第二章 環(huán)保設(shè)備材料與防腐

1、第二章第二章 環(huán)保設(shè)備材料與防腐環(huán)保設(shè)備材料與防腐第一節(jié)第一節(jié) 設(shè)備材料的基本性能設(shè)備材料的基本性能材料的基本性能材料的基本性能包括兩個(gè)方面：使用性能和工藝性能使用性能：使用性能：在使用條件下所表現(xiàn)出來(lái)的化學(xué)物理和力學(xué)性能。工藝性能：工藝性能：在制造工藝過(guò)程中材料適應(yīng)加工的性能。n一、化學(xué)性能化學(xué)性能材料的化學(xué)性能指的是在所處的介質(zhì)中材料的化學(xué)穩(wěn)定性。主要體現(xiàn)在耐腐蝕性和抗氧化性。1、耐腐蝕性：材料抵抗其周圍介質(zhì)侵蝕的能力。2、抗氧化性：材料抵抗高溫的能力。n二、材料的物理性能材料的物理性能物理性能包括：密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、熱膨脹性、磁性等。1、密度：?jiǎn)挝惑w積物質(zhì)的質(zhì)量。一般為常數(shù)。2

2、、熔點(diǎn)：物質(zhì)由固相液相的溫度。3、導(dǎo)熱性：通常用導(dǎo)熱系數(shù)表示。 ，導(dǎo)熱性4、熱膨脹性：材料隨溫度變化而膨脹收縮的特性。熱膨脹性一般用L和V表示L (L2L1)/ L1tV3 L 式中L 線膨脹系數(shù)，單位1/k或1/.V體膨脹系數(shù)，單位1/k或1/.L1、 L2膨脹前后的長(zhǎng)度，單位m.t溫度變化量，單位K或.n三、材料的力學(xué)性能（機(jī)械性能）材料的力學(xué)性能（機(jī)械性能）力學(xué)性能：材料在外力作用下抵抗變形或破壞的能力，包括強(qiáng)度、硬度、彈性、塑性、韌性等。是環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)中材料選擇及其計(jì)算時(shí)確定許用應(yīng)力的依據(jù)。1、強(qiáng)度：材料抵抗外加載荷而不失效，不被破壞的能力。一般僅指材料達(dá)到容許變形程度或斷裂前所能夠承

3、受的最大應(yīng)力。如彈性極限、屈服極限、強(qiáng)度極限、疲勞極限、蠕變極限等。這些參數(shù)由材料拉伸壓縮試驗(yàn)測(cè)得。材料的拉伸和壓縮實(shí)驗(yàn)材料的拉伸和壓縮實(shí)驗(yàn)n實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)定常溫、靜止載荷材料的拉伸曲線n實(shí)驗(yàn)設(shè)備：標(biāo)準(zhǔn)試樣、拉伸試驗(yàn)機(jī)、自動(dòng)繪圖儀、游標(biāo)卡尺n實(shí)驗(yàn)過(guò)程：標(biāo)準(zhǔn)試樣橫截面有兩種形式：圓形和矩形。一般用圓形，采用L0=5d和L0=10d。 拉伸試驗(yàn)設(shè)備低碳鋼的拉伸曲線低碳鋼的拉伸曲線低碳鋼是典型的塑性材料，其拉伸曲線-呈現(xiàn)如下四個(gè)階段：1、彈性階段彈性階段（oa段）：oa段為直線段，a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力為比例極限P,正應(yīng)力和正應(yīng)變成線性關(guān)系。符合胡克定律 =E 。2、屈服階段屈服階段（bc段）：過(guò)b點(diǎn)，應(yīng)力變

4、化不大，應(yīng)變急劇增大，曲線上出現(xiàn)水平鋸齒形狀，材料失去繼續(xù)抵抗變形的能力，發(fā)生屈服現(xiàn)象。工程上常稱下屈服強(qiáng)度為材料的屈服極限S材料屈服時(shí)，在光滑試樣表面可以觀察到與軸線呈45的紋線，稱為滑移線。3、強(qiáng)化階段強(qiáng)化階段（cd段）：材料晶格重組后，又增加了抵抗變形的能力，要材料晶格重組后，又增加了抵抗變形的能力，要使試件繼續(xù)伸長(zhǎng)就必須再增加拉力，這階段稱使試件繼續(xù)伸長(zhǎng)就必須再增加拉力，這階段稱為為強(qiáng)化階段強(qiáng)化階段。曲線最高點(diǎn)。曲線最高點(diǎn)d 處對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為強(qiáng)度極限b。由于冷作硬化冷作硬化現(xiàn)象，在強(qiáng)化階段某一點(diǎn)f處緩慢卸載，則試樣的應(yīng)力應(yīng)變曲線會(huì)沿著fo1回到點(diǎn)o1。冷作硬化冷作硬化是使材料的彈性強(qiáng)度

5、提高，而塑性降低的現(xiàn)象。4、局部變形階段（de段）： 試樣變形集中到某一局部區(qū)域，由于該區(qū)域橫截面的收縮，形成了圖示的“頸縮”現(xiàn)象。最后試樣被拉斷。代表材料強(qiáng)度性能的主要指標(biāo)是強(qiáng)度極限b和屈服極限S 。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以測(cè)得的表示材料塑性變形能力指標(biāo)有兩個(gè)：延伸率和斷面收縮率。脆性材料的拉伸曲線n灰口鑄鐵灰口鑄鐵是典型的脆性材料，其應(yīng)力是典型的脆性材料，其應(yīng)力應(yīng)變圖應(yīng)變圖是一微彎的曲線，如圖示。特點(diǎn)是無(wú)明顯的是一微彎的曲線，如圖示。特點(diǎn)是無(wú)明顯的直線段，無(wú)屈服現(xiàn)象，拉斷時(shí)變形很小。強(qiáng)直線段，無(wú)屈服現(xiàn)象，拉斷時(shí)變形很小。強(qiáng)度指標(biāo)只有度指標(biāo)只有強(qiáng)度極限強(qiáng)度極限b對(duì)于沒有明顯屈服階段的塑性材料，通常以產(chǎn)生

6、0.2%的塑性應(yīng)變所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值作為屈服極限，稱為名義屈服極限名義屈服極限，用0.2表示。n蠕變極限：材料在規(guī)定時(shí)間內(nèi)某一溫度下，使得試件在1萬(wàn)或（10萬(wàn))小時(shí)內(nèi)產(chǎn)生的變形量為1時(shí)的最大應(yīng)力。n疲勞極限：金屬材料經(jīng)過(guò)無(wú)限次反復(fù)交變載荷長(zhǎng)期作用下不受破壞的最大應(yīng)力。對(duì)于一般的鋼材，以106107次不被破壞的應(yīng)力作為疲勞強(qiáng)度 硬度測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置2、硬度：材料在表面上的不大體積內(nèi)抵抗變形或斷裂的能力。應(yīng)用最多的是壓入法型硬度，常用的指標(biāo)有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRC、HRB）、維氏硬度（HV）。3、塑性：材料受力時(shí)，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)屈服極限后，能產(chǎn)生顯著的變形而不即行斷裂的性質(zhì)。工程上常用延伸率延伸率

7、和斷面收縮率斷面收縮率作為材料的塑性指標(biāo)。延伸率延伸率：主要反映材料的均勻變形能力，以試件被拉斷后，總伸長(zhǎng)長(zhǎng)度與原始長(zhǎng)度的比值百分率表示。 與試件尺寸有關(guān)。為便于比較，須將試件標(biāo)準(zhǔn)化。長(zhǎng)圓試件用l0/d0=10短圓試件用l0/d0=5因此有10 和5 =l/l0=l1-l0/l0100l0-試件的原始標(biāo)距長(zhǎng)度mm；l1-試件拉斷后的標(biāo)距長(zhǎng)度mm斷面收縮率斷面收縮率：試件拉斷后，斷面縮小的面積與原始面積的比值的百分率。主要反映材料的局部變形能力。與試件尺寸無(wú)關(guān)。=S/S=S0-S1/S0100S0-試件原始橫斷面積，mm2S1-試件拉斷后縮頸處最小橫斷面積，mm24、沖擊韌性：衡量材料韌性的指標(biāo)

