压力容器与化工设备常用材料

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1、第二篇压力容器化工设备机械基础压力容器与化工设备常用材料第六章§6-1金属的晶体结构§6-2铁碳合金§6-3碳素钢§6-4合金钢§6-5铸铁§6-6有色金属§6-7非金属材料§6-8设备材料的腐蚀与防护2化工设备用材的特殊性操作条件的限制压力温度介质从真空到高压-250℃~2000℃酸碱（腐蚀）、易燃易爆、有毒甚至剧毒制造条件的限制设备在制造过程中，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，要求材料的加工性能要好。3⑴力学性能：强度（常温σs、σb、高温、低温强度，疲劳强度）；硬度（HB、HRC）；塑性（δ、Ψ）以及冲击韧性αk⑵物理

2、性能：密度、熔点、线膨胀系数、导热性、导电性、弹性模数与泊桑比⑶化学性能：耐腐蚀性、抗氧化性⑷加工工艺性能：可铸性、可锻性、可焊性、切削加工性材料的一般性能4§6-1金属的晶体结构一、晶体的基本概念1．晶体所谓晶体是指其原子（离子或分子）在空间呈规则排列的物体。2．晶体结构晶体中原子（离子或分子）在空间的具体排列。晶体非晶体5二、常见金属的晶体结构类型体心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格如：Fe(＜910℃,α-Fe)、Cr、Mo、W、V等。如：Fe(>910℃,γ-Fe)、Al、Cu、Ni、Pb等。如Be、Mg、Zn、Cd等。6α-铁γ-铁同素异构转变

3、t＜912℃—体心立方晶格，称α-铁t＞912℃—面心立方晶格，称γ-铁铁△910℃▽910℃碳钢：含碳≤2.11％铸铁：含碳＞2.11％铁与碳组成的合金—铁碳合金§6-2铁碳合金纯铁性能：强度、硬度低，塑性、韧性好。价格昂贵。一、什么是铁碳合金（黑色金属）？（一）铁7(二)碳在铁碳合金中的存在形式1.碳溶解在铁的晶格中形成固溶体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固溶体。①碳溶解在α-Fe中形成的固溶体—铁素体F。因为α-Fe原子间隙小，铁素体溶碳能力低，含碳＜0.02％，塑性、韧性很好，但强度、硬度低。②碳在

4、γ-Fe中形成的固溶体—奥氏体A。奥氏体溶碳能力高，可达2.11％。塑性、韧性较好，且无磁性。82.碳与铁形成化合物当碳不能全部溶入铁素体或奥氏体时，剩余的C将与Fe形成化合物Fe3C—渗碳体Fe3C。渗碳体含碳量为6.67％，熔点高，约1600℃，又硬又脆，塑性、韧性几乎为零。3.碳以石墨状态单独存在铁碳合金含碳量小于2.11％时，其组织是在铁素体中散布着渗碳体，是碳素钢。含碳量大于2.11％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。94.珠光体P铁素体与渗碳体的机械混合物(F88%+Fe3C12%)力学性能介

5、于铁素体和渗碳体之间，其强度、硬度、塑性、韧性均较好。5.莱氏体Le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，存在于白口铸铁、高碳钢中。106.马氏体M钢和铁从高温急冷下来的组织，是碳原子在a-Fe中过饱和的固溶体。具有很高的硬度，但很脆，延伸率低，几乎不能承受冲击载荷。二、铁碳平衡状态图反映铁碳合金的组织、成份和温度之间的关系。其横坐标—含碳量，纵坐标—温度。11铁碳合金状态图12相图中重要的点和线⑴液相线ACD⑵固相线AECF⑶共析线PSK，共析点S（含碳0.77%）共析：在恒定温度下由一个有特定成分的固相分解成另外两

6、个与母相成分不同的相的转变称为共析转变。含碳0.77%的奥氏体冷S点〔（F：88%）+（Fe3C：12%）〕—珠光体13⑷共晶线ECF，共晶点C（含碳4.3%）共晶：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。（含碳4.3%）的液体C(A2.11%+Fe3C)—高温莱氏体,Le⑸ES线：碳在A中的固溶线⑹GS线：钢的同素异构转变线相图中重要的点和线14（一）碳钢⑴含碳0.77％的钢—共析钢常温组织全部为珠光体(P)：含12％的渗碳体（Fe3C)＋88％的铁素体(F)。珠光体：强度较高，塑性、韧性和硬度介于渗碳体和

7、铁素体之间，综合机械性能良好。⑵含碳＜0.77％的钢—亚共析钢常温组织为：F＋P⑶含碳＞0.77％的钢—过共析钢常温组织为：P＋Fe3C15含碳量对碳钢机械性能的影响为什么？一般的：随含碳量增加，钢的强度、硬度增加，而塑性、韧性降低。16⑴含碳4.3％的铸铁—共晶白口铁。室温组织:（低温）莱氏体Le′（P+共晶Fe3C）莱氏体Le′的性能：硬而脆。⑵含碳＜4.3％的铸铁—亚共晶白口铁。室温组织:Le′＋P＋Fe3C⑶含碳＞4.3％的铸铁—过共晶白口铁。室温组织:Le′＋Fe3C（二）铸铁17三、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727℃

8、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变成珠光体、贝氏