料

28、的金相組織: : 7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2.1、碳素鋼、碳素鋼: 22.5.327七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料四、材料的金相組織四、材料的金相組織: P144 (: P144 (結(jié)晶過(guò)程）結(jié)晶過(guò)程） 金相組織:在金相顯微鏡下看到的金屬的晶粒，簡(jiǎn)稱組織。在晶核長(zhǎng)成晶粒的同時(shí)，液態(tài)金屬中不斷有新的晶核形成與成長(zhǎng)，直至成長(zhǎng)的晶粒彼此接觸后，在接觸處被迫停止生長(zhǎng)，并形成明顯的交界線即晶界。晶粒的大小對(duì)其機(jī)械性能影響較大。實(shí)驗(yàn)表明，晶粒越細(xì)小均勻，金屬的強(qiáng)度和硬度越高，而塑性和韌性也越好。7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2.1、碳素鋼、碳素鋼: 22.5.328七、化工設(shè)備材料

29、七、化工設(shè)備材料四、材料的金相組織四、材料的金相組織 P146( P146(組織轉(zhuǎn)變）組織轉(zhuǎn)變） 碳在鐵中的存在形式有固溶體、化合物滲碳體和混合物三種。 所謂溶解，就是固體狀態(tài)下，在鐵的晶格空隙處容納碳原子。所謂溶解，就是固體狀態(tài)下，在鐵的晶格空隙處容納碳原子。固溶體：兩種或兩種以上的元素在固態(tài)下互相溶解，而仍然保持溶劑晶格原來(lái)形式的物體 在一種元素的晶格中溶入他種元素而形成的結(jié)構(gòu)。 碳在鐵中的這三種不同存在形式，形成了不同的碳鋼碳在鐵中的這三種不同存在形式，形成了不同的碳鋼組織。組織。 固溶體保持基本金屬的原有晶格模式。7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2.1、碳素鋼、碳素鋼: 22.5

30、.329七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料四、材料的金相組織四、材料的金相組織: : 碳和鐵形成一種間隙化合物Fe3C稱滲碳體，含碳量6.69%。 熔點(diǎn)約1600，硬而脆，幾乎無(wú)塑性。鐵碳合金含碳量小于2時(shí)，其組織是在鐵素體中散布著滲碳體，是碳素鋼。含碳量大于2時(shí)，部分碳以石墨形式存在，稱鑄鐵。石墨的存在相當(dāng)于在鋼的基體中有了許多空隙和裂縫，使材料的 強(qiáng)度極大地降低。所以鑄鐵的抗拉強(qiáng)度和塑性都比碳鋼低。但鑄鐵由于存在石墨，提高了它的耐磨性、消振性和易切削性。1.滲碳體滲碳體7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2.1、碳素鋼、碳素鋼: 22.5.330七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料四、材料的金

31、相組織四、材料的金相組織: : 碳溶解在-Fe中形成的間隙固溶體稱鐵素體。-Fe原子間隙小，溶碳能力低室溫下0.006），強(qiáng)度和硬度低，但塑性和韌性很好。低碳鋼是含鐵素體的鋼，具有軟而韌的性能。2.鐵素體鐵素體7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2.1、碳素鋼、碳素鋼: 22.5.331七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料四、材料的金相組織四、材料的金相組織: : 3.奧氏體奧氏體u 碳溶解在-Fe鐵中形成固溶體稱奧氏體。u -Fe原子間隙較大，碳的溶解度比-Fe中大得多，如在723時(shí)可溶解0.8，在1147時(shí)可達(dá)最大值2.06。u 奧氏體組織是在-Fe發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變時(shí)產(chǎn)生的。由于奧氏體有較大

32、的溶解度，故塑性、韌性較好，且無(wú)磁性。4.珠光體珠光體鐵素體與滲碳體的機(jī)械混合物。力學(xué)性能介于鐵素體和滲碳體之間，即其強(qiáng)度、硬度比鐵素體顯著提高；塑性、韌性比鐵素體差，但比滲碳體要好得多。 7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2.1、碳素鋼、碳素鋼: 22.5.332七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料四、材料的金相組織四、材料的金相組織: : 5.馬氏體馬氏體 鋼和鐵從高溫急冷下來(lái)的組織，是碳原子在-Fe中過(guò)飽和的固溶體。 具有很高的硬度，但很脆，延伸性低，幾乎不能承受沖擊載荷。7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2.1、碳素鋼、碳素鋼: 22.5.333七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料四、

