压力容器与化工设备常用材料课件

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1、 第二篇第二篇 压力容器压力容器1压力容器与化工设备常用材料压力容器与化工设备常用材料 第第 六六 章章6-16-1金属的晶体结构金属的晶体结构6-26-2铁碳合金铁碳合金6-36-3碳素钢碳素钢6-46-4合金钢合金钢6-56-5铸铁铸铁6-66-6有色金属有色金属6-76-7非金属材料非金属材料6-86-8设备材料的腐蚀与防护设备材料的腐蚀与防护2化工设备用材的特殊性化工设备用材的特殊性操作条件的限制操作条件的限制 压力压力温度温度介质介质从真空到高压从真空到高压-2502000酸酸碱碱（腐腐蚀蚀）、易易燃燃易易爆爆、有有毒甚至剧毒毒甚至剧毒制造条件的限制制造条件的限制设备在制造过程中，要

2、经过各种冷、热加工使它成型，设备在制造过程中，要经过各种冷、热加工使它成型，例如下料、卷板、焊接、热处理等，要求材料的加工性例如下料、卷板、焊接、热处理等，要求材料的加工性能要好。能要好。3力学性能：力学性能：强度（常温强度（常温s、b、高温、低温强度，疲劳、高温、低温强度，疲劳强度）；硬度（强度）；硬度（HB、HRC）；塑性（）；塑性（、）以及冲击韧）以及冲击韧性性k物理性能：物理性能：密度、熔点、线膨胀系数、导热性、导电性、密度、熔点、线膨胀系数、导热性、导电性、弹性模数与泊桑比弹性模数与泊桑比 化学性能：化学性能：耐腐蚀性、抗氧化性耐腐蚀性、抗氧化性加工工艺性能：加工工艺性能：可铸性、可

3、锻性、可焊性、切削加工性可铸性、可锻性、可焊性、切削加工性材料的一般性能材料的一般性能4 6-1 6-1 金属的晶体结构金属的晶体结构一、晶体的基本概念一、晶体的基本概念 1晶体晶体所谓晶体是指其原子（离所谓晶体是指其原子（离子或分子）在空间呈规则子或分子）在空间呈规则排列的物体。排列的物体。 2晶体结构晶体结构晶体中原子（离子或分子）晶体中原子（离子或分子）在空间的具体排列。在空间的具体排列。晶体晶体非晶体非晶体5二、常见金属的晶体结构类型二、常见金属的晶体结构类型体心立方晶格体心立方晶格面心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格密排六方晶格如：如：Fe(910,-Fe)、Cr、Mo、W、V等。等

4、。如：如：Fe(910,-Fe)、 Al、Cu、Ni、Pb等。等。如如Be、Mg、Zn、Cd等。等。6 -铁铁 -铁铁 同素异构转变同素异构转变t t912 912 体心立方晶格，称体心立方晶格，称- -铁铁t t912 912 面心立方晶格，称面心立方晶格，称- -铁铁铁铁910910碳钢：含碳碳钢：含碳 2.11铸铁：含碳铸铁：含碳2.11铁与碳组成的合金铁与碳组成的合金铁碳合金铁碳合金6-2 6-2 铁碳合金铁碳合金纯铁性能：纯铁性能：强度、硬度低，塑性、韧性好。强度、硬度低，塑性、韧性好。价格昂贵。价格昂贵。一、什么是铁碳合金（黑色金属）？一、什么是铁碳合金（黑色金属）？（一）铁（一）

5、铁 7( (二二) )碳在铁碳合金中的存在形式碳在铁碳合金中的存在形式 1.碳溶解在铁的晶格中形成碳溶解在铁的晶格中形成固溶体固溶体在铁的晶格中挤入一些碳原子以后得到的，在铁的晶格中挤入一些碳原子以后得到的， 以原有晶格结构为基础并溶有碳原子的物质称以原有晶格结构为基础并溶有碳原子的物质称固溶体固溶体。碳溶解在碳溶解在-Fe中形成的固溶体中形成的固溶体铁素体铁素体F。 因为因为-Fe原子间隙小，原子间隙小，铁素体溶碳能力低，含碳铁素体溶碳能力低，含碳0.02 0.02 ，塑性、韧性很好，但强度、硬度低。塑性、韧性很好，但强度、硬度低。碳在碳在-Fe中形成的固溶体中形成的固溶体奥氏体奥氏体A。

6、奥氏体奥氏体溶碳能力高，可达溶碳能力高，可达2.11 2.11 。塑性、韧性较好，塑性、韧性较好，且无磁性。且无磁性。8 2.碳与铁形成碳与铁形成化合物化合物n当碳不能全部溶入铁素体或奥氏体时，剩余的当碳不能全部溶入铁素体或奥氏体时，剩余的C将与将与Fe形形成化合物成化合物 Fe3C渗碳体渗碳体 Fe3C 。n渗碳体含碳量为渗碳体含碳量为6.676.67，熔点高，熔点高，约约16001600，又又硬又脆，硬又脆，塑性、韧性几乎为零。塑性、韧性几乎为零。 3.碳以碳以石墨石墨状态单独存在状态单独存在n铁碳合金含碳量小于铁碳合金含碳量小于2.11时，其组织是在铁素体中散布时，其组织是在铁素体中散布

7、着渗碳体，是碳素钢。着渗碳体，是碳素钢。n含碳量大于含碳量大于2.11时，部分碳以石墨形式存在，称铸铁时，部分碳以石墨形式存在，称铸铁。抗拉强度和塑性都比碳钢低。但铸铁具有一定消震能力。抗拉强度和塑性都比碳钢低。但铸铁具有一定消震能力。94.珠光体珠光体P铁素体与渗碳体的机械混合物铁素体与渗碳体的机械混合物 (F88 %+Fe3C12 %) 力学性能介于铁素体和渗碳体之间，力学性能介于铁素体和渗碳体之间，其强度、其强度、 硬度、塑性、韧性均较好。硬度、塑性、韧性均较好。 5.莱氏体莱氏体Le珠光体和初次渗碳体的共晶混合物。珠光体和初次渗碳体的共晶混合物。具有较高的硬度，是一种较粗而硬的金相组织

8、，存具有较高的硬度，是一种较粗而硬的金相组织，存 在于白口铸铁、高碳钢中。在于白口铸铁、高碳钢中。 10 6.6.马氏体马氏体M钢和铁从高温急冷下来的组织，钢和铁从高温急冷下来的组织，是碳原子在是碳原子在a a-Fe 中过饱和的固溶体。中过饱和的固溶体。具有具有很高的硬度，但很脆，延伸率低，几乎不能承很高的硬度，但很脆，延伸率低，几乎不能承受冲击载荷。受冲击载荷。二、铁碳平衡状态图二、铁碳平衡状态图 反映铁碳合金的反映铁碳合金的组织、成份和温度组织、成份和温度之间的关系。之间的关系。其横坐标其横坐标含碳量，纵坐标含碳量，纵坐标温度。温度。11铁铁碳碳合合金金状状态态图图12相图中重要的点和线相

9、图中重要的点和线液相线液相线ACD固相线固相线AECF共析线共析线 PSK PSK，共析点共析点S S（含碳含碳0.77%）共析：共析：在恒定温度下由一个有特定成分的固相分在恒定温度下由一个有特定成分的固相分解成另外两个与母相成分不同的相的转变称为共解成另外两个与母相成分不同的相的转变称为共析转变析转变 。含碳含碳0.77%的的 奥氏体冷奥氏体冷S点点（F：88 %） +（Fe3C：12 %）珠光体珠光体13共晶线共晶线 ECFECF，共晶点共晶点C （含碳含碳4.3%）共晶：共晶：在一定温度下，由一定成分的液相同时结在一定温度下，由一定成分的液相同时结晶出成分一定的两个固相的过程称为共晶转变

10、。晶出成分一定的两个固相的过程称为共晶转变。（含碳含碳4.3%） 的液体的液体C(A2.11%+Fe3C) 高高温莱氏体温莱氏体,LeES线：碳在线：碳在A中的固溶线中的固溶线GS线：钢的同素异构转变线线：钢的同素异构转变线相图中重要的点和线相图中重要的点和线14（一）碳钢（一）碳钢含碳含碳0.77 的钢的钢 共析钢共析钢常温组织全部为常温组织全部为珠光体珠光体( P )：含含12的渗碳体的渗碳体（Fe3C) )88 的铁素体的铁素体(F) 。珠光体：强度较高，塑性、韧性和硬度介于渗碳珠光体：强度较高，塑性、韧性和硬度介于渗碳体和铁素体之间，综合机械性能良好。体和铁素体之间，综合机械性能良好。

