过程设备机械设计基础7过程设备材料

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1、7过程设备常用材料7.1过程设备用材的基本要求7.2过程设备常用材料7.3钢材的热处理7.4金属材料的腐蚀与防护7.5过程设备材料的选择7/24/202117.1.1基本要求1.材料来源可靠,性能稳定,保证使用寿命2.力学性能满足使用要求3.介质有腐蚀性时的耐蚀要求4.良好的加工性能,如焊接性5.经济6.供货方便,稳定持续性7.1过程设备用材的基本要求7/24/202127.1过程设备用材的基本要求7.1.2力学性能1.强度：确定许用应力的依据，S(0.2)，b2.塑性：反映材料可塑性指标，5=10~20%3.韧性：抵抗缺陷扩展能力指标，K=40~60J/cm24.硬度

2、：抵抗外物侵入的能力5.材料在高温和低温下的力学性能7/24/202137.1.2力学性能1.强度屈服强度抗拉/压强度屈强比蠕变强度持久极限7/24/20214屈强比7/24/202152．塑性延伸率,圆截面试样:L=10d,δ10或L=5d,δ5δ5=1.2δ10压力容器用钢要求δ5>=16%塑性过低会导致构件开裂,脆断7.1过程设备用材的基本要求7/24/202112:36PM63．韧性→脆性表征:冲击值:缺口:梅氏U,V影响因素:化学成分,热处理,轧制方向,加工历史,实验方法,母材厚度;要求:>50J/cm2试样:10x10mm其他:低温下韧性降低（>30J/cm2）7.1

3、过程设备用材的基本要求7/24/202174．硬度抵抗外物侵入的能力表征:用压痕的面积或深度，如布氏硬度，洛氏硬度等5.温度对性能的影响7.1过程设备用材的基本要求7/24/20218碳钢力学性能随温度的变化7/24/202196．蠕变性能(高温静载条件下),应力超过某一定值时,应力保持不变的情况下应变或塑性变形随着时间的延长而不断增加的现象.常温下,钛材也会发生类似的现象三个阶段：过渡蠕变阶段、稳定蠕变阶段、破坏阶段7.1过程设备用材的基本要求7/24/2021107.1.3耐腐蚀性抵抗腐蚀性介质侵蚀的能力。表海水；钛盐酸；涂层抗氧化性表面处理：电镀，磷化，发黑，发蓝等7/24

4、/202111常用金属材料耐腐蚀性7/24/2021127.1.4加工工艺性1.可焊性：少的焊接缺陷2.可锻性：不发生热脆3.可塑性：优良的塑性加工性能4.机械加工性能：保证好的切削性7/24/2021137.1.4材料的物理性能导热系数：设备要求传热线膨胀系数：防止热应力密度：决定设备的重量熔点和导电性：7.1.5材料的经济性-价格表7/24/2021147.2过程设备常用材料7.2.1碳钢碳钢：碳含量在0.02～2％之间的铁碳合金;铸铁：碳含量大于2％的铁合金。1、碳及常存杂质/微量元素对钢材性能的影响硫(S):锰(Mn):硅(Si):碳(C)磷(P)7/24/202115碳

5、含量对材料机械性能影响7/24/2021162、碳钢分类普通碳素钢：保证机械性能或化学成分甲类：保证机械性能，A1～A7乙类：保证化学成分，B1～B7Q235－A－GB700-1988国标号产品等级为A，共分A、B、C、D四级材料屈服限的保证值，(厚度小于16mm)7/24/202117普通碳素钢特点质量分级，D质量最好，A质量最次；主要杂质为磷，P=<0.045%,S=<0.055%主要指标：力学性能，化学成分辅助指标：脱氧程度，最低使用温度，AKV钢号提高，强度提高，塑性，韧性下降其他：炼钢工艺：F，Z，b常用钢：Q235-A，容器外壳，支架等7/24/202118除保证机械

6、性能和化学成分外，还对磷、硫及非金属夹杂物控制较严。P,S=<0.04%低碳钢：<0.25%，强度低，塑性好，冷冲压和焊接性能好，在石油化工设备中广泛应用。中碳钢：0.25~0.55%：强度硬度高，塑性韧性差；多用于传动设备及高压设备头盖零件。高碳钢：>0.6%；强度硬度均较高，塑性差，常用于制造弹簧，刀具及耐磨零件。分类优质碳素结构钢7/24/202119屈服强度强度限锅炉和压力容器用钢有特殊性，在钢号后分别冠以“g”“R”如20g，20R铸钢：ZG200－400命名：含碳量的万分之几，如08，10，15，20，25，30，35，40，45，50，55，607/24/20212

7、07.2.2合金钢1、合金结构钢压力容器用(低碳)低合金钢：含碳量0.1~0.25%主要牌号：16MnR,15MnVR,18MnMoNiR数字元素名称数字合金元素含量(!<1.5%)合金元素符号平均含碳量的万分数7/24/2021212、合金工具钢如9CrSi数字元素名称数字合金元素含量合金元素符号平均含碳量的千分数当含碳量大于1％则不表示3、其他合金结构钢——特殊钢7/24/2021221.不锈钢：耐大气腐蚀钢和耐化学介质腐蚀钢的总称。耐酸等强腐蚀介质的合金钢称为不锈耐酸钢。铬