33、材料的金相組織四、材料的金相組織: : 鑄鐵：一般碳以石墨形式存在，有不同的組織形貌。球墨鑄鐵強(qiáng)度最高；細(xì)片狀石墨次之；粗片狀石墨最差。7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2.1、碳素鋼、碳素鋼: 22.5.334七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料三、材料的金相組織三、材料的金相組織: : 7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2.1、碳素鋼、碳素鋼: 22.5.335七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料五、分類五、分類: P141 : P141 1. 按含碳量分類：按含碳量分類：P142工業(yè)純鐵：含碳量工業(yè)純鐵：含碳量0.04%。低碳鋼：也稱軟鋼，含碳量低碳鋼：也稱軟鋼，含碳量0.25%。主要用

34、于建筑和結(jié)構(gòu)。主要用于建筑和結(jié)構(gòu) 件，是鋼中強(qiáng)度較低、塑性較好的一類，冷沖壓及焊接性件，是鋼中強(qiáng)度較低、塑性較好的一類，冷沖壓及焊接性能均好，適合制作焊制化工容器及負(fù)荷不大的機(jī)械零件。能均好，適合制作焊制化工容器及負(fù)荷不大的機(jī)械零件。中碳鋼：含碳量中碳鋼：含碳量0.25% 0.60% 。鋼的強(qiáng)度和塑性適中，經(jīng)。鋼的強(qiáng)度和塑性適中，經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚砜色@得優(yōu)良的綜合機(jī)械性能主要作為壓力容適當(dāng)?shù)臒崽幚砜色@得優(yōu)良的綜合機(jī)械性能主要作為壓力容器用鍛件和螺栓、軸、齒輪等重要零部件。器用鍛件和螺栓、軸、齒輪等重要零部件。高碳鋼：含碳量高碳鋼：含碳量0.60% 。強(qiáng)度及硬度均較高，塑性較差，。強(qiáng)度及硬度均較高，

35、塑性較差， 用于制作彈簧、鋼絲繩等。用于制作彈簧、鋼絲繩等。7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2.1、碳素鋼、碳素鋼: 22.5.336七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料五、分類五、分類: : 2. 按冶煉方法分類：按冶煉方法分類：沸騰鋼：澆注前不用硅和鋁脫氧，鋼水中保留一定的氧含量，在鋼錠模沸騰鋼：澆注前不用硅和鋁脫氧，鋼水中保留一定的氧含量，在鋼錠模內(nèi)產(chǎn)生沸騰想象，這類鋼只限于生產(chǎn)碳和硅含量不大于內(nèi)產(chǎn)生沸騰想象，這類鋼只限于生產(chǎn)碳和硅含量不大于0.25%與與0.07%的的鋼種。沸騰鋼組織疏松，質(zhì)量較差。鋼種。沸騰鋼組織疏松，質(zhì)量較差。鎮(zhèn)靜鋼：脫氧完全，鋼水在鋼錠模內(nèi)基本上不產(chǎn)生鎮(zhèn)靜鋼：脫

36、氧完全，鋼水在鋼錠模內(nèi)基本上不產(chǎn)生CO，鋼種不受，鋼種不受限制。限制。半鎮(zhèn)靜鋼：中等程度脫氧，介于二者之間，鋼水在鋼錠模內(nèi)沸騰半鎮(zhèn)靜鋼：中等程度脫氧，介于二者之間，鋼水在鋼錠模內(nèi)沸騰弱，碳含量范圍比沸騰鋼大，硅含量不大于弱，碳含量范圍比沸騰鋼大，硅含量不大于0.17%。 根據(jù)冶煉方法的不同，工業(yè)用鋼可分為：平爐鋼、轉(zhuǎn)爐鋼、電爐鋼三根據(jù)冶煉方法的不同，工業(yè)用鋼可分為：平爐鋼、轉(zhuǎn)爐鋼、電爐鋼三大類。每大類又可分為酸性和堿性兩類。轉(zhuǎn)爐鋼又可分為氧氣吹煉和空大類。每大類又可分為酸性和堿性兩類。轉(zhuǎn)爐鋼又可分為氧氣吹煉和空氣吹煉。電爐鋼中大量生產(chǎn)的為電弧爐鋼；此外，還有一些特殊冶煉方氣吹煉。電爐鋼中大量生