8、。ak=AK/s0ak-沖擊韌性，J/m2AK-沖擊吸收功，JS0-試樣缺口處截面積，m2 擺錘試驗(yàn)5、斷裂韌性：材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展斷裂的能力。四、加工工藝性能加工工藝性能加工工藝性能包括可鍛造性可鍛造性、可鑄造性可鑄造性、可焊接可焊接性性和可切削加工性能可切削加工性能。1、可鑄造性：液體金屬的流動(dòng)性和凝固過(guò)程中的收縮和偏析傾向。偏析就是合金凝固時(shí)化學(xué)成分的不均勻析出現(xiàn)象。2、可鍛造性：金屬承受壓力加工（鍛造）而變形的能力。3、可焊接性：能夠用焊接方法使兩塊金屬牢固連接，不產(chǎn)生裂紋，具有與母體材料相應(yīng)的強(qiáng)度特性。4、可切削加工性能：指金屬是否易于切削。影響切削加工性能的因素有材料的化學(xué)成分、

9、組織、硬度、韌性、導(dǎo)熱性等。改變鋼的切削加工性能途經(jīng)有改變鋼的化學(xué)成分，如添加少量鉛、磷等元素；采用適當(dāng)?shù)臒崽幚矸椒ā?、熱處理性能：適應(yīng)各種熱處理加工工藝的性能。衡量金屬材料熱處理性能指標(biāo)有導(dǎo)熱系數(shù)、淬硬性、淬火變形、開裂趨勢(shì)、表面氧化及脫碳趨勢(shì)、過(guò)熱及過(guò)燒的敏感趨勢(shì)、晶粒長(zhǎng)大趨勢(shì)、回火脆性。第二節(jié) 常用金屬材料常用金屬材料n一、鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)鐵碳合金:由95%以上的鐵和0.054%的碳及1%左右的雜質(zhì)元素組成的合金。鋼：含碳量在0.022%之間鑄鐵：含碳量2%純鐵（工業(yè)純鐵）：含碳量0.02%1、金屬的組織與結(jié)構(gòu)金屬的組織與結(jié)構(gòu)在金相顯微鏡下看到的金屬晶粒稱為金屬的組

10、織，金屬原子的各種規(guī)則排列方式稱作金屬的晶體結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱為結(jié)構(gòu)。純鐵在不同溫度下具有兩種不同的晶體結(jié)構(gòu)：面心立方晶格和體心立方晶格 在體心立方晶格中，鐵原子占據(jù)晶胞體積的68%，其余為空隙；在面心立方晶格中，鐵原子占據(jù)晶胞體積的74%，其余26%為空隙。即面心立方晶格的致密度大于體心立方晶格。這種晶體微觀組織和結(jié)構(gòu)形式的不同，影響金屬材料的性質(zhì)。如純鐵在體心立方晶格結(jié)構(gòu)時(shí)的塑性比面心立方晶格的塑性要好，而后者強(qiáng)度高于前者。2、純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變-Fe:體心立方晶格的純鐵，室溫912-Fe:面心立方晶格的純鐵， 912 1394 -Fe:體心立方晶格的純鐵 ， 1394 熔點(diǎn)15

11、38 -Fe -Fe -Fe3、碳鋼的基本組織碳鋼的基本組織碳在鐵中有三種存在形式固溶體：兩種或者兩種以上的元素在固態(tài)下互相溶解，而仍然保持溶劑晶格原來(lái)形式的物體?；衔锘旌衔镨F素體鐵素體（F）：碳溶解在-Fe中形成的固溶體 n鐵素體的特點(diǎn)鐵素體的特點(diǎn)： 強(qiáng)度和硬度低，但塑性和韌性很好。奧氏體奧氏體(A)：碳溶解在-Fe中形成的固溶體 n奧氏體的特點(diǎn)奧氏體的特點(diǎn)： 塑性和韌性較好，無(wú)磁性。滲碳體滲碳體：鐵碳合金中的碳不能全部溶于-Fe或-Fe中，其余部分的碳和鐵形成一種具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物Fe3C n滲碳體的特點(diǎn)滲碳體的特點(diǎn)： 熔點(diǎn)約為1600，硬度高，塑性幾乎為零。珠光體珠光體(P)：鐵

12、素體與滲碳體的機(jī)械混合物n珠光體的特點(diǎn)珠光體的特點(diǎn)： 力學(xué)性質(zhì)介于鐵素體和滲碳體之間，即強(qiáng)度和硬度比鐵素體顯著提高，塑性、韌性比鐵素體差，但比滲碳體要好。萊氏體萊氏體（Ld）：珠光體和初次滲碳體的共晶混合物n萊氏體的特點(diǎn)：萊氏體的特點(diǎn)： 具有較高的硬度，是一種粗而硬的金相組織。n馬氏體馬氏體（M）： 鋼和鐵從高溫急冷下來(lái)的組織，是碳在-Fe中過(guò)飽和固溶體。馬氏體馬氏體的的特點(diǎn)特點(diǎn)：具有很高的硬度，很脆，延伸性低，幾乎不能承受沖擊載荷。二、鐵碳合金狀態(tài)圖鐵碳合金狀態(tài)圖（相圖）n五個(gè)重要的成份點(diǎn)五個(gè)重要的成份點(diǎn): P、S、E、C、K。n四條重要的線四條重要的線: ECF、ES、GS、PSK。n三個(gè)

13、重要轉(zhuǎn)變?nèi)齻€(gè)重要轉(zhuǎn)變: 包晶轉(zhuǎn)變反應(yīng)式、共晶包晶轉(zhuǎn)變反應(yīng)式、共晶 轉(zhuǎn)變反應(yīng)式、共析轉(zhuǎn)變反應(yīng)式。轉(zhuǎn)變反應(yīng)式、共析轉(zhuǎn)變反應(yīng)式。n二個(gè)重要溫度二個(gè)重要溫度: 1148 、727 。鐵碳平衡狀態(tài)圖鐵碳平衡狀態(tài)圖中主要點(diǎn)和線的含義相圖中主要點(diǎn)和線的含義：圖中的AC、CD兩個(gè)曲線為液相線，合金在此線以上均為液態(tài)，從這兩曲線以下開始結(jié)晶。AE、CF線稱為固相線，在此線下合金全部結(jié)晶為固態(tài)。ECF線稱為共晶線，C點(diǎn)為共晶點(diǎn)ES（Acm）線為奧氏體的溶解度曲線，在此線以下開始析出二次滲碳體GS(A3)線為奧氏體的溶解度曲線，在此線以下開始析出鐵素體PSK（A1）線為共析線圖中五個(gè)主要點(diǎn)的含義P（727，0.02

14、18）點(diǎn)為碳在-Fe中最大溶解度點(diǎn)S （727，0.77）為共析點(diǎn)E （1148，2.11）為碳在 -Fe中最大溶解度點(diǎn)C （1148，4.30）為共晶點(diǎn)K （727，6.69）為滲碳體成分點(diǎn)圖中三個(gè)重要轉(zhuǎn)變反應(yīng)式包晶轉(zhuǎn)變反應(yīng)式（包晶轉(zhuǎn)變反應(yīng)式（1495）在在1495發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變反應(yīng)，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為包晶轉(zhuǎn)變反應(yīng)，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為奧氏體奧氏體 Ld0.53+0.09=A0.17 共晶轉(zhuǎn)變反應(yīng)式共晶轉(zhuǎn)變反應(yīng)式(1148)在在1148發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變反應(yīng)，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為晶轉(zhuǎn)變反應(yīng)，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為萊氏體萊氏體 Ld4.3=A2.11+Fe3C共析轉(zhuǎn)變反應(yīng)式共析轉(zhuǎn)變反應(yīng)式(727 )在727 發(fā)生共析轉(zhuǎn)變反應(yīng)，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為共析

15、轉(zhuǎn)變反應(yīng)，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為珠光體珠光體 A0.77=F0.0218+Fe3C思考題思考題：為何目前使用的鉄碳平衡狀態(tài)圖的含碳量不是0100%的完整圖形？典型鐵碳合金的平衡結(jié)晶過(guò)程典型鐵碳合金的平衡結(jié)晶過(guò)程n1. 1. 工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵 n2.2.鋼鋼n（1 1）共析鋼）共析鋼 n（2 2）亞共析鋼）亞共析鋼 n（3 3）過(guò)共析鋼）過(guò)共析鋼 n3. 3. 白口鑄鐵白口鑄鐵n（1 1）共晶白口鐵）共晶白口鐵 n（2 2）亞共晶白口鐵）亞共晶白口鐵n（3 3）過(guò)共晶白口鐵）過(guò)共晶白口鐵三、鐵碳合金的分類三、鐵碳合金的分類四、鋼的熱處理鋼的熱處理熱處理熱處理：鋼、鐵在固態(tài)下通過(guò)加熱、保溫和不同的冷卻方式，改

