第六章 化工压力容器与化工设备常用材料nppt课件.ppt

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1、第二篇压力容器第六章压力容器与化工设备常用材料化学工业是国民经济的基础产业，各种化学生产工艺的要求各不尽相同：压力：从真空到高压甚至超高压温度：从低温到高温腐蚀性、易燃、易爆等化工设备处在极其复杂的操作条件下运行，因此，合理的选用材料是设计化工设备的主要环节。6.1金属的晶体结构金属原子结构特点：最外层的电子数很少，一般只有一二个；最外层电子与原子核的结合力较弱，因此很容易脱离原子核的束缚而变成自由电子。金属键：在金属中自由电子，在所有的金属正离子之间穿梭运动，把带正电的金属离子牢固地束缚在一起，这种金属原子之间的结合方式称为金属键。金属的许多特性，如导电性、导热性、延展性、光泽

2、等，都与金属键有关。一、金属原子结构特点与金属键6.1金属的晶体结构二、金属原子的晶体结构金属是晶体——金属晶体是以密堆积形成的。实际使用的金属是多晶体组织，具有各向同性，实际强度比理论强度低几十倍甚至几百倍。体心六方晶格面心六方晶格密排六方晶格6.1金属的晶体结构金属的分类铸造生铁金属黑色金属有色金属生铁钢炼钢生铁合金生铁铜及其合金轻金属及其合金其它有色及其合金纯铜（紫铜）铜锌合金（黄铜）铜锡合金（锡青铜）无锡合金（铝青铜等）铝及铝合金钛及钛合金镁及镁合金铅、锡及其合金锌及其合金镍、钴及其合金6.1金属的晶体结构按质量分钢的分类普通钢优质钢高级优质钢按化学成分分碳素钢低碳钢高碳

3、钢中碳钢低合金钢合金钢中合金钢高合金钢按用途分按冶炼方法分沸腾钢镇静钢半镇静钢建筑钢结构钢弹簧钢轴承钢工具钢特殊性能钢6.1金属的晶体结构铁合金是由铁与硅、锰、铬、钛等元素组成的合金，铁合金是炼钢的原料之一。黑色金属是指铁和铁的合金，如钢、生铁、铁合金、铸铁等。钢和生铁都是以铁为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁碳合金。生铁是指把铁矿石放到高炉中冶炼而成的产品，主要用来炼钢和制造铸件。把铸造生铁放在熔铁炉中熔炼，即得到铸铁（液状），把液状铸铁浇铸成铸件，这种铸铁叫铸铁件。把炼钢用生铁放到炼钢炉内按一定工艺熔炼，即得到钢。黑色金属6.2铁碳合金铁碳合金：以铁为主，熔合少量碳所

4、组成的合金。一、铁碳合金（一）铁纯铁塑性极好，但强度太低，工业上应用很少，故工业上往铁中加入少量的碳，可以获得各种性能优良的铁合金。1）铁的组织结构（两种晶格结构）体心立方晶格：在晶胞的八个结点上和晶胞中心各有一个原子面心立方晶格：在晶胞的八个结点上和六个面上各有一个原子6.1金属的晶体结构α-Fe：体心立方晶格结构（<910℃）的铁称为α-Feγ-Fe：面心立方晶格结构（>910℃）的铁称为γ-Feα-Fe和γ-Fe可相互转变，α-Fe经加热可转变为γ-Fe，反之高温下的α-Fe冷却可变为γ-Fe，这种转变称“同素异构转变”。铁的同素异构转变是铁原子在固态下重新排列的过程，实质

5、上也是一种结晶过程，构成铁碳合金一系列性能的依据，是钢进行热处理的依据。体心立方晶格面心立方晶格2）铁的同素异构转变6.1金属的晶体结构（二）碳碳对铁碳合金性能的影响很大，铁中加入少量的碳，强度显著增加。碳在铁碳合金中的存在形式有三种：固溶体、化合物、混合物。1.固溶体固溶体：两种或两种以上的元素在固态下互相溶解，而仍然保持溶剂晶格原来形式的物体。碳铁固溶体：碳原子挤到铁的晶格中间去又不破坏铁所具有的晶格结构。铁原子碳原子6.1金属的晶体结构1）铁素体铁素体：碳溶解在a-Fe中形成固溶体称铁素体α-Fe原子间隙小，溶碳能力低（最大溶解度不超过0.02％），铁素体的性质与纯铁相似，

6、强度和硬度低，但塑性和韧性很好。低碳钢是含铁素体的钢，具有软而韧的性能。室温时，钢的组织中只有铁素体，没有奥氏体。奥氏体：碳溶解在γ-Fe中形成固溶体称奥氏体。γ-Fe原子间隙较大，碳的溶解度比α-Fe中大得多（723℃0.8％，1147℃2.06％）。奥氏体组织是在a-Fe发生同素异构转变时产生的。奥氏体有较大的溶解度，故塑性、韧性较好，且无磁性。2）奥氏体6.1金属的晶体结构2.碳和铁形成化合物铁碳合金中的碳不能全部溶入α-Fe或γ-Fe中时，剩余的碳将和铁形成一种化合物（Fe3C），称为渗碳体。渗碳体的熔点约1600℃，硬度极高，塑性几乎等于零，是一个硬而脆的组织。渗碳体具

7、有复杂的晶体结构，不发生同素异构转变。在钢中渗碳体是以不同形态和大小的晶体出现于组织中，对钢的力学性能影响很大。纯粹的渗碳体又硬又脆无法应用。但在塑性很好的铁素体基体上散布着这些硬度很高的微粒，将大大提高材料的强度。含碳量越高，钢中的渗碳体越多，钢的强度和硬度越高，但塑性和韧性越低。通常C<2.11%为钢，C>2.11%为铁。6.1金属的晶体结构当铁碳合金中的碳含量较高（>2.11%）时，不能溶解铁中的碳将由以石墨状态存在，这种合金称为铸铁。3.混合物－碳以石墨状态单独存在石墨本