37、產(chǎn)的為電弧爐鋼；此外，還有一些特殊冶煉方法，如電渣爐鋼、感應(yīng)爐鋼、真空爐鋼等。法，如電渣爐鋼、感應(yīng)爐鋼、真空爐鋼等。 按脫氧程度和澆注制度不同，工業(yè)用鋼又可分為沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼。7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2.1、碳素鋼、碳素鋼: 22.5.337七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料五、分類五、分類: : 3. 按品質(zhì)分類：按品質(zhì)分類：普通鋼：普通鋼： Q鋼材屈服點(diǎn)鋼材屈服點(diǎn)“屈字漢字拼音首位字母。屈字漢字拼音首位字母。 加三位數(shù)字加三位數(shù)字235-A，屈服強(qiáng)度數(shù)值，屈服強(qiáng)度數(shù)值MPa） 質(zhì)量等級(jí)質(zhì)量等級(jí)A(較低較低)，B，C，D(最高最高)。 脫氧方法為脫氧方法為F(沸騰沸騰)

38、，b(半鎮(zhèn)靜半鎮(zhèn)靜)，Z(鎮(zhèn)靜鎮(zhèn)靜)，TZ(特鎮(zhèn)特鎮(zhèn))。 普通鋼廣泛應(yīng)用于化工容器、管道等構(gòu)件。一般選用鎮(zhèn)靜鋼。普通鋼廣泛應(yīng)用于化工容器、管道等構(gòu)件。一般選用鎮(zhèn)靜鋼。 普通碳素鋼有普通碳素鋼有 Q195、 Q215、 Q235、 Q255及及 Q275五個(gè)鋼種。五個(gè)鋼種。 Q195-A； Q235-BF 包含鋼的純度和均勻包含鋼的純度和均勻 度。鋼的純度主要以鋼中所含各有害雜質(zhì)的多少度。鋼的純度主要以鋼中所含各有害雜質(zhì)的多少來(lái)衡量。工業(yè)用鋼一般根據(jù)鋼中磷、硫等含量而分為普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、來(lái)衡量。工業(yè)用鋼一般根據(jù)鋼中磷、硫等含量而分為普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、和高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼三大類。和高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼三大類。7.2、

39、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2.1、碳素鋼、碳素鋼: 22.5.338七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料五、分類五、分類: : 3. 按品質(zhì)分類：按品質(zhì)分類：優(yōu)質(zhì)鋼：優(yōu)質(zhì)鋼：S0.03%0.045% ；P0.04%，工藝嚴(yán)格，質(zhì)量，工藝嚴(yán)格，質(zhì)量高。高。優(yōu)質(zhì)低碳鋼含優(yōu)質(zhì)低碳鋼含C量量0.25%），如），如08、10、 15、20、25；塑；塑性好，焊接性能好，常用作殼體、接收、法蘭等。性好，焊接性能好，常用作殼體、接收、法蘭等。優(yōu)質(zhì)中碳鋼含優(yōu)質(zhì)中碳鋼含C量量0.3%0.60%）,如如30、35、40、45、50與與55； 45號(hào)鋼常用作傳動(dòng)軸號(hào)鋼常用作傳動(dòng)軸優(yōu)質(zhì)高碳鋼含優(yōu)質(zhì)高碳鋼含C量量0.6