11、含碳含碳 0.77 的钢的钢 亚亚共析钢共析钢 常温组织为：常温组织为：FP含碳含碳 0.77 的钢的钢 过过共析钢共析钢 常温组织为：常温组织为：P Fe3C15含碳量对碳钢机械性能的影响含碳量对碳钢机械性能的影响为什么？为什么？一般的：随含碳量增加，钢的强度、硬度增加，而一般的：随含碳量增加，钢的强度、硬度增加，而塑性、韧性降低。塑性、韧性降低。16含碳含碳4.3 的铸铁的铸铁 共晶白口铁共晶白口铁。 室温组织室温组织: （低温）（低温）莱氏体莱氏体 Le （P + 共晶共晶 Fe3C）莱氏体莱氏体 Le的性能：硬而脆。的性能：硬而脆。含碳含碳 4.3 的铸铁的铸铁 亚亚共晶白口铁共晶白口

12、铁。 室温组织室温组织: LePFe3C 含碳含碳 4.3 的铸铁的铸铁 过过共晶白口铁共晶白口铁。 室温组织室温组织: LeFe3C （二）铸铁（二）铸铁17三、过冷奥氏体的恒温转变三、过冷奥氏体的恒温转变钢在高温时所形成的奥氏体，过冷到钢在高温时所形成的奥氏体，过冷到727以下时变成不稳以下时变成不稳定的过冷奥氏体。这种过冷奥氏体随过冷度的不同可以转定的过冷奥氏体。这种过冷奥氏体随过冷度的不同可以转变成珠光体、贝氏体或马氏体。变成珠光体、贝氏体或马氏体。图中两条图中两条C C形曲线将图面分成三个区域。最左边是过冷奥氏形曲线将图面分成三个区域。最左边是过冷奥氏体，最右边是奥氏体的转变产物体，

13、最右边是奥氏体的转变产物-珠光体和贝氏体相区。珠光体和贝氏体相区。当奥氏体恒温转变温度不同时，转变后的产物也不一样。当奥氏体恒温转变温度不同时，转变后的产物也不一样。在在727727550 范围内时，奥氏体分解为珠光体类型组织，范围内时，奥氏体分解为珠光体类型组织，在在550550230 范围内时，转变产物是贝氏体类型组织，当范围内时，转变产物是贝氏体类型组织，当冷到冷到230230 以下时，则转变成马氏体类型组织。以下时，则转变成马氏体类型组织。18共共共共析析析析钢钢钢钢C C曲曲曲曲线线线线19四、钢的热处理四、钢的热处理把钢材在固态下加热到一定温度，保温一段时间，然后以把钢材在固态下加

14、热到一定温度，保温一段时间，然后以不同速度冷却，以改变其组织和性能的一种工艺操作称之不同速度冷却，以改变其组织和性能的一种工艺操作称之为为 热处理热处理。201.退火退火 将工件缓慢加热将工件缓慢加热到相变温度以上某一到相变温度以上某一温度，保温一定时间，温度，保温一定时间，随炉缓慢冷却。以得随炉缓慢冷却。以得到状态图上的组织。到状态图上的组织。退火、正火加热温度退火、正火加热温度2.正火正火 正火的加热方法同退火，只是置于空气中冷却。晶粒变正火的加热方法同退火，只是置于空气中冷却。晶粒变细，韧性可显著提高。细，韧性可显著提高。（一）退火和正火（一）退火和正火A3 A1 Acm 213.退火、

15、正火温度退火、正火温度：亚共析钢在亚共析钢在A3以上数十度，过共析钢在以上数十度，过共析钢在Acm以上以上数十度；数十度；4.退火、正火目的退火、正火目的：细化晶粒，提高力学性能；细化晶粒，提高力学性能；提高塑性，降低硬度，提高塑性，降低硬度，消除残余应力。消除残余应力。 铸、锻件切削加工前一般进行退火或正火。铸、锻件切削加工前一般进行退火或正火。（一）退火和正火（一）退火和正火22（二）淬火和回火（二）淬火和回火将工件加热至相将工件加热至相变温度以上变温度以上3050，并保温，并保温一段时间后，投一段时间后，投入淬火剂中入淬火剂中急速急速冷却。冷却。淬火加热温度的选择示意图淬火加热温度的选择

16、示意图1.淬火淬火23淬火温度淬火温度亚共析钢在亚共析钢在A3以上数十度，过共析钢在以上数十度，过共析钢在A1 以上以上 数十度；数十度；淬火目的淬火目的为了获取为了获取马氏体马氏体组织，以提高工件的硬度和耐磨组织，以提高工件的硬度和耐磨 性。性。它是强化钢材最主要的热处理方法它是强化钢材最主要的热处理方法。淬火剂淬火剂有空气、油、水、盐水，冷却能力递增。有空气、油、水、盐水，冷却能力递增。 碳钢在水和盐水中淬火，合金钢在油中淬火。碳钢在水和盐水中淬火，合金钢在油中淬火。（二）淬火和回火（二）淬火和回火242.回火回火淬火后工件有很大内应力，易变形、开裂，须进一步回火。淬火后工件有很大内应力，

17、易变形、开裂，须进一步回火。回火目的：回火目的：消除淬火内应力，降低硬度、脆性消除淬火内应力，降低硬度、脆性。低温回火低温回火：150150250250，得到的组织：回火马氏体。内应力，得到的组织：回火马氏体。内应力和脆性降低，保持了高硬度和高耐磨性。和脆性降低，保持了高硬度和高耐磨性。中温回火中温回火： 350350450450，具有一定的韧性和高的弹性极限，具有一定的韧性和高的弹性极限及屈服极限。及屈服极限。高温回火高温回火： 500500650650，具有适当的强度和足够的塑性和，具有适当的强度和足够的塑性和韧性。韧性。淬火后高温回火称淬火后高温回火称调质处理调质处理。应用：在冲击负荷下

18、应用：在冲击负荷下工作的重要结构零件，连杆，螺栓，齿轮及轴类。工作的重要结构零件，连杆，螺栓，齿轮及轴类。25（三）（三）钢的表面淬火钢的表面淬火 n表面淬火表面淬火：快速加热使钢的表面奥氏体化后淬火冷却，快速加热使钢的表面奥氏体化后淬火冷却，获得表层硬而耐磨的获得表层硬而耐磨的M组织，心部仍保持原来的组织。组织，心部仍保持原来的组织。n应用应用：中碳钢和中碳低合金钢中碳钢和中碳低合金钢26（四）（四）钢的化学热处理钢的化学热处理 钢的化学热处理钢的化学热处理：将工件置于特定的介质中加热、保温，将工件置于特定的介质中加热、保温，使介质中的活性原子渗入工件表层，以改变表层的化学成使介质中的活性原

19、子渗入工件表层，以改变表层的化学成分、组织和性能。分、组织和性能。如渗碳，氮化，碳、氮共渗，渗铝等。如渗碳，氮化，碳、氮共渗，渗铝等。渗碳渗碳是把钢放在渗碳介质中，加热到单相奥氏体区，保温是把钢放在渗碳介质中，加热到单相奥氏体区，保温一定时间，使碳原子渗入钢表层的过程。一定时间，使碳原子渗入钢表层的过程。用低碳钢加工齿轮时的热处理步骤用低碳钢加工齿轮时的热处理步骤：先先渗碳渗碳，再再淬火淬火，最，最后后高温回火高温回火。用中碳钢加工齿轮时的热处理步骤：用中碳钢加工齿轮时的热处理步骤：淬火淬火后后高温回火高温回火。 27热处理工艺曲线示意图热处理工艺曲线示意图热处理热处理28一、碳钢一、碳钢1、

20、常存杂质元素对钢材性能的影响常存杂质元素对钢材性能的影响 杂质：硫、磷、锰、硅、氧、氮、氢等杂质：硫、磷、锰、硅、氧、氮、氢等（1）硫硫有害元素。有害元素。FeSFeS和和 Fe Fe形成低熔点形成低熔点(985)(985)化合物。钢材热化合物。钢材热加工加工1150115012001200，过早熔化而导致工件开裂，称，过早熔化而导致工件开裂，称“热热脆脆”。 高级优质钢：高级优质钢：S0.02%0.03%； 优质钢：优质钢：S0.03%0.045%； 普通钢：普通钢：S0.055%0.07%以下以下6-3 6-3 碳素钢碳素钢29（2）磷磷有害元素。虽能使钢的强度、硬度增高，但同时有害元素。