16、變金相組織以滿足所要求的物理化學(xué)與力學(xué)性能的加工工藝1、退火和正火退火和正火退火退火：把工件放在爐中緩慢加熱到臨界點(diǎn)以上的某一溫度，保溫一段時(shí)間后，隨爐溫緩慢冷卻下來(lái)的。其目的是調(diào)整金相組織，細(xì)化晶粒，促進(jìn)組織均化，提高力學(xué)性能，降低硬度，提高塑性，便于冷加工；消除部分的內(nèi)應(yīng)力，防止工件變形。正火正火：將爐中加熱的工件從爐子中取出后，在空氣中緩慢冷卻下來(lái)。正火與退火作用相似，但由于正火冷卻速度比退火快些，使得晶粒變細(xì)，鋼的韌性顯著提高。一般對(duì)于鑄件、鍛件在進(jìn)行切削加工前要進(jìn)行退火或正火。2、淬火和回火淬火和回火淬火淬火：將工件加熱到淬火溫度（臨界點(diǎn)以上3050），保溫一定時(shí)間，然后投入淬火劑中

17、冷卻。淬火后得到的組織為馬氏體。常用的淬火劑有空氣、油、水、鹽水。其冷卻速度依次遞增。淬火可以提高零件硬度、強(qiáng)度和耐磨性。淬火過(guò)程冷卻速度對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量響很大?；鼗鸹鼗穑毫慵慊鸷筮M(jìn)行的一種較低溫度的加熱與冷卻熱處理工藝。淬火后一定要要進(jìn)行回火操作。通過(guò)回火可以降低或者消除淬火后的內(nèi)應(yīng)力，提高韌性，使得金相組織趨于穩(wěn)定，并且獲得技術(shù)上的性能。回火處理有以下幾種方法低溫回火低溫回火：淬火后零件在150250范圍內(nèi)的回火?；鼗鸷蠼M織為回火馬氏體。它具有較高的耐磨性和硬度，內(nèi)應(yīng)力和脆性有所降低。硬度、強(qiáng)度和耐磨性能要求較高的零件，例如量具、刃具。中溫回火中溫回火：回火溫度300450，要求零件具有一定

18、的彈性和韌性，并具有較高硬度時(shí)采用。如強(qiáng)度要求高的軸類、刀桿、軸套。高溫回火高溫回火：回火溫度500680，要求零件具有較好的綜合性能時(shí)采用。一般把淬火加高溫回火稱為調(diào)質(zhì)處理。應(yīng)用于重要的各種零件加工中，如各種軸類零件、連桿、齒輪、受力螺栓。3、表面淬火表面淬火：將工件表面快速加熱到臨界溫度以上，在熱量還來(lái)不及傳導(dǎo)至其內(nèi)心不之前迅速冷卻?？墒沽慵砻鎸颖刃牟烤哂懈叩膹?qiáng)度、硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度，而內(nèi)心部則具有一定的韌性。表面熱處理方式有感應(yīng)加熱、火焰加熱、電接觸加熱、電解加熱。4、化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理：將零件置于某種化學(xué)介質(zhì)中，通過(guò)加熱保溫冷卻等方法，使得介質(zhì)中的某些元素滲入零件表面，改變表

19、面層化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)，使零件表面具有某些特殊功能。例如滲碳、滲氮、滲鉻、滲鋁、氰化。五、碳素鋼碳素鋼n1、鋼鐵的冶煉過(guò)程鋼鐵的冶煉過(guò)程 平爐煉鋼平爐煉鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼電弧爐煉鋼電弧爐煉鋼n2、煉鐵的冶金反應(yīng)特點(diǎn):還原反應(yīng)n3、煉鋼的冶金反應(yīng)特點(diǎn):氧化反應(yīng)煉鐵過(guò)程為還原反應(yīng)煉鐵過(guò)程的冶金反應(yīng)煉鐵過(guò)程的冶金反應(yīng)高溫CO氣體Fe2O3Fe3O4FeOFe煉鋼過(guò)程的冶金反應(yīng)煉鋼過(guò)程的冶金反應(yīng)煉鋼過(guò)程的冶金反應(yīng)為氧化反應(yīng)煉鋼生鐵氧化反應(yīng)鋼4、雜質(zhì)元素對(duì)于鋼材性能質(zhì)量的影響雜質(zhì)元素對(duì)于鋼材性能質(zhì)量的影響有益元素硅Si:有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用，能脫氧。使得鋼的強(qiáng)度、硬度增加，塑性、韌性降低。錳Mn:脫氧、

20、去硫，降低鋼的脆性，提高鋼的強(qiáng)度和硬度。有害元素硫S:能引起鋼在熱加工時(shí)或高溫工作下開裂 ( 熱脆 )磷P：有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用,低溫韌性差 ( 冷脆 )其他氣體元素氧O:鋼中的有害元素，使得鋼的強(qiáng)度塑性降低，尤其對(duì)于疲勞強(qiáng)度、沖擊韌性有嚴(yán)重影響，易于成為疲勞裂紋源氮N:鋼中過(guò)飽和的氮在常溫放置時(shí)會(huì)產(chǎn)生時(shí)效脆化，加入Al、Ti、V進(jìn)行固氮處理，可消除時(shí)效傾向氫H：原子態(tài)的過(guò)飽和氫時(shí)將降低韌性, 引起氫脆。當(dāng)氫在缺陷處以分子態(tài)析出時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很高內(nèi)壓，形成微裂紋，其內(nèi)壁為白色，稱為白點(diǎn)或發(fā)裂鋼中白點(diǎn)照片鋼中白點(diǎn)鋼中白點(diǎn)5、碳鋼的分類與編號(hào)碳鋼的分類與編號(hào)按用途分建筑鋼、結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、軸承鋼、工具

21、鋼和特殊用途鋼；按含碳量分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼；按脫氧方式分為鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼；按冶煉方式分為碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼普通碳素鋼：根據(jù)GB700-88的規(guī)定，普通碳素鋼鋼種以屈服強(qiáng)度數(shù)值區(qū)分，鋼號(hào)表示方法為：屈服強(qiáng)度Q+屈服強(qiáng)度數(shù)值+質(zhì)量等級(jí)符號(hào)+冶煉時(shí)脫氧方式用以上四個(gè)部分順序表示。如：Q235-A.F碳鋼質(zhì)量分為四個(gè)等級(jí)。按照冶煉時(shí)脫氧方式不同，將鋼材分為沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼，分別用F、Z、b表示。壓力容器用鋼一般選用鎮(zhèn)靜鋼。普通碳素鋼有Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五個(gè)鋼種。優(yōu)質(zhì)碳素鋼：編號(hào)用兩位數(shù)字表示，鋼號(hào)順序?yàn)?8、10、15、20、25、30、3

22、5、40、45、50、80等。鋼號(hào)中的數(shù)字表示鋼中含碳量的萬(wàn)分之幾。高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：表示方法是在優(yōu)質(zhì)鋼號(hào)后面加一個(gè)A。如20A6、碳鋼的品種及規(guī)格碳鋼的品種及規(guī)格碳鋼的品種有鋼板、鋼管、型鋼、鑄鋼和鍛鋼。鋼板：分為薄鋼板薄鋼板和厚鋼板厚鋼板兩大類。薄鋼板厚度有0.24cm的冷軋與熱軋兩種。厚鋼板為熱軋。壓力容器主要用熱軋厚鋼板制造。依據(jù)鋼板厚度不同，厚度間隔也不同。碳素鋼鋼板有Q235-A, Q235-A.F,08、10、15、20.鋼管：有無(wú)縫鋼管和有縫鋼管兩種。無(wú)縫鋼管又分熱軋熱軋和冷軋冷軋兩種。六、合金鋼合金鋼1、合金元素對(duì)鋼性能的影響合金元素對(duì)鋼性能的影響鉻Cr:合金結(jié)構(gòu)鋼的主加元素。提高