40、%），如），如60、65、70、80。60、65鋼鋼主要用來(lái)制造彈簧，主要用來(lái)制造彈簧，70、80鋼常用來(lái)制造鋼絲繩等。鋼常用來(lái)制造鋼絲繩等。 08、10、15、20、25、30、35、40、45、50、80等。平均含碳量的萬(wàn)分之幾。45號(hào)鋼中含碳量平均為0.45%(0.42%0.50%)。45Mn，錳含量較高的優(yōu)質(zhì)非合金鋼。7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2.1、碳素鋼、碳素鋼: 22.5.339七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料五、分類五、分類: : 4. 按用途分類：按用途分類：由鑄造而得的碳鋼件，其材料牌號(hào)前須標(biāo)注“ZG字樣，其后兩組數(shù)字則是屈服極限與強(qiáng)度極限的數(shù)值N/mm2即MP

41、a）。如ZG200-400， ZG31-570等。鍋爐鋼：在鋼號(hào)末尾加標(biāo)上“g”。壓力容器用鋼：在鋼號(hào)末尾加標(biāo)上“R”。7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2.1、碳素鋼、碳素鋼: 22.5.340七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料六、碳鋼的品種及規(guī)格六、碳鋼的品種及規(guī)格: : 1.鋼板壓力容器用熱扎厚鋼板）：鋼板壓力容器用熱扎厚鋼板）：4mm6mm厚度間隔為0.5mm6mm30mm厚度間隔為 lmm30mm60mm厚度間隔為2mm一般碳素鋼板材有 Q235-A、 Q235-AF、08、10、15、20等。 品種：鋼板、鋼管、型鋼、鑄鋼和鍛鋼2.鋼管：鋼管：無(wú)縫鋼管冷軋和熱軋和有縫鋼管。普通無(wú)

42、縫鋼管常用材料有10、15、20等。專門用途的無(wú)縫鋼管，如熱交換器用鋼管、石油裂化用無(wú)縫管、鍋爐用無(wú)縫管等。有縫管、水煤氣管，分鍍鋅(白鐵管)和不鍍鋅(黑鐵管)兩種。7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2.1、碳素鋼、碳素鋼: 22.5.341七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料六、碳鋼的品種及規(guī)格六、碳鋼的品種及規(guī)格: : 3.型鋼：型鋼：有圓鋼、方鋼、扁鋼、角鋼等邊與不等邊）、工字鋼和槽鋼。圓鋼與方鋼主要用來(lái)制造各類軸件；扁鋼常用作各種槳葉；角鋼、工字鋼及槽鋼可做各種設(shè)備的支架、塔盤支承及各種加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。4.鑄鋼和鍛鋼：鑄鋼和鍛鋼： 鑄鋼用 ZG表示， ZG25、 ZG35等，用于制造各種承受

43、重載荷的復(fù)雜零件，如泵殼、閥門、泵葉輪等。 鍛鋼有08、10、15、50等牌號(hào)。石油化工容器用20、25等制作管板、法蘭、頂蓋等。7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2.1、碳素鋼、碳素鋼: 22.5.342七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料七、碳鋼的性能和使用限制七、碳鋼的性能和使用限制: : 1.碳鋼的機(jī)械性能：碳鋼的機(jī)械性能： 碳鋼的機(jī)械性能較好，不但有較高的強(qiáng)度和硬度，而且有較好的塑性和韌性。機(jī)械性能與鋼的含碳量、熱處理?xiàng)l件、零件的尺寸及使用溫度有關(guān)。隨著鋼中的碳含量增多，鋼的強(qiáng)度和硬度提高，塑性下降。溫度升高時(shí)，鋼的強(qiáng)度下降，塑性提高。普通碳鋼350，優(yōu)質(zhì)碳鋼400 ，就要考慮蠕變影

44、響。由于碳鋼在570 以上會(huì)被顯著氧化，而在0 以下塑性和沖擊韌性又急劇下降，所以根據(jù)碳鋼中硫含量控制的嚴(yán)格程度不同，普通碳鋼在壓力容器中的使用溫度范圍是0350 ，優(yōu)質(zhì)碳鋼可擴(kuò)展到-20475 。經(jīng)退火處理的碳鋼硬度低、塑性好。中、高碳鋼可通過(guò)調(diào)質(zhì)處理提高其綜合機(jī)械性能。7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2.1、碳素鋼、碳素鋼: 22.5.343七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料七、碳鋼的性能和使用限制七、碳鋼的性能和使用限制: : 2.碳鋼的工藝性能：碳鋼的工藝性能： 碳鋼的綜合機(jī)械性能較好，也帶來(lái)良好的制造工藝性能。碳鋼可以進(jìn)行鑄造、鍛壓、切削等各種形式的冷熱加工。鋼鑄件一般應(yīng)進(jìn)行正火

