化工设备机械基础精品2碳钢和铸铁

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1、7化工设备材料7.1概述1、材料的要求a、化学性能要求；b、加工性能；c、机械性能—塑性、强度2、化工设备材料分类a、金属；b、非金属；c、复合材料3、钢材获得广泛应用a、优良的机械性能；b、优良的加工性能；c、优良的物理、化学性能；d、可通过热处理改善和提高性能。7.2碳钢和铸铁金属的晶体结构1、晶体与非晶体2、晶格、晶胞晶格常数a、b、c；棱边夹角α、β、γ纯金属的晶体结构1、常见金属晶体结构（1）体心立方晶格晶格常数a=b=c；棱边夹角α=β=γ=900α-Fe（910℃以下），Cr，W，Mo，V

2、（2）面心立方晶格晶格常数a=b=c；棱边夹角α=β=γ=900γ-Fe（910℃

3、成的具有金属特征的物质。2、固溶体：置换固溶体、间隙固溶体分类：二元合金、三元合金；单相合金、多相合金钢、铸铁：铁碳合金黄铜：Cu-Zn合金硬铝：Al-Cu-Mg合金固态合金相结构：固溶体、金属化合物固溶强化3、金属化合物：合金中各组元发生相互作用而形成的具有金属特征的新相，如Fe3C金属化合物熔点高、性能硬而脆第二相强化金属的结晶1、金属的结晶过程2、晶粒大小与控制措施晶核生成晶核生长晶粒生成晶粒交叉多晶粒结构细晶强化如下方法可细化晶粒：（1）增加过冷度（2）变质处理（3）附加振动7.2碳钢和

4、铸铁7.2.1碳钢与铸铁的化学成分和结构一、铁纯铁塑性极好，强度硬度很低t<910℃,α-Fe体心立方晶格t>910℃,γ-Fe面心立方晶格由95％以上的铁、0.05～5%碳、1％的其它杂质组成一般含C0.02～2.11%为钢含C<0.02%为纯铁含2.11%

5、γ-Fe中，C≤2.11%塑性韧性好、强度硬度高σb=400MPa（2）碳与铁形成化合物渗碳体：Fe3C硬度极高，塑性几乎为零，脆性大珠光体（P）：C=0.77%铁素体、Fe3C的机械混合物强度较高、硬度适中，塑性韧性较好σb=770MPa，δ=20-35%形态——铁素体、渗碳体交替呈片状组织莱氏体（Ld）：C=4.33%（723~1147℃）奥氏体、Fe3C的机械混合物硬度高、塑性差、脆性大低温莱氏体（L’d）：（723℃以下）珠光体、Fe3C的机械混合物（3）碳以石墨状态存在7.2.2Fe—Fe3C

6、合金平衡相图亚共析钢过共析钢过共晶白口铁亚共晶白口铁工业纯铁共析钢共晶白口铁Fe—Fe3C合金平衡相图纵坐标：合金温度横坐标：铁碳合金中的含碳量G点：纯铁的同素异构转变点A点：铁的熔点共析钢：C=0.77%，珠光体（Fe3C为12%，铁素体为88%）亚共析钢：C<0.77%，铁素体+珠光体过共析钢：C>0.77%，珠光体+Fe3C共晶白口铁：C=4.33%，莱氏体亚共晶白口铁：C<4.33%，珠光体+Fe3C+莱氏体过共晶白口铁：C>4.33%，Fe3C+莱氏体纯铁亚共析钢：15铁素体+珠光体亚共析钢：

7、45铁素体+珠光体亚共析钢：65铁素体+珠光体共析钢珠光体过共析钢珠光体+Fe3C（白网）过共析钢珠光体+Fe3C（黑网）亚共晶白口铁珠光体+Fe3C+低温莱氏体共晶白口铁莱氏体过共晶白口铁低温莱氏体+Fe3C铁碳平衡状态图的应用（1）选材方面的应用建筑型钢：良好塑性、韧性，选用C<0.25%的低碳钢轴、齿轮：兼有高的强度、塑性和韧性，选用C=0.30~0.55%的中碳钢工具钢：高强度，耐磨，选用选用C=0.70~1.2%的高碳钢a、铸造方面的应用多选用共晶成分的铸铁，浇注温度液相线以上50~100℃b

8、、压力加工方面的应用锻造、热轧应选在单相奥氏体的高温范围内进行锻：1150~1250℃；轧：750~850℃c、热处理方面的应用（2）在制定热加工工艺方面的应用7.2.3碳素钢按化学成分的不同，钢可分为碳素钢和合金钢，碳素钢在实际使用中占90%，合金钢仅占10%。常用碳钢中，一般含碳量约为0.05~1.4%一、碳及其常存杂质对钢材性能的影响C：钢中主要元素，含量↑，钢的强度和硬度↑，塑性和韧性↓；C>0.9%时，强度反而降低；S：有害元素，