23、耐磨性和抗氧化性。錳Mn:提高鋼的強(qiáng)度增加錳的含量對(duì)于提高低溫沖擊韌性有益。鎳Ni:提高淬透性，使得鋼具有很高的強(qiáng)度，又能保持良好的塑性、韌性。提高耐蝕性和低溫沖擊韌性。鎳基合金具有更高的熱強(qiáng)性能，鎳被廣泛應(yīng)用于不銹耐酸鋼和耐熱鋼。硅Si:提高強(qiáng)度、高溫疲勞強(qiáng)度、耐熱性及耐H2S等介質(zhì)的腐蝕性。硅含量增加會(huì)降低塑性和沖擊韌性。鋁Al:強(qiáng)脫氧劑，可顯著細(xì)化晶粒，提高沖擊韌性，降低冷脆性。還能提高抗氧化性、耐熱性，對(duì)于抵抗H2S介質(zhì)腐蝕有良好作用。由于價(jià)廉，常常在耐熱合金鋼中用鋁代替鉻。鉬Mo:提高高溫強(qiáng)度、硬度，細(xì)化晶粒，防止回火脆性。能抗氫腐蝕。釩V：提高高溫強(qiáng)度，細(xì)化晶粒，提高淬透性。鈦Ti

24、:強(qiáng)脫氧劑?？商岣邚?qiáng)度，細(xì)化晶粒。提高韌性，減小鑄錠縮孔和焊接裂紋等傾向。不銹鋼中起穩(wěn)碳的作用，防止晶間腐蝕。提高耐熱性。稀土元素：提高強(qiáng)度，改善塑性、低溫脆性，耐蝕性及焊接性能。2、合金鋼分類與編號(hào)合金鋼分類與編號(hào)合金鋼分類方法合金鋼分類方法：按照含合金元素的量分為低合金鋼、中合金鋼和高合金鋼；按照用途分合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼和特殊性能鋼；合金結(jié)構(gòu)鋼又分為普通低合金鋼、滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼；特殊性能鋼分為不銹鋼和耐熱鋼。合金鋼牌號(hào)表示方法合金鋼牌號(hào)表示方法有兩種：用漢字牌號(hào)，如32鉻鉬用國(guó)際化學(xué)元素，如35CrMo數(shù)字表示含碳量的萬(wàn)分之幾，合金元素符號(hào)后面數(shù)字表示合金元素含量的百分?jǐn)?shù)。合金元素含量

25、小于1.5%時(shí)可以不標(biāo)含量常用的合金鋼常用的合金鋼普通低合金鋼（低合金高強(qiáng)鋼）在碳鋼基礎(chǔ)上加入少量合金元素Si、Mn、Cu、V、Ti熔煉而成。如16 Mn，15 Mn V，16 MnR（R表示容器用鋼）專業(yè)用鋼：鋼號(hào)后面加注字母HP、R、g鍋爐用鋼20 g焊接鋼瓶用鋼15 Mn V HP壓力容器用鋼16 MnR特殊性能鋼：不銹耐酸鋼、耐熱鋼、低溫用鋼不銹耐酸鋼：不銹鋼和耐酸鋼的總稱不銹鋼分以鉻為主的鉻不銹鋼（鐵素體不銹鋼）和以鉻鉬為主的鉻鉬不銹鋼（奧氏體不銹鋼）。鉻不銹鋼1Cr13、2Cr13、0Cr13、0Cr17 Ti鉻鉬不銹鋼的典型鋼號(hào)是0Cr19 Ni9，是國(guó)標(biāo)中規(guī)定的壓力容器用鋼，具

26、有較高的抗拉強(qiáng)度，極好的塑形和韌性，焊接性能和冷彎成型性能很好，是目前制造各種貯槽、塔器、反應(yīng)釜、閥件設(shè)備最廣泛的不銹鋼。0Cr19 Ni9不銹鋼產(chǎn)品以板材、帶材為主，使用溫度范圍-196600.七、有色金屬及合金有色金屬及合金名稱銅黃銅青銅鋁鉛鑄造合金軸承合金漢語(yǔ)拼音代號(hào)THQLPbZch1、鋁及其合金鋁及其合金特性：密度小，比強(qiáng)度高優(yōu)良的物理化學(xué)性能加工性能好分類:純鋁：按純度分為三種高純鋁：純度99.93%99.99%，牌號(hào)有LG1.LG4用來(lái)制造耐蝕性較高的濃硝酸設(shè)備，如高壓釜、槽車、貯槽、閥門、泵。工業(yè)高純鋁：純度98.85%99.9%，牌號(hào)L0、L00冶煉鋁合金的材料，制造鋁箔、包

27、鋁工業(yè)純鋁：純度98.0%99.0%，牌號(hào)L1.L5制造含硫石化設(shè)備、橡膠硫化設(shè)備，反應(yīng)器、熱交換器、塔設(shè)備，制作電線、電纜、器皿。（2）鋁合金：分為變形鋁合金和鑄造鋁合金、變形鋁合金防銹鋁合金：主要合金元素為錳和鎂。代號(hào)LF，如LF2、LF3、LF5硬鋁合金：Al-Cu-Mg系合金,含少量錳，又分標(biāo)準(zhǔn)硬鋁（如LY11）、低合金硬鋁（LY1、LY10）、高合金硬鋁（LY12、LY6）。超硬鋁合金： Al-Mg-Zn-Cu系合金,含少量錳和鉻，牌號(hào)LC4、LC6鍛鋁合金： 為Al-Mg-Si-Cu或 Al-Cu-Mg-Ni-Fe系合金,為牌號(hào)LD5、LD7、LD10、鑄造鋁合金Al-Si鑄造鋁合

28、金：（硅鋁明）牌號(hào)ZL101、ZL104、ZL105、ZL107、ZL110特點(diǎn)：鑄造、焊接性能好，相對(duì)密度小且有較好的耐蝕性和耐熱性，但強(qiáng)度較低。 Al-Cu鑄造鋁合金：牌號(hào)ZL201、ZL202、ZL203特點(diǎn)：強(qiáng)度較高，耐熱性好，但鑄造性能不好，有熱裂和疏松傾向，耐蝕性較差。Al-Mg鑄造鋁合金:牌號(hào)ZL301、ZL302特點(diǎn):強(qiáng)度高，密度小，有良好的耐蝕性，鑄造性能不好，耐熱性低 Al-Zn鑄造鋁合金：牌號(hào)ZL401、ZL402特點(diǎn):價(jià)廉，強(qiáng)度較高，耐蝕性差，鑄造性能好，熱裂傾向大2、銅及其合金銅及其合金特性：優(yōu)異的物理化學(xué)性能良好的加工性能某些特殊的機(jī)械性能色澤美觀、純銅（紫銅）：工

29、業(yè)純銅T1、T2、T3；無(wú)氧銅TU1、TU2；磷脫氧銅TP1、TP2、銅合金分三種:黃銅、青銅和白銅黃銅:以鋅為主要元素的銅合金。又分為普通黃銅和復(fù)雜黃銅。普通黃銅是銅和鋅的二元合金，環(huán)境工程設(shè)備和化工設(shè)備中常用的黃銅牌號(hào)有H80、H68、H62.特種黃銅是在銅鋅合金中加入鋁、鐵、硅、錳等元素形成的，例如鉛黃銅、錫黃銅、鋁黃銅、硅黃銅、錳黃銅、鐵黃銅、鎳黃銅。HPb60-1青銅：包括有錫青銅和無(wú)錫青銅。分為壓力加工青銅和鑄造青銅兩類。QSn4-3白銅：以鎳為主要元素的銅合金。普通白銅僅含有銅和鎳，如B19；普通白銅中加入鋅、錳等元素分別叫鋅白銅、錳白銅。BZn15-203、鈦及其合金鈦及其合金