45、或退火處理，以消除殘余應(yīng)力，細(xì)化晶粒。低碳鋼板可冷卷，薄低碳鋼薄板可進(jìn)行冷沖壓，碳鋼的可鍛性良好，可焊性隨碳含量的增加而變化。低碳鋼由于具有良好的塑性和可焊性，所以適于制造容器。3.碳鋼的耐蝕性：碳鋼的耐蝕性： 碳鋼的耐蝕性較差，在鹽酸、硫酸、稀硫酸、醋酸、氯化物溶液及濃堿液中均會(huì)遭受較強(qiáng)烈的腐蝕，所以碳鋼不能直接用于處理這些介質(zhì)。碳鋼在濃硫酸中由于出現(xiàn)鈍化，耐蝕性較好。在濃度小于30%的稀堿液中，碳鋼表面可生成不溶性的氫氧化鐵和氫氧化亞鐵保護(hù)膜，所以在溫度不高的稀堿液中是耐蝕的。7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵22.5.344七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料: : 4.碳鋼的使用限制：碳鋼

46、的使用限制： 碳鋼的綜合機(jī)械性能和制造工藝性能較好，但耐蝕性及使用溫度范圍等使其在化學(xué)工業(yè)中的使用受到了一定的限制。碳鋼的強(qiáng)度較低，用來(lái)制造高負(fù)荷的零件時(shí)尺寸往往很大；同時(shí)碳鋼的屈服比也較低，材料的潛力不能充分發(fā)揮。碳鋼的耐蝕性差，限制了它在許多介質(zhì)中的應(yīng)用。碳鋼的使用溫度范圍較窄，無(wú)法滿足某些工藝過(guò)程提出的高溫或低溫要求。7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2.1、碳素鋼、碳素鋼: 22.5.345七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料八、碳鋼的熱處理八、碳鋼的熱處理: P143 : P143 由于熱處理可改變鋼的加工性能，強(qiáng)化了金屬材料，得以充分發(fā)揮金屬材料的潛力，減輕機(jī)器結(jié)構(gòu)的自重。更重要的

47、是能夠顯著提高鋼的機(jī)械性能，增加零件的強(qiáng)度、安全性和壽命，所以在現(xiàn)代工業(yè)中，熱處理已成為極其重要的工藝方法。 鋼材的不同金相組織使鋼具有不同的性能。鋼的組織結(jié)構(gòu)與其化學(xué)成分有關(guān)，還與其經(jīng)歷的加熱和冷卻過(guò)程有關(guān)，這是由鋼材的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化引起的。熱處理：就是將鋼在固態(tài)范圍內(nèi)，施加不同的加熱、保溫和冷卻過(guò)程，熱處理：就是將鋼在固態(tài)范圍內(nèi)，施加不同的加熱、保溫和冷卻過(guò)程，以改變其組織結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)改變其性能的一種工藝。以改變其組織結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)改變其性能的一種工藝。 或者說(shuō)：鋼材通過(guò)適當(dāng)?shù)募訜崤c冷卻過(guò)程，使鋼材內(nèi)部組織按照一定或者說(shuō)：鋼材通過(guò)適當(dāng)?shù)募訜崤c冷卻過(guò)程，使鋼材內(nèi)部組織按照一定的規(guī)律變化，以獲

48、得預(yù)期的機(jī)械性能，這種工藝過(guò)程。的規(guī)律變化，以獲得預(yù)期的機(jī)械性能，這種工藝過(guò)程。7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2.1、碳素鋼、碳素鋼: 22.5.346七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料八、碳鋼的熱處理八、碳鋼的熱處理: : 1.退火：退火：P149退火：緩慢加熱到臨界點(diǎn)以上的某一溫度，保溫一段時(shí)間，隨爐緩?fù)嘶穑壕徛訜岬脚R界點(diǎn)以上的某一溫度，保溫一段時(shí)間，隨爐緩慢冷卻。慢冷卻。目的：細(xì)化晶粒，提高力學(xué)性能；降低硬度、提高塑性、便于冷加目的：細(xì)化晶粒，提高力學(xué)性能；降低硬度、提高塑性、便于冷加工；消除部分內(nèi)應(yīng)力，防止工件變形。工；消除部分內(nèi)應(yīng)力，防止工件變形。A、完全退火：主要用于含碳量