21、虽能使钢的强度、硬度增高，但同时塑性、冲击韧性显著降低。特别是在低温时，使塑性、冲击韧性显著降低。特别是在低温时，使钢材显著变脆，称钢材显著变脆，称“冷脆冷脆”。 高级优质钢：高级优质钢： P0.025%； 优质钢：优质钢： P0.04%； 普通钢：普通钢： P0.085%。30（3）锰锰 脱氧剂。有益元素。脱氧剂。有益元素。与与S生成生成MnS(1600) ，部分消除硫的有害作用。，部分消除硫的有害作用。锰具有很好的脱氧能力，与锰具有很好的脱氧能力，与FeO成为成为MnO进入炉渣，从而进入炉渣，从而改善钢的品质，特别是降低脆性，提高强度和硬度。改善钢的品质，特别是降低脆性，提高强度和硬度。

22、（4）硅硅 脱氧剂。既有有益的一面，又有有害的一面。脱氧剂。既有有益的一面，又有有害的一面。硅与硅与FeO能结成密度较小的硅酸盐炉渣而被除去。从而减能结成密度较小的硅酸盐炉渣而被除去。从而减轻氧的危害。轻氧的危害。硅使钢的强度、硬度增加，塑性、韧性降低。由于钢中硅硅使钢的强度、硬度增加，塑性、韧性降低。由于钢中硅含量一般不超过含量一般不超过0.5%，对钢性能影响不大。，对钢性能影响不大。31（5 5）氧）氧有害元素。使钢的强度、塑性降低。尤其是对疲有害元素。使钢的强度、塑性降低。尤其是对疲劳强度、冲击韧性等有严重影响。劳强度、冲击韧性等有严重影响。 （6）氮氮有害元素。使钢的强度、硬度提高，而

23、塑性降低。有害元素。使钢的强度、硬度提高，而塑性降低。 （7）氢氢有害元素。产生氢脆、白点等缺陷。有害元素。产生氢脆、白点等缺陷。32 低碳钢低碳钢按含碳量按含碳量 高碳钢高碳钢 镇静钢：镇静钢：Z 按脱氧方式按脱氧方式 半镇静钢：半镇静钢：b 普通碳素钢普通碳素钢按品质按品质 高级优质碳素钢高级优质碳素钢中碳钢中碳钢沸腾钢：沸腾钢：F优质碳素钢优质碳素钢随着含碳量的增加，随着含碳量的增加，钢的强度硬度增加，钢的强度硬度增加，而塑性韧性降低。而塑性韧性降低。镇静钢，脱氧完全，镇静钢，脱氧完全，钢锭组织致密，质量钢锭组织致密，质量好。好。优质钢，优质钢，S S、P P杂质含杂质含量低，质量好。量

24、低，质量好。2、碳钢的分类与编号、碳钢的分类与编号33普通碳素钢有普通碳素钢有 Q195、 Q215、 Q235、 Q255及及 Q275五五个品种十种钢号。个品种十种钢号。Q 235A F质量等级为质量等级为A，共分共分A、B、C、D四级四级屈服极限屈服极限 s=235MPa脱氧方式：有脱氧方式：有Z、TZ、F、b四种，四种， 其中其中Z和和TZ可省略。可省略。屈屈（1）普通碳素钢普通碳素钢 含硫、磷杂质较多，钢的牌号由四部分组成。含硫、磷杂质较多，钢的牌号由四部分组成。34 碳素结构钢的牌号和化学成分碳素结构钢的牌号和化学成分(GB/T700-1988)(GB/T700-1988)牌号牌号

25、等级等级化学成分化学成分脱氧脱氧方法方法w(C)%w( Mn)%w( Si)%w(S )%w( P)%不大于不大于Q1950.06-0.120.25-0.500.300.0500.045F,b,ZQ215A / B0.09-0.150.25-0.550.300.050 / 0.0450.045F,b,ZQ235A0.14-0.220.30-0.650.300.0500.045F,b,ZB0.12-0.200.30-0.700.300.0450.045F,b,ZC 0.180.35-0.800.300.0400.040ZD 0.170.35-0.800.300.0350.035TZQ255A /

26、 B0.18-0.280.40-0.700.300.050 / 0.0450.045ZQ2750.28-0.380.50-0.800.350.0500.045Z35碳素结构钢的机械性能碳素结构钢的机械性能(GB/T700-1988)(GB/T700-1988)牌牌号号等等级级拉拉 伸伸 试试 验验冲击试验冲击试验屈服点屈服点 s ，MPaMPa抗拉抗拉强度强度 b b / /MPa伸长率伸长率 s , , %温度温度V V型冲型冲击功击功( (纵向纵向) )J钢材厚度钢材厚度( (直径直径) )，mm钢材厚度钢材厚度( (直径直径),), mm 164060100150150 16406010

27、0150150不小于不小于不小于不小于不小于不小于Q195195315-39033Q215A/B215195175165335-41031292726/20/27Q235A/BC/D235215195185375-46026242221/200/-20/27Q255A/B255235215205410-51024222019/20/27Q275275255235225490-6102018161536GB/T700-1988 GB/T700-1988 标准标准 GB700-79 GB700-79 标准标准化学成分和力学性能均须保证化学成分和力学性能均须保证 A A 类钢类钢 保证力学性能，保证

28、力学性能， B B 类钢类钢 保证化学成分，保证化学成分， C C 类钢类钢 保证化学成分及力学性能。保证化学成分及力学性能。Q195Q195 A1A1；B1B1Q215Q215 A2A2；C2C2Q235 A3；C3Q255Q255 A4A4；C4C4Q275Q275 C5C5表表6-3 6-3 碳素结构钢新、老标准钢号对照碳素结构钢新、老标准钢号对照其中其中Q235-A，Q235-B有良好的塑性、韧性及加工工艺性，有良好的塑性、韧性及加工工艺性，为化工容器常用材料。其板材用作低压容器的壳体和零部为化工容器常用材料。其板材用作低压容器的壳体和零部件，棒材和型钢用作螺栓、螺母等。件，棒材和型钢

29、用作螺栓、螺母等。37硫、磷含量较普通碳素钢低。硫、磷含量较普通碳素钢低。牌号：牌号：用两位数字表示，表示平均含碳量的万分数用两位数字表示，表示平均含碳量的万分数。如如 45 钢，含碳量为钢，含碳量为 0.45 % 左右。左右。有有08、10、15、20、25、30、35、40、45、50、80等。等。 （2）优质碳素结构钢优质碳素结构钢普通含锰量普通含锰量较高含锰量较高含锰量如如45Mn，较高含锰量优质碳素钢。，较高含锰量优质碳素钢。优质钢优质钢38 表表6-4 6-4 优质碳素钢的化学成分和性能优质碳素钢的化学成分和性能钢号钢号化学成分，化学成分，%s ,MPaCMnSiSP08F1020

30、3540455060650.05-0.110.07-0.130.17-0.230.32-0.390.37-0.440.42-0.500.47-0.550.57-0.650.62-0.700.25-0.500.35-0.650.35-0.650.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.80 0.030.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.03

31、50.0350.0350.0350.0350.0350.0350.03512.5%时，生成致生成致密氧化膜，且密氧化膜，且Cr含量越高耐含量越高耐蚀性越好性越好。 镍镍 Ni能提高不锈钢的耐蚀范围，能提高不锈钢的耐蚀范围，耐电化学腐蚀耐电化学腐蚀。 钼钼 Mo能能提高不锈钢对氯离子的抗蚀能力提高不锈钢对氯离子的抗蚀能力；提高钢的耐热强度提高钢的耐热强度。 锰锰 Mn可可提高强度提高强度、硬度、硬度。目前正发展用目前正发展用锰来代替镍。锰来代替镍。1、不锈钢中的合金元素、不锈钢中的合金元素62防止焊接用不锈钢产生晶间腐蚀防止焊接用不锈钢产生晶间腐蚀。晶间腐蚀晶间腐蚀：在在400400800800

32、的温度范围内，碳从奥氏体中的温度范围内，碳从奥氏体中以碳化铬（以碳化铬（CrCr2323C C6 6）形式沿晶界析出，使晶界附近含铬量降）形式沿晶界析出，使晶界附近含铬量降低到耐腐蚀所需的最低含量（低到耐腐蚀所需的最低含量（12.5%12.5%）以下，腐蚀就在此）以下，腐蚀就在此贫铬区产生。这种沿晶界的腐蚀称为贫铬区产生。这种沿晶界的腐蚀称为晶间腐蚀。晶间腐蚀。Ti比比Cr更容易与更容易与C化化合。合。 钛钛 Ti和铌和铌Nb63元素符号元素符号元素符号元素符号合金元素符号合金元素符号合金元素百分含量合金元素百分含量含碳量千分数含碳量千分数如：如：0Cr13，00Cr19Ni10，1Cr18N