30、特點(diǎn)：密度小，比強(qiáng)度高，耐高溫、耐腐蝕，低溫韌性良好，資源豐富。工業(yè)純鈦牌號(hào)TA1、TA2、TA3耐蝕鈦合金主要用于強(qiáng)腐蝕環(huán)境的反應(yīng)器、換熱器、離心機(jī)、分離機(jī)、泵、閥門、管道、電解槽。4、鎳及其合金鎳及其合金鎳是稀有貴金屬，密度小，熔點(diǎn)高，有很高的強(qiáng)度和塑性，具備良好的延展性和可鍛造性。還具有良好的耐腐蝕性能，在高溫堿溶液或者熔融堿中都很穩(wěn)定，因此主要用于制造處理堿介質(zhì)的設(shè)備。工業(yè)鎳基合金主要有Ni-Cu系合金、Ni-Mo系合金、Ni-Cr系合金。Ni-Cu系合金：蒙乃爾（Monel）合金Ni-Mo系合金:哈氏(Hastell)合金0Cr16Ni57Mo16Fe6Ni-Cr系合金:因考爾（In

31、conel）合金0Cr15Ni57Fe5、鉛及其合金鉛及其合金硬度低、強(qiáng)度小，不宜單獨(dú)作為設(shè)備材料，只做設(shè)備的襯里。熱導(dǎo)率小，純鉛不耐磨，非常軟。但在許多介質(zhì)中，特別是在硫酸中，鉛具有很高的耐蝕性。鉛與銻合金稱為硬鉛，硬度、強(qiáng)度都比純鉛高，在硫酸中的穩(wěn)定性也比純鉛好。硬鉛的主要牌號(hào)為 PbSb4、 PbSb6、 PbSb8和 PbSb10。鉛和硬鉛在硫酸、化肥、化纖、農(nóng)藥、電器設(shè)備中可用來(lái)做加料管、鼓泡器、耐酸泵和閥門等零件。由于鉛具有耐輻射，在工業(yè)上用作 X射線和g射線的防護(hù)材料。鉛合金的自潤(rùn)性、磨合性和減振性好，是良好的軸承合金。鉛合金還用于鉛蓄電池極板、鑄鐵管口、電纜封頭的鉛封等。第三節(jié)

32、第三節(jié) 常用非金屬材料和復(fù)合常用非金屬材料和復(fù)合材料材料既可用作結(jié)構(gòu)材料，又能作設(shè)備的保護(hù)襯里、涂既可用作結(jié)構(gòu)材料，又能作設(shè)備的保護(hù)襯里、涂層，還可做設(shè)備的密封材料、保溫材料和耐火層，還可做設(shè)備的密封材料、保溫材料和耐火材料。材料。非金屬材料非金屬材料分為分為無(wú)機(jī)非金屬材料無(wú)機(jī)非金屬材料（陶瓷、搪瓷、（陶瓷、搪瓷、巖石、玻璃等）和巖石、玻璃等）和有機(jī)非金屬材料有機(jī)非金屬材料（塑料、涂（塑料、涂料、橡膠等）及近料、橡膠等）及近2030年來(lái)發(fā)展的年來(lái)發(fā)展的復(fù)合材復(fù)合材料料（玻璃鋼、不透性石墨等）。（玻璃鋼、不透性石墨等）。一、無(wú)機(jī)非金屬材料一、無(wú)機(jī)非金屬材料好的耐腐蝕性、耐熱性和一定機(jī)械強(qiáng)度。好的

33、耐腐蝕性、耐熱性和一定機(jī)械強(qiáng)度。導(dǎo)熱性差，熱膨脹系數(shù)較大，受碰擊或溫差急變而易破裂。導(dǎo)熱性差，熱膨脹系數(shù)較大，受碰擊或溫差急變而易破裂。普通陶瓷：普通陶瓷：以黏土、長(zhǎng)石、石英為原料燒結(jié)而成的。這類陶瓷質(zhì)地堅(jiān)硬，不氧以黏土、長(zhǎng)石、石英為原料燒結(jié)而成的。這類陶瓷質(zhì)地堅(jiān)硬，不氧化，耐腐蝕，不導(dǎo)電，成本低，但強(qiáng)度低，耐熱性及絕緣性不及化，耐腐蝕，不導(dǎo)電，成本低，但強(qiáng)度低，耐熱性及絕緣性不及其他陶瓷。其他陶瓷。普通工業(yè)陶瓷包括建筑陶瓷、電瓷、化工陶瓷等。普通工業(yè)陶瓷包括建筑陶瓷、電瓷、化工陶瓷等。電瓷：制作隔電、機(jī)械支持及連接用瓷質(zhì)絕緣器件。電瓷：制作隔電、機(jī)械支持及連接用瓷質(zhì)絕緣器件。化工陶瓷（耐酸陶

34、瓷）：耐沸騰溫度下任何濃度的鉻酸、化工陶瓷（耐酸陶瓷）：耐沸騰溫度下任何濃度的鉻酸、96%的硫酸、沸點(diǎn)以下任何濃度的鹽酸、硝酸、王水、的硫酸、沸點(diǎn)以下任何濃度的鹽酸、硝酸、王水、鹽溶液和任何濃度的醋酸、草酸等有機(jī)酸及有機(jī)溶劑，鹽溶液和任何濃度的醋酸、草酸等有機(jī)酸及有機(jī)溶劑，但不耐氫氟酸、氟硅酸，耐堿性差。另由于性脆、抗但不耐氫氟酸、氟硅酸，耐堿性差。另由于性脆、抗拉強(qiáng)度低，在急冷、急熱和硬物敲擊下易碎裂。主要拉強(qiáng)度低，在急冷、急熱和硬物敲擊下易碎裂。主要用來(lái)制作耐酸容器、儲(chǔ)罐、攪拌器、泵、閥門、管道，用來(lái)制作耐酸容器、儲(chǔ)罐、攪拌器、泵、閥門、管道，如酸性廢水的下水管道；也用于制作防腐襯里的耐酸

35、如酸性廢水的下水管道；也用于制作防腐襯里的耐酸瓷磚及填料塔的耐酸填料。不宜制作壓力較高、溫度瓷磚及填料塔的耐酸填料。不宜制作壓力較高、溫度波動(dòng)較大、尺寸太大的設(shè)備。波動(dòng)較大、尺寸太大的設(shè)備。由含硅量高的瓷釉通過(guò)900左右的高溫煅燒，使瓷釉密著在金屬表面。有優(yōu)良的耐腐蝕性能、力學(xué)性能和電絕緣性能，但易碎裂。 熱導(dǎo)率不到鋼的1/4，熱膨脹系數(shù)大。不能直接用火焰加熱，以免損壞搪瓷表面，可以用蒸汽或油浴緩慢加熱，使用溫度為-30270。目前我國(guó)生產(chǎn)的3、玻璃工業(yè)用的玻璃不是一般的鈉鈣玻璃，而是硼玻璃（耐熱玻璃）或高鋁玻璃，它們有好的熱穩(wěn)定性和耐腐蝕性。具有耐腐蝕性、清潔、透明、阻力小、價(jià)格低等特點(diǎn)，但

36、質(zhì)脆、耐溫度急變性差，不耐沖擊和振動(dòng)。目前已經(jīng)成功采用金屬管內(nèi)襯玻璃或玻璃鋼加強(qiáng)玻璃管道來(lái)擬補(bǔ)其不足。是用高分子合成樹脂為主要原料，加入添加劑以改善產(chǎn)品性能。 分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩種。熱塑性塑料遇熱軟化或熔融，冷卻后又變硬，可反復(fù)多次。主要有聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚甲醛等。熱固性塑料固化后不能用加熱的方法使之再軟化，如酚醛樹脂、氨基樹脂環(huán)氧樹脂、呋喃甲醛、有機(jī)硅樹脂等。有良好的耐腐蝕性能、一定機(jī)械強(qiáng)度、良好的加工性能和電絕緣性能，價(jià)格較低。二、有機(jī)非金屬材料二、有機(jī)非金屬材料無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)臭，具有良好的耐化學(xué)腐蝕性和電絕緣性。強(qiáng)度較低，耐熱性不高，易于老化，易燃燒。按

37、照密度分為低密度聚乙烯和高密度聚乙烯。低密度聚乙烯主要用于制作日用品、薄膜、軟質(zhì)包裝材料、電線電纜包覆等。高密度聚乙烯主要用作硬質(zhì)包裝材料、化工管道、貯槽、閥門、襯套等。良好的耐化學(xué)腐蝕性和電絕緣性，有阻燃性，但熱穩(wěn)定性差，使用溫度較低。電線電纜包覆及軟管等。聚苯乙烯（聚苯乙烯（PS）塑料）塑料無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)色、無(wú)臭，良好的耐化學(xué)腐蝕性和電絕緣性，但不耐苯、汽油等有機(jī)溶劑，強(qiáng)度較低，硬度高，脆性大，不耐沖擊，耐熱性差，易于燃燒等。主要用于日用、裝潢、包裝及工業(yè)制品，如儀表外殼、燈罩、化工儲(chǔ)酸槽。聚酰胺（聚酰胺（PA）塑料）塑料又稱為尼龍或錦綸。具有較高強(qiáng)度、韌性，良好的耐磨性、電絕緣性、耐油性