49、低于、完全退火：主要用于含碳量低于0.8%的鋼材熱加工后及加工前。的鋼材熱加工后及加工前。 目的：消除組織缺陷，降低硬度，消除內(nèi)應(yīng)力。目的：消除組織缺陷，降低硬度，消除內(nèi)應(yīng)力。b、再結(jié)晶退火：主要用于經(jīng)過(guò)冷加工的鋼，如冷拉、冷沖壓等。、再結(jié)晶退火：主要用于經(jīng)過(guò)冷加工的鋼，如冷拉、冷沖壓等。 目的：消除焊接件內(nèi)應(yīng)力，以及消除因塑性變形以后發(fā)生的冷硬化現(xiàn)目的：消除焊接件內(nèi)應(yīng)力，以及消除因塑性變形以后發(fā)生的冷硬化現(xiàn)象。象。c、低溫退火：主要用于用來(lái)消除鑄件、鍛件、焊接件、熱扎件及冷拉、低溫退火：主要用于用來(lái)消除鑄件、鍛件、焊接件、熱扎件及冷拉件的內(nèi)應(yīng)力件的內(nèi)應(yīng)力7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.

50、2.1、碳素鋼、碳素鋼: 22.5.347七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料八、碳鋼的熱處理八、碳鋼的熱處理: : 2.正火：正火： 正火是置于空氣中冷卻。晶粒變細(xì)，韌性可顯著提高。目的與退火的目的基本相同。細(xì)化晶粒，提高力學(xué)性能；降低硬度、提高塑性、便于冷加工；消除部分內(nèi)應(yīng)力，防止工件變形。3.淬火：淬火：淬火：就是把鋼材加熱到臨界溫度淬火：就是把鋼材加熱到臨界溫度(臨界點(diǎn)以上臨界點(diǎn)以上3050)以上保以上保溫，后投入淬火劑中快速冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的過(guò)程。溫，后投入淬火劑中快速冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的過(guò)程。淬火后得到的組織是馬氏體。增加硬度、強(qiáng)度和耐磨性。淬火后得到的組織是馬氏體。

51、增加硬度、強(qiáng)度和耐磨性。 淬火劑有空氣、油、水、鹽水，冷卻能力遞增。淬火劑有空氣、油、水、鹽水，冷卻能力遞增。碳鋼在水和鹽水中淬火，合金鋼在油中淬火。碳鋼在水和鹽水中淬火，合金鋼在油中淬火。7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2.1、碳素鋼、碳素鋼: 22.5.348七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料八、碳鋼的熱處理八、碳鋼的熱處理: : 4.回火：回火： 回火：是淬火后進(jìn)行的一種較低溫度的加熱與冷卻熱處理工藝?；鼗穑菏谴慊鸷筮M(jìn)行的一種較低溫度的加熱與冷卻熱處理工藝。目的：降低或消除零件淬火后的內(nèi)應(yīng)力，提高韌性。目的：降低或消除零件淬火后的內(nèi)應(yīng)力，提高韌性。 回火溫度是決定回火后鋼件機(jī)械性能的

52、主要因素?；鼗饻囟仁菦Q定回火后鋼件機(jī)械性能的主要因素。低溫回火低溫回火:在在150250范圍內(nèi)的回火。回火馬氏體有較高的硬范圍內(nèi)的回火?；鼗瘃R氏體有較高的硬度和耐磨性，內(nèi)應(yīng)力和脆性有所降低。刃具、量具，要進(jìn)行低溫回度和耐磨性，內(nèi)應(yīng)力和脆性有所降低。刃具、量具，要進(jìn)行低溫回火處理火處理中溫回火溫度是中溫回火溫度是300450。有一定的彈性和韌性，并有較高硬。有一定的彈性和韌性，并有較高硬度。軸類、刀桿、軸套等進(jìn)行中溫回火。度。軸類、刀桿、軸套等進(jìn)行中溫回火。高溫回火溫度為高溫回火溫度為500680。綜合性能：強(qiáng)度、韌性、塑性等都。綜合性能：強(qiáng)度、韌性、塑性等都較好淬火加高溫回火習(xí)慣上稱為較好淬火