33、i9Ti等等注意：含碳量：注意：含碳量：1：指含碳：指含碳0.080.15% 0：指含碳：指含碳0.030.08% 00：指含碳：指含碳0.03%2、不锈钢的牌号、不锈钢的牌号不锈钢都是低碳或微碳的，这是为什么？不锈钢都是低碳或微碳的，这是为什么？1）降降低低含含碳碳量量： 含含碳碳0.06%时时不不易易产产生生，含含碳碳0.03%时时可可 靠靠 地地 克克 服服 ， 即即 超超 低低 碳碳 不不 锈锈 钢钢 ， 如如 00Cr19Nil0、 0Cr18Ni9 。 2）加加入入与与碳碳亲亲和和力力比比铬铬更更强强的的Ti，Nb等等元元素素，以以形形成成稳稳定定的的 TiC、 NbC等等 。 如

34、如 1Cr18Ni9Ti、 0Cr18Nil0Ti、 0Cr18NillNb 等。等。3）最最新新研研究究认认为为Ti在在防防止止晶晶间间腐腐蚀蚀方方面面的的能能力力没没有有想想象象的的那那么么好好，而而冶冶炼炼超超低低碳碳不不锈锈钢钢的的成成本本已已大大幅幅下下降降。2002年年最最新新标标准准不不再再推推荐荐1Cr18Ni9Ti，而而建建议议用用超超低低碳碳不不锈锈钢钢代代替替含钛不锈钢。含钛不锈钢。如如0Cr18Ni9防止晶间腐蚀的方法：防止晶间腐蚀的方法：651Cr13 2Cr13：具有良好的综合机械性能，可进行深冲、：具有良好的综合机械性能，可进行深冲、卷边、焊接等，可制汽轮机叶片等

35、。卷边、焊接等，可制汽轮机叶片等。3Cr13、4Cr13：硬度高、焊接性差，可做耐蚀工件如：硬度高、焊接性差，可做耐蚀工件如医疗工具，轴承等。医疗工具，轴承等。马氏体型不锈钢马氏体型不锈钢3、常用不锈钢、常用不锈钢66 铁素体不锈钢铁素体不锈钢化学成分化学成分: Wc = 0.1 %左右，左右，WCr = (1730 )%牌号牌号: 1Cr17、1Cr17Ti等。等。用途：化工设备中要求耐蚀性高、塑性好、强度用途：化工设备中要求耐蚀性高、塑性好、强度低的容器、管道等。低的容器、管道等。67奥氏体不锈钢的基本型是奥氏体不锈钢的基本型是Cr18Ni810（亦称（亦称18-8钢钢）。）。化学成分特点

36、化学成分特点： Wc 0.14 %、WCr = 1719 %、 WNi = 810 %、Cu、Ti、Mo等。等。性能：性能：通常为单相通常为单相奥氏体奥氏体 ，好的冷变形性能，好的韧性，好的冷变形性能，好的韧性，焊接性。优异的综合性能，包括优良的力学性能和耐腐蚀焊接性。优异的综合性能，包括优良的力学性能和耐腐蚀性能，耐高温、耐低温能力。性能，耐高温、耐低温能力。牌号牌号：0Cr18Ni9 、 0Cr18Ni9Ti 、1Cr18Ni9Ti(国标不推荐) 0Cr17Ni12Mo2、0Cr18Ni12Mo2Ti、 00Cr17Ni14Mo2、0Cr19Ni13Mo3、00Cr19Ni13Mo3等。等

37、。奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢68我国和美国、日本常用不锈钢钢号的近似对照我国和美国、日本常用不锈钢钢号的近似对照 日本（日本（JISJIS）美国（美国（AISI）中国（中国（GBGB）SUS 301SUS 3013011Cr17Ni7SUS 304SUS 3043040Cr18Ni9(0Cr19Ni9)SUS 304LSUS 304L304L00Cr19Ni10(00Cr18Ni10)SUS 309SSUS 309S309S0Cr23Ni13SUS 316SUS 3163160Cr17Ni12Mo2SUS 316LSUS 316L316L00Cr17Ni14Mo2SUS 317SUS 31731

38、70Cr19Ni13Mo3SUS 317LSUS 317L317L00Cr19Ni13Mo3SUS 321SUS 3213211Cr18Ni9Ti(0Cr18Ni10Ti)SUS 430SUS 4304301Cr17SUS 410SUS 4104101Cr13五、耐热钢和高温合金五、耐热钢和高温合金例如石油化工的乙烯裂解、氨的合成等都是在高温下进例如石油化工的乙烯裂解、氨的合成等都是在高温下进行，有的温度达行，有的温度达1000以上。以上。300350即需选用耐热钢，一般耐热钢工作温度都即需选用耐热钢，一般耐热钢工作温度都在在700以下，在钢种加入以下，在钢种加入Cr、Al、Si等元素，高温时

39、会等元素，高温时会在钢表面生成氧化物膜。在钢表面生成氧化物膜。7001000用高温合金。用高温合金。 抗氧化钢（高温不起皮钢）抗氧化钢（高温不起皮钢） 热强钢热强钢耐热钢耐热钢高温蠕变高温蠕变70抗氧化钢：抗氧化钢：指高温下具有较好的抗氧化性，并有适当强指高温下具有较好的抗氧化性，并有适当强度的钢种度的钢种。如。如1Cr13Si3，1Cr23Ni13等。等。热强钢：热强钢：高温下有较好的抗氧化性和耐腐蚀能力，且有高温下有较好的抗氧化性和耐腐蚀能力，且有较高的强度。较高的强度。常用于高温工作下的汽缸、螺栓及锅炉的常用于高温工作下的汽缸、螺栓及锅炉的过热器等。如过热器等。如15CrMo，12Cr2

40、Mo1，1Cr5Mo，0Cr19Ni9，0Cr17Ni12Mo2等等716-5 铸铁铸铁含碳量含碳量2.11%以上，大多碳以石墨形式存在，并含有以上，大多碳以石墨形式存在，并含有 较多较多S、 P、 Si、 Mn等杂质。等杂质。是脆性材料，抗拉强度较低，但有良好铸造性、耐磨性、是脆性材料，抗拉强度较低，但有良好铸造性、耐磨性、减振性及切削加工性。在一些介质如浓硫酸、醋酸、盐溶减振性及切削加工性。在一些介质如浓硫酸、醋酸、盐溶液、有机溶剂等中耐腐蚀性能好。液、有机溶剂等中耐腐蚀性能好。按铸铁中石墨的不同形态铸铁可分为按铸铁中石墨的不同形态铸铁可分为灰铸铁灰铸铁、可锻铸铁可锻铸铁、 球墨铸铁球墨铸

41、铁和和特殊性能铸铁特殊性能铸铁等。等。72一、灰铸铁一、灰铸铁含碳含碳2.7%4.0%，80 %以上碳以以上碳以片状石墨片状石墨存在，断面呈存在，断面呈暗灰色，故得名。暗灰色，故得名。1.1.牌号牌号：HT+抗拉强度抗拉强度 b表示表示 如如 HT100，其中，其中100表示表示 b100MPa。 常用灰铸铁牌号有常用灰铸铁牌号有HT100、 HT150、 HT200、 HT250、 HT300、 HT350。2.2.力学性能力学性能：强度低，硬度高，塑性很差。强度低，硬度高，塑性很差。3.3.工艺性能：工艺性能：优良的铸造性，切削性好，能焊接。优良的铸造性，切削性好，能焊接。73使用温度使用

42、温度300300，否则会，否则会“长大长大” 高温生长性。高温生长性。 O2Si SiO2，体积变大；，体积变大； Fe3C 3FeC，石墨的比容比，石墨的比容比Fe3C 高，达高，达3.5倍倍减振性和耐磨性好，可做支架、阀体、泵体、机座、减振性和耐磨性好，可做支架、阀体、泵体、机座、管路附件等。管路附件等。缺口敏感性低，可用作疲劳应力较低的轴。缺口敏感性低，可用作疲劳应力较低的轴。在化工生产中可做烧碱生产中的熬碱锅、联碱生产中在化工生产中可做烧碱生产中的熬碱锅、联碱生产中的碳化塔及淡盐水泵等。的碳化塔及淡盐水泵等。 4.4.应用应用74二、球墨铸铁二、球墨铸铁简称球铁，球墨铸铁是在浇注前往铁

43、水中加入一定量的球简称球铁，球墨铸铁是在浇注前往铁水中加入一定量的球化剂，浇注后得到化剂，浇注后得到球状石墨球状石墨的铸铁的铸铁。1.1.牌号牌号： 用用QT抗拉强度值延伸率抗拉强度值延伸率表示表示如如QT400-18，其中，其中400表示表示 b400MPa，18表示表示d d = 18%常用常用的的QT400-17、 QT420-10、QT500-5、 QT600-2、 QT700-2、 QT800-2等。等。2.2.力学性能力学性能：在强度、塑性和韧性方面大大超过灰铸铁，甚至：在强度、塑性和韧性方面大大超过灰铸铁，甚至接近钢材。接近钢材。753.3.应用应用球墨铸铁强度、塑性和韧性大大超