38、、阻燃性，耐熱性不高，主要用于制造機(jī)械、化工電氣零部件，如軸承、齒輪、泵葉輪、高壓密封圈等。聚甲醛（聚甲醛（POM）塑料）塑料具有較好的強(qiáng)度、硬度、剛度、韌性、耐磨性、耐疲勞性、電絕緣性和耐化學(xué)腐蝕性，熱穩(wěn)定性差，易于燃燒，主要用于制造軸承、齒輪葉輪、凸輪、法蘭、化工容器等，特別適用于無(wú)潤(rùn)滑的軸承、齒輪等。酚醛塑料酚醛塑料具有良好的耐熱性、耐磨性、耐蝕性及電絕緣性。以木粉為填料制成的酚醛塑料又稱為膠木粉或電木，可用其制成電器開關(guān)、插座、燈頭等。不僅絕緣性好，還有較好的硬度、剛度和一定的強(qiáng)度。以紙片、棉布、玻璃布為填料制成的層壓酚醛塑料，具有強(qiáng)度高、耐沖擊、耐磨性優(yōu)良等特點(diǎn)，常用來(lái)制造受力要求較

39、高的機(jī)械零件，如軸承、齒輪、汽車剎車片等。氨基塑料氨基塑料常用的氨基塑料是脲醛塑料。用脲醛塑料壓塑粉壓制成的各種制品有較高的表面硬度，色澤鮮艷，又具有良好的絕緣性，俗稱“電王電王”。常見制品有儀表外殼、電話機(jī)外殼、開關(guān)插座等。優(yōu)異的耐腐蝕性。能耐強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)腐蝕（硝酸、濃硫酸、王水、鹽酸、苛性鈉）。耐蝕性甚至超過(guò)貴重金屬金和銀，有塑料王之稱。使用溫度-100250.常用作耐腐蝕、耐高溫密封元件及高溫管道。有良好的自潤(rùn)滑性，還可以用作無(wú)油潤(rùn)滑壓縮機(jī)的活塞環(huán)。2、涂料、涂料為高分子膠體混合液，涂在物體的表面，固化形成薄涂層，用來(lái)保護(hù)物體免受大氣腐蝕及酸堿介質(zhì)侵蝕。多數(shù)情況下用于涂刷設(shè)備、管道的外表

40、面，也常常用于設(shè)備內(nèi)壁的防腐涂層。品種多，選擇范圍廣、適應(yīng)性強(qiáng)、使用方便、價(jià)格低、適于現(xiàn)場(chǎng)施工等。但涂層較薄容易脫落，應(yīng)用受到了限制。防銹漆、底漆、大漆、酚醛樹脂漆、環(huán)氧樹脂漆以及某些塑料涂料，如聚乙烯涂料、聚氯乙烯涂料等。 用靜電噴涂。涂料利用率高，容易進(jìn)行機(jī)械化、自動(dòng)化的大型生產(chǎn)，減少溶劑和涂料的揮發(fā)和飛濺，涂膜質(zhì)量穩(wěn)定。3、橡膠、橡膠以生膠為主要成分，添加各種配合劑和增強(qiáng)材料制成。具有很高的彈性，但強(qiáng)度低，易永久變形，穩(wěn)定性差。生膠：無(wú)配合劑，未經(jīng)過(guò)硫化的天然或合成橡膠。配合劑：改善橡膠的各種性能，如硫化劑、硫化促進(jìn)劑、活化劑、填充劑、增塑劑、防老化劑等。增強(qiáng)材料：由纖維織品、鋼絲加工成

41、的簾布、絲繩、針織品等。橡膠具有高的拉伸強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度，不透水、不透氣、耐酸堿和電絕緣的性能。按照原材料來(lái)源分為天然橡膠和合成橡膠。天然橡膠天然橡膠由橡膠樹流出的乳膠提煉而成。具有良好的綜合性能，彈性高，良好的耐磨性、耐寒性和工藝性，電絕緣性好，價(jià)格低廉；但耐熱性差，不耐臭氧，不耐油。合成橡膠合成橡膠丁苯橡膠丁苯橡膠由丁二烯和苯乙烯共聚而成。比天然橡膠質(zhì)地均勻，耐磨性、耐熱性和耐老化性好。用于制造輪胎、膠板、膠鞋、膠布及其他通用制品，但不適用于制造高速輪胎。丁基橡膠丁基橡膠由異丁烯和異戊二烯低溫共聚而成。氣密性極好，耐熱性、耐老化性和電絕緣性較高，耐水性好，耐酸堿，很好的抗多次重復(fù)彎曲的性能；

42、強(qiáng)度低，易燃，不耐油，對(duì)于烴類溶劑抵抗性差。用于制造內(nèi)胎外胎、化工襯里、絕緣材料、防震與防撞擊材料。氯丁橡膠氯丁橡膠由氯丁二烯以乳濁液聚合法制成。物理力學(xué)性能良好，耐油、耐溶劑性和耐老化性、耐燃性良好，電絕緣性差，用于制造電纜護(hù)套、膠管、膠帶、膠黏劑及其一般橡膠制品。4、復(fù)合材料復(fù)合材料由兩種或兩種以上在物理和化學(xué)上不同的物質(zhì)結(jié)合而得到的一種多相固體材料。分為基體相（連續(xù)相）和增強(qiáng)相（分散相）兩個(gè)基本組成相?；w相：粘接和固定作用增強(qiáng)相：承受載荷作用復(fù)合材料具有較高的比強(qiáng)度、比模量和疲勞強(qiáng)度，減振性和高溫性能好，斷裂安全性高，抗沖擊性差，橫向強(qiáng)度較低。按照基體材料基體材料分：樹脂基復(fù)合材料、金

43、屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料。按照增強(qiáng)材料類型和形態(tài)增強(qiáng)材料類型和形態(tài)分：纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料、疊層復(fù)合材料、骨架復(fù)合材料、涂層復(fù)合材料等。樹脂基復(fù)合材料樹脂基復(fù)合材料玻璃纖維復(fù)合材料玻璃纖維復(fù)合材料（玻璃鋼）用合成樹脂為粘結(jié)劑，以玻璃纖維為增強(qiáng)材料，按一定成型方法制成。具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，強(qiáng)度高，具有良好的工藝性能，是一種新型非金屬材料。按照樹脂性質(zhì)可分為熱固性玻璃鋼和熱塑性玻璃鋼。環(huán)氧玻璃鋼（常用）、酚醛玻璃鋼（耐酸性好）、呋喃玻璃鋼（耐腐蝕性好）、聚酯玻璃鋼（施工方便）等。工業(yè)上主要用于制造容器、儲(chǔ)罐、塔器、鼓風(fēng)機(jī)、槽車、攪拌器、泵、管道、閥門碳纖維增強(qiáng)塑料碳纖維增強(qiáng)塑料

44、基體相為樹脂，增強(qiáng)材料為碳纖維。密度小，比強(qiáng)度、比模量高，優(yōu)良的抗疲勞性、減磨耐磨性、耐蝕性、耐熱性；垂直方向的強(qiáng)度、剛度低。主要用于制造飛機(jī)螺旋槳、機(jī)身、機(jī)翼、汽車外殼、發(fā)動(dòng)機(jī)外殼、機(jī)械工業(yè)中的軸承、齒輪、化工中的容器、管道等。石棉纖維增強(qiáng)材料石棉纖維增強(qiáng)材料基體相為酚醛、尼龍、聚丙烯樹脂，增強(qiáng)材料為石棉纖維?；瘜W(xué)穩(wěn)定性和電絕緣性好。主要用于汽車制動(dòng)件、閥門、導(dǎo)管、密封件、化工耐蝕件、隔熱件、耐熱件、電絕緣件。金屬基復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料基體相為金屬，常用基體金屬有鋁、鈦、鎂，常用纖維增強(qiáng)材料有硼纖維、碳纖維、氧化鋁纖維、碳化硅纖維等，顆粒增強(qiáng)材料有碳化硅、氧化鋁、碳化鈦。具有較高的強(qiáng)度、彈