53、加高溫回火習(xí)慣上稱為“調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理”。用于各種軸類零件、。用于各種軸類零件、連桿、齒輪、受力螺栓等。連桿、齒輪、受力螺栓等。7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2.1、碳素鋼、碳素鋼: 22.5.349七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料八、碳鋼的熱處理八、碳鋼的熱處理: : 4.回火：回火：時(shí)效熱處理：材料經(jīng)固溶處理或冷塑變形后，在室溫或高于室溫條件下，其組織和性能隨時(shí)間而變化的過(guò)程。時(shí)效可進(jìn)一步消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定零件尺寸，它與回火作用相類似。使零件表面層比心部具有更高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度，而心部則具有一定的韌性。6. 表面淬火：表面淬火：5. 淬透性問(wèn)題：淬透性問(wèn)題：7.2、碳素

54、鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2.1、碳素鋼、碳素鋼: 22.5.350七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料八、碳鋼的熱處理八、碳鋼的熱處理: : 7. 化學(xué)熱處理：化學(xué)熱處理：P152將鋼件放在一定的介質(zhì)中加熱和保溫，使介質(zhì)中的活性原子滲入工件表層，改變表層的化學(xué)成分以獲得預(yù)期的組織和性能的一種熱處理過(guò)程。有滲碳、滲氮(氮化)、滲鉻、滲硅、滲鋁、氰化(碳與氮共滲)等。滲碳、氰化可提高零件的硬度和耐磨性；滲鋁可提高耐熱、抗氧化性；氮化與滲鉻的零件，表面比較硬，可顯著提高耐磨和耐腐蝕性；滲硅可提高耐酸性等。7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2.2、鑄鐵、鑄鐵: P14222.5.351七、化工設(shè)備材

55、料七、化工設(shè)備材料含碳量2%以上，含有 S、 P、 Si、 Mn等雜質(zhì)。脆性材料，抗拉強(qiáng)度較低，不能鍛造，但有良好鑄造性、耐磨性、減振性及切削加工性。在一些介質(zhì)(濃硫酸、醋酸、鹽溶液、有機(jī)溶劑等)中有相當(dāng)好的耐腐蝕性能。鑄鐵可分為灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵和特殊性能鑄鐵等。7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2.2、鑄鐵、鑄鐵: 22.5.352七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料一、鑄鐵的分類、編號(hào)、性能和用途一、鑄鐵的分類、編號(hào)、性能和用途: : 1. 灰鑄鐵：灰鑄鐵：2.7%4.0%，片狀石墨形式，斷面暗灰色。有優(yōu)良的鑄造性、減振性能，支架、閥體、泵體(機(jī)座、管路附件等)。在化工

56、生產(chǎn)中可做燒堿生產(chǎn)中的熬堿鍋、聯(lián)堿生產(chǎn)中的碳化塔及淡鹽水泵等。HT和抗拉強(qiáng)度sb值表示，如 HT100，其中100表示sb100MPa。常用灰鑄鐵牌號(hào)有HT100、 HT150、 HT200、 HT250、 HT300、 HT350生鐵：直接由高爐中生產(chǎn)出的粗制鐵,可進(jìn)一步精煉成鋼、熟鐵或工業(yè)純鐵,或再熔化鑄造成專門的形狀。煉鋼生鐵里的碳主要以碳化鐵的形態(tài)存在，其斷面呈白色，通常又叫白口鐵。這種生鐵性能堅(jiān)硬而脆，一般都用做煉鋼的原料。熟鐵：用生鐵精煉而成的比較純的鐵.含碳量在0.02%以下,又叫鍛鐵.熟鐵很軟,延展性好,可以拉成絲,容易鍛造和焊接.7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2.2、