44、过灰铸铁，甚至接近钢球墨铸铁强度、塑性和韧性大大超过灰铸铁，甚至接近钢材，但价格低于钢，可替代部分铸钢、锻钢件，制作曲轴、材，但价格低于钢，可替代部分铸钢、锻钢件，制作曲轴、连杆、主轴、中压阀门等。连杆、主轴、中压阀门等。76三、三、可锻铸铁可锻铸铁由白口铸铁经长时间石墨化退火而得到的具有由白口铸铁经长时间石墨化退火而得到的具有团絮状石团絮状石墨墨的铸铁。的铸铁。1.牌号牌号 “KT”“可锻铸铁可锻铸铁”、“KTH”铁素体可锻铸铁，铁素体可锻铸铁， “KTZ”珠光体可锻铸铁珠光体可锻铸铁。后面的数字分别表示最低抗后面的数字分别表示最低抗拉强度（拉强度（MPa）和最低延伸率。）和最低延伸率。 如

45、：如：KTH350-10表示表示b =350MPa，=10的铁素体可锻的铁素体可锻铸铁。铸铁。2.性能性能：强度、塑韧性优于灰铸铁，低于球墨铸铁强度、塑韧性优于灰铸铁，低于球墨铸铁。3.注意注意：可锻铸铁不能进行压力加工可锻铸铁不能进行压力加工！4.应用应用：管件、弯头、三通、低压阀门等。：管件、弯头、三通、低压阀门等。77四、耐蚀铸铁四、耐蚀铸铁耐蚀铸铁耐蚀铸铁（牌号（牌号ST为首）：是加入大量为首）：是加入大量Si、Cr、Al 等合等合金元素的合金铸铁。金元素的合金铸铁。 高硅铸铁高硅铸铁1.Si14.5%，能，能耐硝酸、硫酸、醋酸等腐蚀，随含硅量增加耐硝酸、硫酸、醋酸等腐蚀，随含硅量增加

46、耐蚀性增加。耐蚀性增加。2.牌号牌号：STSi15R 、STSi11Cu2CrR等。等。3.性能性能：强度低、脆性大及内应力大，易于脆性断裂；：强度低、脆性大及内应力大，易于脆性断裂； 热导率小，线膨胀系数大，不适于制造温差较大的热导率小，线膨胀系数大，不适于制造温差较大的 设备，设备，否则容易产生裂纹。否则容易产生裂纹。4.应用应用：常用于各种耐酸泵、冷却排管和热交换器：常用于各种耐酸泵、冷却排管和热交换器78五、耐热铸铁五、耐热铸铁 高温下抗氧化高温下抗氧化 高温下抗生长高温下抗生长灰铸铁灰铸铁“热生长热生长”：高温下铸铁体积产生不可逆的胀大，：高温下铸铁体积产生不可逆的胀大，达达10%左

47、右。左右。 原因原因：铸铁耐热性铸铁耐热性 O2Si SiO2，体积变大；，体积变大； Fe3C 3FeC，石墨的比容比，石墨的比容比Fe3C高，达高，达3.5倍。倍。措施措施：加入加入Si、Al、Cr等使形成氧化膜。等使形成氧化膜。牌号牌号：铬系铬系RTCr、 RTCr2；硅系；硅系RTSi5等。等。79黑色金属黑色金属(铁碳合金铁碳合金)有色金属：有色金属：Cu、Al、Ti、Ni 及其合金及其合金钢钢铸铁铸铁碳钢碳钢合金钢合金钢金属金属 有色金属的共性：有色金属的共性：耐腐蚀性好，低温塑性、韧性好。耐腐蚀性好，低温塑性、韧性好。6-6 6-6 有色金属有色金属80一、铜及其铜合金一、铜及其

48、铜合金（一）纯铜（一）纯铜1.牌号牌号： T1、T2、T3（纯铜）、（纯铜）、TU1、TU2（无氧铜）、（无氧铜）、TP1、TP2（磷脱氧铜）等。（磷脱氧铜）等。2.机械性能机械性能：低温时可保持较高的塑性和冲击韧性，用于低温时可保持较高的塑性和冲击韧性，用于制作深冷设备和高压设备垫片。制作深冷设备和高压设备垫片。3.耐腐蚀性能耐腐蚀性能：耐稀硫酸、亚硫酸、稀的和中等浓度的盐耐稀硫酸、亚硫酸、稀的和中等浓度的盐酸、醋酸、氢氟酸及其它非氧化性酸等介质的腐蚀，对淡酸、醋酸、氢氟酸及其它非氧化性酸等介质的腐蚀，对淡水、大气、碱类溶液的耐蚀能力很好。不耐各种浓度的硝水、大气、碱类溶液的耐蚀能力很好。不

49、耐各种浓度的硝酸、氨和铵盐溶液。酸、氨和铵盐溶液。紫铜紫铜81（二）黄铜（二）黄铜1.普通黄铜普通黄铜 牌号牌号：常用的常用的有有H80、H68、H62等。等。 H80含含Cu：80%左右，左右，Zn：20 %左右。左右。性能性能：铸造性能好，力学性能比纯铜高，耐蚀性能与纯铸造性能好，力学性能比纯铜高，耐蚀性能与纯铜相似，在大气中耐腐蚀性比纯铜好，价格便宜，应用铜相似，在大气中耐腐蚀性比纯铜好，价格便宜，应用较广。较广。 H80在大气、淡水及海水中有较高耐腐蚀性、加工性能优在大气、淡水及海水中有较高耐腐蚀性、加工性能优良，可作薄壁管和波纹管。良，可作薄壁管和波纹管。 H68塑性好，可在常温下冲

50、压。塑性好，可在常温下冲压。 Cu-Zn系合金系合金822.2.多元黄铜多元黄铜在在Cu-Zn合金中加入锡、铝、硅、锰合金中加入锡、铝、硅、锰等元素而成。等元素而成。锰、铝能提高强度；铝、锰和硅提高抗蚀性和减磨锰、铝能提高强度；铝、锰和硅提高抗蚀性和减磨性；铝能改善切削加工性。有锡黄铜、铝黄铜等。性；铝能改善切削加工性。有锡黄铜、铝黄铜等。锡黄铜锡黄铜 HSn70-l含含Cu 70%，Sn1%,其余为其余为Zn，能，能提高在海水中的耐蚀性提高在海水中的耐蚀性,称海军黄铜。称海军黄铜。铝黄铜铝黄铜HAl66-6-3-2表示含表示含66%的的Cu，6%的的Al，3%的的Fe，2%的的Mn，其余为，

51、其余为Zn。83（三）青铜（三）青铜 铜与除锌和镍以外的元素组成的合金称为青铜铜与除锌和镍以外的元素组成的合金称为青铜。1. 压力加工青铜压力加工青铜Sn青铜青铜 如如 QSn4-3，含，含4%Sn 、3%Zn，其余为，其余为 Cu 。耐腐蚀、耐磨，做轴承、泵壳、弹簧等。耐腐蚀、耐磨，做轴承、泵壳、弹簧等。 Al青铜青铜 如如 QAl 10-3-1.5，做耐蚀、抗磨的齿，做耐蚀、抗磨的齿 轮、轴套等。轮、轴套等。Be青铜青铜 如如 QBe2，做弹簧，高速轴承等。，做弹簧，高速轴承等。2. 铸造青铜铸造青铜 如如Sn青铜青铜 ，ZCuSn10Zn2 。Cu-Sn、Cu-Al、Cu-Be系等合金系

52、等合金84（四）白铜（四）白铜只由铜、镍组成的合金叫只由铜、镍组成的合金叫简单（普通）白铜，简单（普通）白铜，再加再加入锰、铁、锌或铝等元素的白铜称为入锰、铁、锌或铝等元素的白铜称为复杂（特殊）复杂（特殊）白铜。白铜。牌号：牌号：BFe30-1-1 表示含表示含30 % Ni ，1 % Fe， 1 % Mn，其余为，其余为Cu。性能：性能：白铜是工业铜合金中耐腐蚀性能最优者，抗白铜是工业铜合金中耐腐蚀性能最优者，抗冲击腐蚀、应力腐蚀性能亦良好，是海水冷凝管的冲击腐蚀、应力腐蚀性能亦良好，是海水冷凝管的理想材料。理想材料。 Cu-Ni 系合金系合金85二、铝及铝合金二、铝及铝合金 铝及铝合金的性