45、性模量、耐磨性、沖擊韌性，好的耐熱性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、不易燃、不吸潮、尺寸穩(wěn)定，不老化等優(yōu)點(diǎn)，但密度較大，成本較高，有的材料工藝復(fù)雜。陶瓷基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料基體相為陶瓷，常用的增強(qiáng)材料碳化硅、氧化鋁、金屬等。具有耐高溫耐磨、高的抗壓強(qiáng)度和彈性模量等優(yōu)點(diǎn)，但脆性大、抗彎強(qiáng)度低。第四節(jié) 金屬腐蝕與預(yù)防n金屬腐蝕的分類金屬腐蝕的分類金屬腐蝕分類金屬腐蝕分類化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕金屬的高溫氧化鋼的脫碳腐蝕原電池宏觀原電池和微觀原電池濃差電池金屬離子濃差電池差異充氣電池電偶電池溫差電池材料失效的基本形式材料失效的基本形式n1、斷裂、斷裂：強(qiáng)度、力學(xué)破壞，瞬間破壞n2、磨損、磨損：表面、力學(xué)摩擦損壞、緩

46、慢n3、腐蝕、腐蝕：表面、化學(xué)力學(xué)損壞、不可再生腐蝕的定義腐蝕的定義n腐蝕(corrosion)：源自拉丁文corrdere，為“損壞”“腐爛”之意。n在20世紀(jì)60年代前，材料腐蝕的定義只局限于金屬。之后腐蝕概念逐漸擴(kuò)展到整個(gè)材料領(lǐng)域。鐵的生銹塑料的發(fā)漲、開裂木頭干裂或腐爛腐蝕的定義和特征n腐蝕腐蝕：材料受環(huán)境介質(zhì)化學(xué)、電化學(xué)和物理作用產(chǎn)生材料受環(huán)境介質(zhì)化學(xué)、電化學(xué)和物理作用產(chǎn)生的損壞或變質(zhì)現(xiàn)象。腐蝕包括化學(xué)、電化學(xué)與機(jī)械因的損壞或變質(zhì)現(xiàn)象。腐蝕包括化學(xué)、電化學(xué)與機(jī)械因素或生物因素的共同作用素或生物因素的共同作用。n腐蝕的特征腐蝕的特征腐蝕是自發(fā)的，不可抗拒，難以避免的。腐蝕是自發(fā)的，不可抗

47、拒，難以避免的。G0腐蝕多為化學(xué)、電化學(xué)過(guò)程，符合化學(xué)、電化學(xué)規(guī)律腐蝕多為化學(xué)、電化學(xué)過(guò)程，符合化學(xué)、電化學(xué)規(guī)律腐蝕總是發(fā)生在金屬表面上（個(gè)別發(fā)生在晶體界面）腐蝕總是發(fā)生在金屬表面上（個(gè)別發(fā)生在晶體界面）腐蝕的發(fā)生是有條件的腐蝕的發(fā)生是有條件的腐蝕的危害n1、材料的腐蝕給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大損材料的腐蝕給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大損失鋼鐵工業(yè)-每年腐蝕損失大約10-20%金屬年產(chǎn)量中國(guó)一年腐蝕掉的鋼等于一個(gè)大型鋼企業(yè)年產(chǎn)量世界每年腐蝕掉的鋼大于美國(guó)的鋼產(chǎn)量n2、腐蝕事故危及人身安全腐蝕事故危及人身安全交通運(yùn)輸-鐵軌、機(jī)車部件的腐蝕磨蝕；船舶在海洋環(huán)境中的腐蝕；飛機(jī)零部件的高溫腐蝕和應(yīng)力腐蝕。n3、腐蝕造成能

48、源和資源的巨大浪費(fèi)、腐蝕造成能源和資源的巨大浪費(fèi)能源電力方面，造成水輪機(jī)葉片的空蝕，火電站的鍋爐和管道腐蝕。n4、腐蝕引起環(huán)境污染、腐蝕引起環(huán)境污染一、金屬腐蝕機(jī)理一、金屬腐蝕機(jī)理金屬腐蝕分為化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕1、化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕金屬表面與環(huán)境介質(zhì)發(fā)生作用而產(chǎn)生的損壞。特點(diǎn)是腐蝕發(fā)生在金屬的表面，腐蝕過(guò)程中沒有電流產(chǎn)生。金屬的高溫氧化金屬的高溫氧化加入適量的合金元素鉻、硅、鋁，可以提高鋼的抗高溫氧化能力。鋼的脫碳鋼的脫碳改變氣體的成分，以減少氣體的侵蝕作用是防止剛脫碳的有效方法。2、金屬的電化學(xué)腐蝕金屬的電化學(xué)腐蝕金屬與電解質(zhì)溶液間發(fā)生電化學(xué)作用產(chǎn)生的腐蝕。特點(diǎn)是腐蝕過(guò)程有

49、電流產(chǎn)生。n腐蝕原電池腐蝕原電池各種電化學(xué)現(xiàn)象的各種電化學(xué)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)相同：相同：都是浸在電都是浸在電解質(zhì)溶液中的金屬表面上形成了以金屬解質(zhì)溶液中的金屬表面上形成了以金屬為陽(yáng)極的腐蝕電池。為陽(yáng)極的腐蝕電池。原電池的基本構(gòu)成原電池的基本構(gòu)成陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液導(dǎo)電通路導(dǎo)電通路腐蝕原電池是短路原電池腐蝕原電池是短路原電池腐蝕電池的工作過(guò)程腐蝕電池的工作過(guò)程n金屬腐蝕的總過(guò)程金屬腐蝕的總過(guò)程： 通過(guò)對(duì)流或擴(kuò)散作用使腐蝕介質(zhì)向界面通過(guò)對(duì)流或擴(kuò)散作用使腐蝕介質(zhì)向界面遷移；遷移； 在相界面上進(jìn)行反應(yīng)；在相界面上進(jìn)行反應(yīng)； 腐蝕產(chǎn)物從相界遷移到介質(zhì)中去或在金腐蝕產(chǎn)物從相界遷移到介質(zhì)中去或在

50、金屬表面形成疏松的覆蓋膜。屬表面形成疏松的覆蓋膜。電化學(xué)反應(yīng)電化學(xué)反應(yīng)-有自由電子參加的有自由電子參加的反應(yīng)反應(yīng)n電流要在電流要在電子導(dǎo)電子導(dǎo)體（金屬）體（金屬）和和離離子導(dǎo)體（電解質(zhì)子導(dǎo)體（電解質(zhì)溶液或熔融鹽）溶液或熔融鹽）之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換n轉(zhuǎn)換需通過(guò)電極轉(zhuǎn)換需通過(guò)電極反應(yīng)進(jìn)行反應(yīng)進(jìn)行腐蝕電池的工作過(guò)程腐蝕電池的工作過(guò)程n陽(yáng)極過(guò)程陽(yáng)極過(guò)程 Mn+neMn+nen陰極過(guò)程陰極過(guò)程 D+neDne 兩大陰極過(guò)程：兩大陰極過(guò)程：析氫反應(yīng)析氫反應(yīng) 吸氧反應(yīng)吸氧反應(yīng)n電流的流動(dòng)電流的流動(dòng)腐蝕電池的工作過(guò)程腐蝕電池的工作過(guò)程n電化學(xué)腐蝕中，陽(yáng)極過(guò)程和陰極過(guò)程為電化學(xué)腐蝕中，陽(yáng)極過(guò)程和陰極過(guò)程為何

51、可在不同區(qū)域進(jìn)行？何可在不同區(qū)域進(jìn)行？ 金屬中是電子導(dǎo)電，溶液中是離子導(dǎo)電金屬中是電子導(dǎo)電，溶液中是離子導(dǎo)電腐蝕電池的類型腐蝕電池的類型根據(jù)組成腐蝕電池的電極尺寸大小以及陰陽(yáng)極區(qū)隨時(shí)間根據(jù)組成腐蝕電池的電極尺寸大小以及陰陽(yáng)極區(qū)隨時(shí)間的穩(wěn)定性來(lái)分。的穩(wěn)定性來(lái)分。n宏觀腐蝕電池宏觀腐蝕電池： 電極大小肉眼可區(qū)別，造成宏觀上的局部腐蝕。電極大小肉眼可區(qū)別，造成宏觀上的局部腐蝕。n微觀腐蝕電池：微觀腐蝕電池： 電極尺寸小，可引起微觀局部腐蝕，宏觀均勻腐蝕。電極尺寸小，可引起微觀局部腐蝕，宏觀均勻腐蝕。宏觀腐蝕電池宏觀腐蝕電池n異金屬電池異金屬電池（腐蝕電偶）（腐蝕電偶）電偶腐蝕電偶腐蝕 構(gòu)成異金屬電池

