第五章 化工设备常用材料

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1、第五章化工设备常用材料本文由jiang441377673贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。第五章化工设备常用材料§5.1概述1.材料分类:金属材料钢材料黑色金属铁非金属材料,塑料,陶瓷,玻璃钢2.化工材料的特点:温度范围大,操作压力范围大,物料有易燃,易爆,剧毒,强腐蚀性,安全,环境和劳动保护要求高合金钢,如不锈钢有色金属,如铝,铜碳钢,如Q235A3.化工材料的选择(1)要有较好的综合机械性能,既要有一定的强度,又要有较好的塑性和韧性;(2)优良的加

2、工工艺性能:焊接性能,切削加工性能,锻造性能,铸造性能等;(3)物理性能,如导热,导电,导磁性能;(4)特殊的化学性能,如组织和化学成分稳定性,防腐蚀性能(5)热处理性能,通过热处理能改变材料的力学性能§5.2碳钢和铸铁碳钢和铸铁是工程最广泛应用的金属材料,它们主要由碳和%铁这两种元素组成.含碳量0.02%~2%的称为钢,含碳量大于2%的称为铸铁.合金钢除了碳和铁以外,含有镍,铬等金属元素.碳钢主要成分:Fe,C,Si,Mn,P,S,与炼钢原料与过程有关.铁矿石,焦炭,造渣剂,氧气等.炼铁→炼钢→特种钢,

3、型材Si,Mn,P,S是杂质.S:热脆,热加工时形成低沸点的硫化物,造成构件开裂;P:冷脆,在低温时,使构件塑性下降.钢材性能与含碳量的关系钢的分类:按含碳量分:低碳钢:C%≤0.3%中碳钢:0.3%～0.6%高碳钢:≥0.6%碳钢特点:价格便宜,强度,韧性适中,加工性能好,可通过热处理进一步改进性能,但抗腐蚀性能差,编号采用前苏联的编制方式,限制了钢材的品种和质量.铸铁特点含碳量比钢高,杂质比较多,塑性差,一般用于复杂零件的铸造成型,如汽车发动机箱壳,泵体等.分类:灰口铸铁,碳以片状石墨存在,断口呈灰色

4、,抗压强度大,但拉伸强度和冲击韧性差,可用于铸造承受压力,要求消振,耐磨的零件,如支架,本体,机座.可锻铸铁,碳主要以团状存在,有一定的强度和较高的塑性和韧性,可用于锻造零件.球墨铸铁,碳以球状石墨存在,对基体削弱小,强度,塑性和韧性比前两者都高,如汽车发动机曲轴.按质量分:普通碳钢,优质碳钢.优质碳钢的杂质比较少.按用途分:碳素结构钢,碳素工具钢,专用钢材.举例:Q235,屈服极限为235MPa的普通碳素结构钢;08,20,45,优质碳素结构钢,按含碳量的万分之一标记,如45号钢的含碳量为0.45%.化

5、工压力容器,锅炉,钢瓶等特殊用钢.20R,含碳量为0.2%压力容器用钢,20g,锅炉用钢,按供应形式:钢板,钢管,锻件,型钢.1§5.3金属材料热处理基础热处理定义:将钢材通过适当的加热与冷却过程,使钢材内部组织按照一定的规律变化,以获得预期的机械性能的操作工艺.提高钢材机械性能的方法:热处理和合金化.金属的结晶结构晶格点阵晶胞晶胞类型:体心立方晶胞:不容易变形,如α-Fe面心立方晶胞:比较容易变形,如β-Fe密排六方晶胞:片层结构,层状滑移,如石墨结晶过程:液体中能量比较低的原子成为晶核,其它原子通过碰

6、撞造成晶体成长.最后结晶完成形成固体,以晶界划定晶粒大小,晶界上有时会聚集叫多杂质,而影响金属性能.金属性能与晶格类型,晶粒大小等有关.结晶时,冷却速度越快,结核越多,结晶结束时的晶粒越小.结晶分类:通常称的结晶和重结晶.同素异构转变:固体状态下的金属由于加热或冷却而引起的晶格结构的转变.如α-Fe910℃β-Fe面心立方体心立方金属加热,冷却过程中的铁-碳合金组织的变化加热或冷却过程中,不仅金属会发生金属溶解或结晶,同时会发生再结晶.常见铁-碳合金组织,根据碳在金属基体中的存在方式分类:溶解在a-Fe中

7、:铁素体,F溶解在Fe的晶格中(固溶体)与铁化合(渗碳体Fe3C)溶解在b-Fe中:奥氏体,A铁碳合金状态图:记录不同含碳量的铁碳合金在冷却结晶过程中的结晶温度和再结晶温度,以及组织的变化情况,是金属材料热处理的基础.钢铸铁珠光体,P,铁素体和渗碳体的机械混合物常见钢材热处理操作工艺1.退火:零件放在炉中,缓慢加热至某一温度,经过一段时间保温后,随炉冷却.作用消除冷作硬化,恢复材料塑性;消除残余应力,防止工件开烈;细化铸焊工件的粗大晶粒,改善零件的机械性能.4.回火:淬火后的回火,目的是为了消除淬火后工件

8、的内应力,降低材料的脆性,使得材料有较好的强度和韧性.按照回火的温度分:低温回火,中温回火和高温回火调质:淬火+高温回火,是一种很常见的热处理工艺.2.正火:加热,保温后,工件在空气中冷却,因此冷却速度比退火大.作用:金属焊接,锻造等加工工艺中也存在"热处理",在这些加工工艺的设计和优化有非常重要的影响.正火区退火区3.淬火:加热,保温后,工件在水,油等介质中快速冷却,目的是为了得到马氏体,提高工件的硬度和耐磨性.热影响区2热