53、能特点：铝及铝合金的性能特点：物理性能物理性能：密度小，熔点低，导电性、导热性好；：密度小，熔点低，导电性、导热性好；耐蚀性耐蚀性：在大气中，铝和铝合金表面会很快形成一层致密的：在大气中，铝和铝合金表面会很快形成一层致密的氧化膜，防止内部继续氧化。但在碱和盐的水溶液中，氧化氧化膜，防止内部继续氧化。但在碱和盐的水溶液中，氧化膜易破坏，因此不能用铝及铝合金容器盛放盐和碱溶液；膜易破坏，因此不能用铝及铝合金容器盛放盐和碱溶液；力学性能力学性能：塑性好、：塑性好、但强度低但强度低；工艺性能工艺性能：切削性好、可冷成：切削性好、可冷成型，型，铸铸Al合金的铸造性能好；合金的铸造性能好；不会产生火花，可

54、用于制作易挥发性介质的容器；不会产生火花，可用于制作易挥发性介质的容器；不沾污物品，不改变物品颜色。不沾污物品，不改变物品颜色。86按生产方法不同，铝合金可分为按生产方法不同，铝合金可分为变形铝合金变形铝合金（工业纯铝和（工业纯铝和防锈铝）和防锈铝）和铸造铝合金铸造铝合金。铝及铝合金的牌号：铝及铝合金的牌号： 四位数字体系（国际）、四位字符体系（中国）四位数字体系（国际）、四位字符体系（中国）（一）变形铝合金（一）变形铝合金1.1.工业纯铝工业纯铝p工业高纯铝工业高纯铝1A85(LG1)、1A90(LG2)，抗硫酸、浓硝酸腐，抗硫酸、浓硝酸腐蚀设备，高压釜、贮槽、阀门、泵。蚀设备，高压釜、贮槽

55、、阀门、泵。p工业纯铝工业纯铝1A60 (L2)，耐硫腐蚀、防污染而不要求强度的，耐硫腐蚀、防污染而不要求强度的设备，例如：反应器、热交换器、深冷设备、塔器等。设备，例如：反应器、热交换器、深冷设备、塔器等。 872.2.防锈铝防锈铝由铝锰系或铝镁系组成的铝合金，由铝锰系或铝镁系组成的铝合金，3A21(LF21)、5A03(LF3)、5A05LF5)、5A06(LF6)等。强度比等。强度比纯铝高纯铝高.5A02、5A03用于中等强度的零件或设备；用于中等强度的零件或设备； 5A05制造油箱、管道、低压容器、铆钉制造油箱、管道、低压容器、铆钉5A06用于受力零件及焊制容器。用于受力零件及焊制容器

56、。由于熔焊的铝材在低温由于熔焊的铝材在低温(0196)下冲击韧性下冲击韧性不下降，很适合做低温设备。不下降，很适合做低温设备。88 3. 3.硬铝硬铝Al Cu Mg 通过时效强化提铝合金强度通过时效强化提铝合金强度,但耐蚀性不高。但耐蚀性不高。2A11(LY110、2A12(LY12)。 4. 4.超硬铝合金超硬铝合金Al Zn Mg Cu 通过时效强化和形成的强化相通过时效强化和形成的强化相,使铝合使铝合金达到最高的硬度和强度。但耐蚀性较差。金达到最高的硬度和强度。但耐蚀性较差。7A04(LC4)、7A09(LC9)。 5. 5.锻铝锻铝Al Mg Si Cu 具有良好的热塑性具有良好的热

57、塑性,通过固溶处理和人通过固溶处理和人工时效来提高铝合金的力学性能。工时效来提高铝合金的力学性能。6A02(LD2)、2A4(LD10)。89（二）铸造铝合金（二）铸造铝合金特点：特点：铸造性，耐蚀性好，且密度小，广泛用来铸造形状复铸造性，耐蚀性好，且密度小，广泛用来铸造形状复杂的耐蚀零件，如管件、泵、阀门、活塞等杂的耐蚀零件，如管件、泵、阀门、活塞等。1.Al-Si1.Al-Si系系，俗称，俗称“硅铝明硅铝明”，是铝、硅合金。是铝、硅合金。铸造性能好，铸造性能好，密度小，抗蚀性，耐热性，焊接性也相当好，但强度低，密度小，抗蚀性，耐热性，焊接性也相当好，但强度低，典型牌号典型牌号ZAlSi7M

58、gZAlSi7Mg，合金号为，合金号为ZL101ZL101；2.Al-Cu系系，应用最早，热强性高，应用最早，热强性高，300，耐腐蚀性较差。，耐腐蚀性较差。典型牌号典型牌号ZAlCu5Mn，合金号为，合金号为ZL201；3.Al-Mg系系，室温力学性能高，耐腐蚀性能好，但热强性低。，室温力学性能高，耐腐蚀性能好，但热强性低。铸造性能差，典型牌号铸造性能差，典型牌号ZAlMg10，合金号为，合金号为ZL301；4.Al-Zn系系，Zn在在Al中溶解度大，再加入硅及少量镁、铬等中溶解度大，再加入硅及少量镁、铬等元素，具有良好的综合性能，典型牌号元素，具有良好的综合性能，典型牌号ZAlZn11Si

59、17，合，合金号为金号为ZL401。90三、钛及其合金三、钛及其合金（一）分类与牌号（一）分类与牌号纯钛纯钛银白色，熔点银白色，熔点1680，密度，密度4.54 g/cm3 。同素异构转变。同素异构转变牌号牌号 工业纯钛工业纯钛 TA0、TA1、TA2、TA3。2 2钛合金钛合金在钛中添加锰、铝或铬钼等元素，可获得性能优良的钛合在钛中添加锰、铝或铬钼等元素，可获得性能优良的钛合金。金。-Ti 合金，合金， TA4、TA5、TA6、TA7。 Ti 合金，合金， TB2、 TB3、 TB4。（+）-Ti 合金，合金，TC1 TC4。 911.密度小、熔点高密度小、熔点高，固态下有同素异构转变，纯钛

60、是纯白色，固态下有同素异构转变，纯钛是纯白色轻金属，钛合金的密度也较小，也有同素异构转变。轻金属，钛合金的密度也较小，也有同素异构转变。2.加工性能好，比强度高，低温韧性好。加工性能好，比强度高，低温韧性好。纯钛强度低，塑性好，易于压力加工成型。钛合金的强度纯钛强度低，塑性好，易于压力加工成型。钛合金的强度很高，很高，b最高可达最高可达1400Mpa，与某些高强度合金钢相近。，与某些高强度合金钢相近。还具有良好的低温机械性能。还具有良好的低温机械性能。3.抗腐蚀性能好抗腐蚀性能好钛及钛合金在大气、海水、含氧酸和湿氯气中钛及钛合金在大气、海水、含氧酸和湿氯气中 其表面极其表面极易形成致密的氧化物

61、和氮化物的保护膜，具有优良的抗蚀易形成致密的氧化物和氮化物的保护膜，具有优良的抗蚀性。性。（二）（二）钛及钛合金的性能特点钛及钛合金的性能特点92四、镍及其合金四、镍及其合金n性能性能：高强度和塑性，好的延伸性和可锻性。：高强度和塑性，好的延伸性和可锻性。好的耐腐蚀性，用于制造处理碱介质的化工设好的耐腐蚀性，用于制造处理碱介质的化工设备。备。n牌号为牌号为 NCu28-2.5-1.5的的蒙乃尔耐蚀合金蒙乃尔耐蚀合金应用应用最广。蒙乃尔合金能在最广。蒙乃尔合金能在500时保持高的力学时保持高的力学性能，能在性能，能在750以下抗氧化，在非氧化性酸、以下抗氧化，在非氧化性酸、盐和有机溶液中比纯镍、

62、纯铜更具耐蚀性。盐和有机溶液中比纯镍、纯铜更具耐蚀性。93五、铅及其合金五、铅及其合金硬度低、强度小，不宜单独作为设备材料，只适于硬度低、强度小，不宜单独作为设备材料，只适于做设备的衬里。做设备的衬里。热导率小；纯铅不耐磨，非常软。但在许多介质中，热导率小；纯铅不耐磨，非常软。但在许多介质中，特别是在硫酸特别是在硫酸(80%的热硫酸及的热硫酸及92%的冷硫酸的冷硫酸)中铅具中铅具有很高的耐蚀性。有很高的耐蚀性。铅与锑合金称为硬铅，硬度、强度都比纯铅高，在铅与锑合金称为硬铅，硬度、强度都比纯铅高，在硫酸中的稳定性也比纯铅好。硬铅的主要牌号为硫酸中的稳定性也比纯铅好。硬铅的主要牌号为 PbSb4、