52、的兩種金屬電位相差越大，引起的局部腐蝕越嚴(yán)重。構(gòu)成異金屬電池的兩種金屬電位相差越大，引起的局部腐蝕越嚴(yán)重。 應(yīng)用：犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)方法應(yīng)用：犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)方法n濃差電池濃差電池 差異充氣電池差異充氣電池：最一般形式是氧濃差電池：最一般形式是氧濃差電池 實(shí)例：水線腐蝕，埋地粗管線實(shí)例：水線腐蝕，埋地粗管線 鹽濃差電池：鹽濃差電池： 長(zhǎng)輸埋地管線經(jīng)不同鹽含量的土壤地帶長(zhǎng)輸埋地管線經(jīng)不同鹽含量的土壤地帶 金屬離子金屬離子濃差電池：濃差電池：長(zhǎng)輸管線的濃差電池腐蝕長(zhǎng)輸管線的濃差電池腐蝕n人們很早發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)叵陆饘贅?gòu)件通過(guò)質(zhì)地和結(jié)構(gòu)不同的土壤時(shí)，由于土壤的孔隙度和同期狀況的差異所形成的擴(kuò)散速度和途徑

53、不同，腐蝕程度不同。n我國(guó)在五十年代開始對(duì)于土壤中宏電池腐蝕進(jìn)行調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，地勢(shì)的改變、水份狀況不同或性態(tài)有明顯差異的土壤交界處，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的宏電池腐蝕。例如：克拉瑪依某管線100Km的腐蝕區(qū)內(nèi)，78.6%的穿孔發(fā)生在地勢(shì)差異比較大的以及土壤性態(tài)不同的交界處； 大慶某條5.5Km的管線，沿線有1Km的管線處于低洼地段，土壤水分飽和，其余地段地勢(shì)較高，結(jié)果該管線大部分嚴(yán)重腐蝕均集中在地勢(shì)變化交界處水分飽和低濕地段一側(cè)。宏觀腐蝕電池宏觀腐蝕電池n異金屬電池異金屬電池（電偶電池）電偶腐蝕n濃差電池濃差電池n溫差電池溫差電池?zé)崤几g 常發(fā)生于熱交換器和鍋爐等設(shè)備中。二、金屬腐蝕損傷與破壞的形金屬腐蝕

54、損傷與破壞的形式式n按照破壞的形式分為均勻腐蝕和局部腐蝕。n局部腐蝕分為應(yīng)力應(yīng)力腐蝕破裂、點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕、電偶腐蝕、縫隙腐蝕、選擇性腐蝕、氫脆。局部腐蝕局部腐蝕（1）應(yīng)力腐蝕破裂應(yīng)力腐蝕破裂:在拉應(yīng)力和特定的腐蝕環(huán)境下產(chǎn)生的低應(yīng)力脆性斷裂在拉應(yīng)力和特定的腐蝕環(huán)境下產(chǎn)生的低應(yīng)力脆性斷裂;（2）點(diǎn)腐蝕點(diǎn)腐蝕:腐蝕集中在小點(diǎn)位置，深部發(fā)展，可穿孔腐蝕集中在小點(diǎn)位置，深部發(fā)展，可穿孔;（3）晶間腐蝕晶間腐蝕:腐蝕發(fā)生在晶粒邊界并沿晶界發(fā)展腐蝕發(fā)生在晶粒邊界并沿晶界發(fā)展;（4）電偶腐蝕電偶腐蝕:不同電極電位金屬接觸，某種金屬優(yōu)先快速腐蝕不同電極電位金屬接觸，某種金屬優(yōu)先快速腐蝕;（5）縫隙腐蝕縫隙腐蝕

55、:腐蝕選擇地發(fā)生在縫隙內(nèi)或結(jié)構(gòu)隱蔽位置腐蝕選擇地發(fā)生在縫隙內(nèi)或結(jié)構(gòu)隱蔽位置;（6）選擇性腐蝕選擇性腐蝕:合金中某些組分優(yōu)先溶解，如黃銅脫鋅。合金中某些組分優(yōu)先溶解，如黃銅脫鋅。 （7）氫脆（白點(diǎn)）氫脆（白點(diǎn)）:氫原子滲入金屬內(nèi)部，使得金屬變脆，應(yīng)力集中下發(fā)生氫原子滲入金屬內(nèi)部，使得金屬變脆，應(yīng)力集中下發(fā)生脆裂。脆裂。三、金屬設(shè)備的防腐措施三、金屬設(shè)備的防腐措施1、襯覆保護(hù)層襯覆保護(hù)層金屬覆蓋層金屬覆蓋層用耐蝕性較強(qiáng)的金屬或合金覆蓋在耐蝕性較弱的金屬上防止腐蝕的方法。常用的有電鍍法（鍍鉻、鍍鎳）、噴鍍法、滲鍍法、熱鍍法及襯不銹鋼襯里。（2）非金屬覆蓋層）非金屬覆蓋層用有機(jī)或無(wú)機(jī)物質(zhì)制成的覆蓋層覆

56、蓋。金屬設(shè)備的防腐措施金屬設(shè)備的防腐措施常用的有金屬設(shè)備內(nèi)部襯非金屬襯里內(nèi)部襯非金屬襯里和涂涂防腐涂料防腐涂料。在設(shè)備內(nèi)部襯磚、板進(jìn)行防腐，常用的磚板襯里材料有酚醛膠泥襯瓷板、瓷磚。除磚板襯里外，還有橡膠襯里和塑料襯里。為防止金屬的大氣腐蝕，在金屬設(shè)備外涂防腐涂料，如防銹漆、底漆、大漆、酚醛樹脂漆、環(huán)氧樹脂漆及某些塑料涂料，如聚乙烯涂料、聚氯乙烯涂料。金屬設(shè)備的防腐措施金屬設(shè)備的防腐措施2、電化學(xué)保護(hù)電化學(xué)保護(hù)根據(jù)電化學(xué)腐蝕原理，依靠外加電流的流入外加電流的流入改變金屬（電解質(zhì)）的電極電位來(lái)控制金屬腐蝕速度的方法。電化學(xué)保護(hù)可以分為陰極保護(hù)陰極保護(hù)和陽(yáng)極保護(hù)陽(yáng)極保護(hù)。陰極保護(hù)陰極保護(hù)通過(guò)外加電

57、流使得被保護(hù)的金屬陰極極化，以控制金屬腐蝕的方法。分為外加電流法外加電流法和犧牲陽(yáng)犧牲陽(yáng)極法。極法。外加電流法外加電流法利用外部直流電源對(duì)被保護(hù)體施加陰極電流，為其表面上進(jìn)行的還原反應(yīng)提供電子，從而抑阻被保護(hù)體自身的腐蝕過(guò)程。輔助陽(yáng)極材料:石墨、硅鑄鐵、鍍鉑鈦、鎳、鉛銀合金、鋼鐵。外加電流法的特點(diǎn)外加電流法的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：體積小，重量輕；能自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出保護(hù)電流和保護(hù)電壓；使用壽命長(zhǎng)。用于大型船舶油輪，艦艇，大型原料碼頭，采油平臺(tái)，地下石油管道，化工設(shè)備等。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：消耗大量金屬材料；自動(dòng)調(diào)節(jié)能力差。犧牲陽(yáng)極法犧牲陽(yáng)極法是將一種電位更負(fù)的金屬（如鎂、鋁、鋅等）與被保護(hù)的金屬結(jié)構(gòu)物電性連接，通過(guò)電負(fù)性金屬或合金的不斷溶解消耗，向被保護(hù)物提供保護(hù)電流，使金屬結(jié)構(gòu)物獲得保護(hù)。犧牲陽(yáng)極法特點(diǎn)：不需要