57、鑄鐵、鑄鐵: 22.5.353七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料2. 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵 ： （展性鑄鐵）（展性鑄鐵）鑄鐵中的碳大部分或全部以團(tuán)絮狀存在。實(shí)際上不可鍛，其“可鍛只是說(shuō)其具有一定的延展性。由于其具有一定的強(qiáng)度和較高的塑性和韌性，可用在承受沖擊和振動(dòng)的場(chǎng)合，如汽車、拖拉機(jī)的后橋外殼、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)等。用“KT表示，又分為黑心、白心和珠光體，故在“KT后分別標(biāo)以“H”，“B或“Z“；再后面二組數(shù)字中，第一組表示最低抗拉強(qiáng)度，第二組表示最低延伸率。常用可鍛鑄鐵牌號(hào)有KT300-06、 HTB350-40、 HTZ450-06一、鑄鐵的分類、編號(hào)、性能和用途一、鑄鐵的分類、編號(hào)、性能和用途: :

58、7.2、碳素鋼和鑄鐵、碳素鋼和鑄鐵7.2.2、鑄鐵、鑄鐵: 22.5.354七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料3. 球墨鑄鐵球墨鑄鐵 ：簡(jiǎn)稱球鐵。：簡(jiǎn)稱球鐵。在強(qiáng)度、塑性和韌性方面大大超過(guò)灰鑄鐵，甚至接近鋼材。用QT、抗拉強(qiáng)度值、延伸率表示，如QT400-18，其中400表示sb400MPa，18表示d=18%。4. 高硅鑄鐵高硅鑄鐵 ：有高的耐蝕性能，含硅量增加耐蝕性增加。強(qiáng)度低、脆性大及內(nèi)應(yīng)力大，易于脆裂熱導(dǎo)率小，線膨脹系數(shù)大，不適于制造溫差較大的設(shè)備，否則容易產(chǎn)生裂紋。常用于各種耐酸泵、冷卻排管和熱交換器牌號(hào)有：STSi11Cu2CrR、STSi15R、STSi15Mo3R等。一、鑄鐵的分

59、類、編號(hào)、性能和用途一、鑄鐵的分類、編號(hào)、性能和用途: : 7.3、合金元素對(duì)鋼的影響、合金元素對(duì)鋼的影響 P153采用合金鋼的目的采用合金鋼的目的22.5.355七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料在現(xiàn)代工業(yè)中經(jīng)常采用合金鋼。要求鋼材具有更高的強(qiáng)度，還要有耐溫高、低）、耐高壓、耐腐蝕、綜合機(jī)械性能好，設(shè)備壁厚和自重小等特性，而碳素鋼無(wú)論采用怎么樣的熱處理都已經(jīng)不能滿足這些要求，尤其是高溫抗氧化性、熱強(qiáng)性、冷韌性、在高溫高壓下耐氫氮腐蝕的性能。而在碳素鐵中加入一種或多種元素形成的合金鋼可有效的改變鋼的組織和性能，很好的滿足上述要求。合金元素：為改善鋼的組織和性能而特意加入的元素。合金元素：為改善鋼

60、的組織和性能而特意加入的元素。合金鋼：加入合金元素的鋼合金鋼：加入合金元素的鋼7.3、合金元素對(duì)鋼的影響、合金元素對(duì)鋼的影響常用的合金元素：常用的合金元素：22.5.356七、化工設(shè)備材料七、化工設(shè)備材料目前常用的合金元素有：鉻(Cr)，錳(Mn)，鎳(Ni)，硅(Si)，硼(B)，鎢(W)，鉬(Mo)，釩(V)，鈦(Ti)和稀土元素(Re)等。7.37.3、合金元素在鋼中的作用、合金元素在鋼中的作用: : 合金元素在合金鋼中的存在形式與碳素鐵中的存在形式相似，主要以兩種形式，一是：溶入鐵素體內(nèi)，形成合金鐵素體固溶體）；二是：與碳化合，形成合金碳化物。7.3、合金元素對(duì)鋼的影響、合金元素對(duì)鋼的