63、 PbSb6、 PbSb8和和 PbSb10。94一、无机非金属材料一、无机非金属材料6-7 6-7 非金属材料非金属材料1.1.化工陶瓷化工陶瓷即耐酸陶瓷。耐酸陶瓷可耐沸腾温度下任何浓度的铬酸、即耐酸陶瓷。耐酸陶瓷可耐沸腾温度下任何浓度的铬酸、96%的硫酸、沸点以下的任何浓度盐酸和任何浓度的醋酸、的硫酸、沸点以下的任何浓度盐酸和任何浓度的醋酸、草酸等有机酸，但不耐氢氟酸，耐碱性也差。另外，由于草酸等有机酸，但不耐氢氟酸，耐碱性也差。另外，由于其性脆、抗拉强度低，导热性差，热膨胀系数较大，受碰其性脆、抗拉强度低，导热性差，热膨胀系数较大，受碰击或温差急变易破裂。击或温差急变易破裂。应用：接触强

64、腐蚀介质的：塔器；贮槽；泵；风机；旋塞；应用：接触强腐蚀介质的：塔器；贮槽；泵；风机；旋塞；管道；管件。管道；管件。95 2.2.化工搪瓷化工搪瓷由含硅量高的瓷釉通过由含硅量高的瓷釉通过900左右的高温煅烧，使瓷釉密左右的高温煅烧，使瓷釉密着在金属表面。具有优良的耐腐蚀性能（除着在金属表面。具有优良的耐腐蚀性能（除HF， 含氟化含氟化物溶液、浓热磷酸、强碱外）、力学性能和电绝缘性能，物溶液、浓热磷酸、强碱外）、力学性能和电绝缘性能，但易碎裂。但易碎裂。 热导率不到钢的热导率不到钢的1/4，热膨胀系数大。不能直接用火焰加，热膨胀系数大。不能直接用火焰加热，以免损坏搪瓷表面，可以用蒸汽或油浴缓慢加

65、热。使热，以免损坏搪瓷表面，可以用蒸汽或油浴缓慢加热。使用温度为用温度为30270。目前国内的化工搪瓷制品：搪瓷反应釜；搪瓷贮槽；套环目前国内的化工搪瓷制品：搪瓷反应釜；搪瓷贮槽；套环式和套管式搪瓷热交换器；塔器、管子及管件、阀门等。式和套管式搪瓷热交换器；塔器、管子及管件、阀门等。搪瓷设备结构特点：搪瓷制品的金属胎一般采用低碳钢；搪瓷设备结构特点：搪瓷制品的金属胎一般采用低碳钢；设备所有的转角必须均匀圆滑过渡，转角半径越大越好；设备所有的转角必须均匀圆滑过渡，转角半径越大越好；法兰一般用较多卡子连接；小直径的允许螺法兰一般用较多卡子连接；小直径的允许螺 栓连接；栓连接；96搪玻璃放料阀搪玻璃

66、放料阀 搪玻璃搅拌器搪玻璃搅拌器 搪搪玻玻璃璃反反应应釜釜97 3.3.辉绿岩铸石辉绿岩铸石用辉绿岩熔融后制成，可制成板、砖等材料作设用辉绿岩熔融后制成，可制成板、砖等材料作设备衬里，也可做管材。备衬里，也可做管材。铸石除对氢氟酸和熔融碱不耐腐蚀外，对各种酸、铸石除对氢氟酸和熔融碱不耐腐蚀外，对各种酸、碱、盐都具有良好的耐腐蚀性能。碱、盐都具有良好的耐腐蚀性能。 98 4.4.玻璃玻璃化工用玻璃不是一般的钠钙玻璃，而是硼玻璃化工用玻璃不是一般的钠钙玻璃，而是硼玻璃（耐热玻璃）或高铝玻璃。（耐热玻璃）或高铝玻璃。耐腐蚀性好、清洁、透明、阻力小、价格低等特耐腐蚀性好、清洁、透明、阻力小、价格低等特

67、点，但质脆、耐温度急变性差，不耐冲击和振动。点，但质脆、耐温度急变性差，不耐冲击和振动。可作管道、管件、隔膜阀、视镜、液面计等。可作管道、管件、隔膜阀、视镜、液面计等。99二、有机非金属材料二、有机非金属材料 1. 1.工程塑料工程塑料是用高分子合成树脂为主要原料，加入添加剂以改善产品性是用高分子合成树脂为主要原料，加入添加剂以改善产品性能。能。热塑性材料遇热软化或熔融，冷却后又变硬，可反复多次。热塑性材料遇热软化或熔融，冷却后又变硬，可反复多次。如聚氯乙烯、聚乙烯等。如聚氯乙烯、聚乙烯等。热固性塑料固化后不能用加热的方法使之再软化，如酚醛树热固性塑料固化后不能用加热的方法使之再软化，如酚醛树

68、脂、氨基树脂等。脂、氨基树脂等。性能：有良好的耐腐蚀性能、一定机械强度、良好的加工性性能：有良好的耐腐蚀性能、一定机械强度、良好的加工性能和电绝缘性能，价格较低。能和电绝缘性能，价格较低。100 硬聚氯乙烯（硬聚氯乙烯（PVC）塑料）塑料 使用温度为使用温度为-10+55。当温度在。当温度在6090时，强度显著下降。时，强度显著下降。 聚乙烯（聚乙烯（PE）塑料）塑料 在室温下，除硝酸外，对各种酸、碱盐溶液均在室温下，除硝酸外，对各种酸、碱盐溶液均稳定，对氢氟酸特别稳定。稳定，对氢氟酸特别稳定。 耐酸酚醛塑料（耐酸酚醛塑料（PF） 使用温度为使用温度为-30+130。这种塑料性质较。这种塑料性

69、质较脆、冲击韧性较低脆、冲击韧性较低。 101聚四氟乙烯（聚四氟乙烯（PTFE）塑料）塑料耐强腐蚀性介质腐蚀。甚至超过贵重金属金和银耐强腐蚀性介质腐蚀。甚至超过贵重金属金和银，有，有塑料王塑料王之称。之称。常用作耐腐蚀、耐高温密封元件及高温管道。常用作耐腐蚀、耐高温密封元件及高温管道。有有良好的自润滑性良好的自润滑性，还可以用作无油润滑压缩机，还可以用作无油润滑压缩机的活塞环。的活塞环。有突出的耐热和耐寒性，使用温度范围为有突出的耐热和耐寒性，使用温度范围为 -200250。102 又称玻璃纤维增强塑料。又称玻璃纤维增强塑料。用合成树脂为粘结剂，以玻璃纤维为增强材料，按一定成用合成树脂为粘结剂

70、，以玻璃纤维为增强材料，按一定成型方法制成。型方法制成。玻璃钢的玻璃钢的强度非常高强度非常高，可达到某些合金钢的水平，比重，可达到某些合金钢的水平，比重1.82.1g/cm3，只有钢铁的，只有钢铁的15左右，即材料的左右，即材料的比强度很高比强度很高。具有优良的耐腐蚀性能，强度高和良好的工艺性能，是一具有优良的耐腐蚀性能，强度高和良好的工艺性能，是一种新型非金属材料。种新型非金属材料。可用作设备衬里、整体玻璃钢设备、管道、阀门等。可用作设备衬里、整体玻璃钢设备、管道、阀门等。玻璃钢玻璃钢 103品种多，选择范围广、适应性强、使用方便、价格低、适品种多，选择范围广、适应性强、使用方便、价格低、适

71、于现场施工等。于现场施工等。涂层较薄容易脱落，应用受到了限制。涂层较薄容易脱落，应用受到了限制。防锈漆、底漆、大漆、酚醛树脂漆、环氧树脂漆以及某些防锈漆、底漆、大漆、酚醛树脂漆、环氧树脂漆以及某些塑料涂料，如聚乙烯涂料、聚氯乙烯涂料等。塑料涂料，如聚乙烯涂料、聚氯乙烯涂料等。 用静电喷涂。涂料利用率高，容易进行机械化、自动化的用静电喷涂。涂料利用率高，容易进行机械化、自动化的大型生产，减少溶剂和涂料的挥发和飞溅，涂膜质量稳定。大型生产，减少溶剂和涂料的挥发和飞溅，涂膜质量稳定。2. 涂料涂料104由各种树脂浸渍石墨消除孔隙后得到。由各种树脂浸渍石墨消除孔隙后得到。有较高的化学稳定性和良好的导热

72、性，热膨胀系数有较高的化学稳定性和良好的导热性，热膨胀系数小，耐温度急变性好；不污染介质，能保证产品纯小，耐温度急变性好；不污染介质，能保证产品纯度；加工性能良好。度；加工性能良好。机械强度较低、性脆。机械强度较低、性脆。常被用来作腐蚀性强介质的换热器，如氯碱生产中常被用来作腐蚀性强介质的换热器，如氯碱生产中应用的换热器和盐酸合成炉。应用的换热器和盐酸合成炉。3. 不透性石墨不透性石墨105有天然与合成两大类。有天然与合成两大类。性能：性能：高弹性，永久变形很小，有良好的储能性。高弹性，永久变形很小，有良好的储能性。应用：应用：主要用于动、静密封。主要用于动、静密封。如作为各种油封、轴如作为各

