化工设备材料及其选择课件.ppt

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1、第二篇材料与焊接第8章化工设备材料8.1概述根据物料和工作条件选材，原则：适用：满足要求，充足的货源。安全：在预定寿命范围内有足够的强度、塑性和韧性。经济合理。18.2材料的性能力学性能物理性能化学性能加工性能2一、力学性能材料的力学性能：材料在外力（或外加能量）的作用下抵抗外力所表现的行为，包括变形和抗力，即在外力作用下不产生超过允许的变形或不被破坏的能力特征指标：强度、塑性、硬度、弹性、韧性等31、强度是固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变形和断裂的特性。屈服：加在材料上的载荷稳定时，材料继续变形的现象。屈服点：发生屈服现象时的最小

2、应力，常用单位-MPa，符号-σsσ0..2-产生0.2%残余伸长时的应力，P-力，F-面积抗拉强度：材料在拉伸条件下，发生断裂时的最大应力。符号-σb，单位-MPa屈强比=σs/σb4蠕变：材料在一定的温度和应力作用下产生缓慢塑性变形的现象。即应变随着时间的增加而增加。蠕变极限：材料在一定温度下抵抗缓慢塑性变形发生的能力。符号-σn，单位-MPa。表示：在工作温度下达到规定变形速度（v=1×10-5mm/mm.h）的应力值或在工作温度下、规定时间内发生规定的变形量的应力值（10万h，1%的变形量）疲劳极限：σ-1,在交变载荷下循环试

3、验106-108次不发生断裂的最大应力。要点：时间（很短、很长）、应力（最大、最小）、形变量（规定量、断裂）52、塑性材料在断裂前发生不可逆永久变形的能力延伸率δ断面收缩率ψ冷弯角：120°、180°，是否出现裂纹？化工设备材料一般要求δ5=10%-20%，L/d=563、硬度-局部抵抗能力在外力作用下，材料抵抗局部变形（塑性变形、压痕、划痕）的能力测量方法（压入硬度）：测定一定的压力（F）和规定的压头所形成的压痕深度或面积。布氏硬度：HBS-钢球(<450)HBW-硬质合金球(450-650)洛氏硬度：HRA、HRB、HRC，(>6

4、50)其他：维氏硬度(HV)和肖氏硬度(HS)反映材料弹性、强度与塑性的综合性能指标74、冲击韧性冲击韧度αk，使其破坏所消耗的功或吸收的能除以试件的截面面积低温容器所用钢板αk值不得低于30J/cm28二、物理性能比热容（c）熔点（tm）密度（ρr）线膨胀系数（αl）导电性（ρ）热导率（λ）磁性弹性模量（σ=Eε）应力与应变比泊松比（ν≈0.3）横收与纵伸比9三、化学性能1、耐腐蚀性金属和合金对周围介质侵蚀的抵抗能力2、抗氧化性高温氧化，降低表面硬度和抗疲劳强度，选耐热材料10四、加工工艺性能1、可铸性：收缩与偏析2、可锻性3、焊接

5、性4、可切削加工性118.3碳钢与铸铁121.4碳钢与铸铁“铁碳合金”由铁(>95％)和碳(0.05％～4％)及杂质(~1％)所组成合金钢:含碳量0.02％～2％铸铁:含碳量大于2％纯铁(工业纯铁):含碳量小于0.02％*含碳量大于4.3％的铸铁极脆13一、铁碳合金的组织结构1、金属的组织与结构在金相显微镜下看到的金属的晶粒，简称组织14电子显微镜观察到金属原子各种规则排列，称为金属的晶体结构，简称结构不同温度下纯铁体心立方与面心立方晶格体心立方晶格塑性比面心立方晶格的好，而后者的强度高于前者。15铸铁：碳以石墨形式存在，有不同的组织

6、形貌。球墨铸铁强度最高；细片状石墨次之；粗片状石墨最差。162、纯铁的同素异构转变α-Fe：体心立方晶格的纯铁称γ-Fe：面心立方晶格的铁称为α-Fe加热变为γ-Fe，高温下的γ-Fe冷却变为α-Fe。同素异构转变：在固态下晶体构造随温度发生变化的现象纯铁的同素异构转变是在910℃恒温下完成的。在固态下重新排列、结晶过程。是钢进行热处理的依据。173、碳钢的基本组织碳在铁中的存在形式有固溶体、化合物和混合物三种。这三种不同的存在形式，形成了不同的碳钢组织。18（1）铁素体：碳溶解在α-Fe中形成固溶体称铁素体(F)（2）奥氏体：碳溶解

7、在γ-Fe铁中形成固溶体称奥氏体(A)（3）渗碳体：碳和铁形成一种化合物（Fe3C）（4）珠光体(P)：铁素体与渗碳体的机械混合物（5）莱氏体(L)：珠光体和初次渗碳体的共晶混合物（6）马氏体(M)：碳原子在a-Fe中过饱和的固溶体19二铁碳合金状态图20三、碳钢1、常存杂质元素对钢材性能的影响（1）硫：有害元素（2）磷：有害元素（3）锰：脱氧剂，有益元素（4）硅：脱氧剂，有益的元素（5）氧：有害元素（6）氮：硬度、强度提高，易析出，固氮处理可消除时效倾向（7）氢：氢脆、白点等缺陷212、分类与编号按用途：建筑及工程用钢、结构钢、弹

8、簧钢、轴承钢、工具钢和特殊性能钢（不锈钢、耐热钢）按含碳量：低碳钢、中碳钢和高碳钢按脱氧方式：镇静钢和沸腾钢按品质：普通钢、优质钢和高级优质钢22（1）普通碳素钢Q235-A，屈服强度数值（MPa）质量等级A，B，C，D