73、种油封、轴衬、垫片等，用于转轴、管道和法兰的密封。还可衬、垫片等，用于转轴、管道和法兰的密封。还可与其他材料（金属、纤维）复合，用作传输软管、与其他材料（金属、纤维）复合，用作传输软管、输送胶带、三角皮带等。输送胶带、三角皮带等。4. 橡胶橡胶1066-10 6-10 化工设备材料选择化工设备材料选择1.从设备结构、制造工艺、使用条件和寿命等方面从设备结构、制造工艺、使用条件和寿命等方面考虑；考虑；2.从设备工作条件下材料的物理性能、力学性能、从设备工作条件下材料的物理性能、力学性能、耐腐蚀性能及材料价格与来源、供应等方面综合耐腐蚀性能及材料价格与来源、供应等方面综合考虑。考虑。107一、选材

74、一般原则一、选材一般原则 1.遵循标准：遵循标准：GB150-1998钢制压力容器钢制压力容器 压力容器安全技压力容器安全技术监察规程术监察规程HGJ15-89钢制化工容器材料选用规定钢制化工容器材料选用规定2.当压力容器使用普通低碳钢制造时，常用当压力容器使用普通低碳钢制造时，常用Q235B、Q235C3.考虑经济性。考虑经济性。108 4.其它指导准则：其它指导准则：碳素钢用于介质腐蚀性不强的常、低压容器或壁厚不大的碳素钢用于介质腐蚀性不强的常、低压容器或壁厚不大的中压容器；中压容器；低合金钢，用于介质腐蚀性不强的中、低合金钢，用于介质腐蚀性不强的中、 高压容器；高压容器；不锈钢用于介质腐

75、蚀性较强的场合；不锈钢用于介质腐蚀性较强的场合；耐热钢用于高温场合耐热钢用于高温场合奥氏体不锈钢不能用于易发生晶间腐蚀的场合；奥氏体不锈钢不能用于易发生晶间腐蚀的场合；标准零部件（如法兰、人孔、手孔等）的材料选择符合国标准零部件（如法兰、人孔、手孔等）的材料选择符合国家标准或行业标准。家标准或行业标准。109常用钢材的使用温度常用钢材的使用温度110二、材料的物理、力学性能方面二、材料的物理、力学性能方面一般中、低压设备屈服极限一般中、低压设备屈服极限235到到345MPa级。级。直径较大、压力较高，最好采用普低钢，强度级别宜用直径较大、压力较高，最好采用普低钢，强度级别宜用400MPa级或以

76、上。级或以上。操作温度超过操作温度超过400，还需考虑材料的蠕变强度和持久强度。，还需考虑材料的蠕变强度和持久强度。 压力容器用钢材，压力容器用钢材， 5不得低于不得低于14%。当钢材延伸率。当钢材延伸率 518%时，加工应特别注意。时，加工应特别注意。钢管不宜强度级别过高，弯管率很关键，要求塑性好。钢管不宜强度级别过高，弯管率很关键，要求塑性好。111三、材料的耐腐蚀性三、材料的耐腐蚀性 某磷肥厂需设计一个某磷肥厂需设计一个40m3浓硫酸贮罐，浓硫酸贮罐，考虑：考虑：可选灰铸铁、高硅铸铁、碳钢、低合金钢、铬镍不可选灰铸铁、高硅铸铁、碳钢、低合金钢、铬镍不锈钢和碳钢用瓷砖衬里等。锈钢和碳钢用瓷

77、砖衬里等。1.灰铸铁、高硅铸铁抗拉强度低、质脆，不能铸造大型设备，灰铸铁、高硅铸铁抗拉强度低、质脆，不能铸造大型设备，故不宜采用。故不宜采用。2.碳钢、低合金钢的机械强度高、质韧，焊接性能好，但稀碳钢、低合金钢的机械强度高、质韧，焊接性能好，但稀硫酸腐蚀严重，故也不能采用。硫酸腐蚀严重，故也不能采用。3.不锈钢价格比较贵，焊接加工要求较高。不锈钢价格比较贵，焊接加工要求较高。结论：结论：碳钢做罐壳内衬非金属较合适。碳钢做罐壳内衬非金属较合适。112四、材料的经济性四、材料的经济性p碳钢与普低钢的价格比较低廉，应优先选用。碳钢与普低钢的价格比较低廉，应优先选用。p考虑国家生产与供应情况，因地制宜

78、选取，品种应尽量少考虑国家生产与供应情况，因地制宜选取，品种应尽量少而集中，以便于采购与管理。而集中，以便于采购与管理。 五、其他方面五、其他方面p压力容器的材料选择应根据容器的操作条件、腐蚀情况及压力容器的材料选择应根据容器的操作条件、腐蚀情况及制造加工要求，依照国家标准制造加工要求，依照国家标准GB150-1998的规定，并按的规定，并按GB6654-1996压力容器用钢板与压力容器用钢板与JB 4726-94 压力容器用压力容器用碳素钢和低合金钢锻件的规定选用。碳素钢和低合金钢锻件的规定选用。p为了节省材料，为了节省材料，中、高压容器应优先选用普通低合金钢中、高压容器应优先选用普通低合金

79、钢（16MnR16MnR、15MnVR15MnVR）。）。113实例实例1 选择液氨贮罐材料（使用地：沈阳）选择液氨贮罐材料（使用地：沈阳）实例实例2 选择浓硫酸贮罐材料选择浓硫酸贮罐材料六、选材实例分析六、选材实例分析用什么材料用什么材料？114思考题一、简答题一、简答题1. 化工常用钢材化工常用钢材Q235AF、Q235B、10、20R、16MnR、15MnVR、0Cr18Ni10Ti、00Cr19Ni10各属于哪类钢（碳各属于哪类钢（碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金钢、不锈钢）？钢号素结构钢、优质碳素结构钢、低合金钢、不锈钢）？钢号中的字母、数字各表示什么意思？中的字母、数字各表示什么

80、意思？ 2. 名词解释：名词解释： 延伸率延伸率 冲击功和冲击韧度冲击功和冲击韧度 耐腐蚀性耐腐蚀性 屈服点屈服点 抗拉强度抗拉强度 普通碳素钢普通碳素钢 优质碳素钢优质碳素钢 不锈钢和不锈耐酸钢不锈钢和不锈耐酸钢 高温蠕变高温蠕变 低温脆性低温脆性 晶间腐蚀晶间腐蚀 1153. 用用45钢制车床主轴，其加工工艺路线为锻造钢制车床主轴，其加工工艺路线为锻造正火正火机械机械加工加工轴颈表面淬火轴颈表面淬火低温回火低温回火磨加工。请说明：磨加工。请说明： 正火的目的及热处理工艺；正火的目的及热处理工艺； 表面淬火及低温回火的目的；表面淬火及低温回火的目的；4.4.现需制造一汽车传动齿轮，要求表面具

81、有较高的硬度、耐现需制造一汽车传动齿轮，要求表面具有较高的硬度、耐磨性和高的接触疲劳强度，心部具有良好的韧性，应采用磨性和高的接触疲劳强度，心部具有良好的韧性，应采用以下哪种材料及工艺：以下哪种材料及工艺： 80 80钢经淬火钢经淬火+ +低温回火；低温回火； 45 45钢经调质处理；钢经调质处理； 20 20钢经渗碳钢经渗碳+ +淬火淬火+ +低温回火。低温回火。116二、选择材料二、选择材料 设备 介质 设计温度/ 设计压力/MPa 供选材料（选中者画圈） 氨合成塔外筒（3000mm） 氮、氢氮、氢少量氨少量氨 200 22Q235-AF、15MnVR18MnMoNbR, 20、16MnR、 0Cr18Ni9Ti、氯化氢吸收塔氯化氢吸收塔 氯化氢氯化氢气体，气体，盐酸，盐酸，水水 80120 0.2 Q235AR，1Cr18Ni9Ti，铜，铝，铜，铝，硬聚氯乙烯塑料，酚硬聚氯乙烯塑料，酚醛树脂漆浸渍的不透醛树脂漆浸渍的不透性石墨性石墨 高温高压废热锅高温高压废热锅炉的高温气侧壳炉的高温气侧壳体内衬体内衬转化气转化气（H2,N2CO2,COH2O,CH48901000 3.14 18MnMoNbR,0Cr13,Q235-AR,Cr25Ni20, 0Cr18Ni9Ti，Cr22Ni14N 117