第一章國際經(jīng)濟學課件

1、第一篇第一篇 化工設備材料化工設備材料本篇重點：本篇重點： 掌握金屬材料的基本特性（力學、物理、化學）掌握金屬材料的基本特性（力學、物理、化學） 掌握影響金屬材料性能的主要因素掌握影響金屬材料性能的主要因素 掌握金屬材料的分類掌握金屬材料的分類 了解化工設備對材料的基本要求了解化工設備對材料的基本要求 能正確進行化工設備的材料的選擇能正確進行化工設備的材料的選擇第一章第一章 化工設備材料及其選擇化工設備材料及其選擇第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一、化工過程復雜性、苛刻性對材料提出的高要求一、化工過程復雜性、苛刻性對材料提出的高要求溫度：溫度： 化工設備用材，承受的溫度范圍極廣化工設備用材，承受的溫度范

2、圍極廣 烴類原料的熱裂解烴類原料的熱裂解 1100 1300 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化制備合成氨原料氣烴類蒸汽轉(zhuǎn)化制備合成氨原料氣 900 粉煤加壓氣化（加壓氣化爐）粉煤加壓氣化（加壓氣化爐） 1100 原油常減壓分離原油常減壓分離 370 420 重氫、重水、液氬的制備重氫、重水、液氬的制備 -253 核工業(yè)中液氦的制備核工業(yè)中液氦的制備 -269 壓力：化工設備用材承受的壓力范圍極廣壓力：化工設備用材承受的壓力范圍極廣 常見氨合成壓力常見氨合成壓力 15、26、32MPa 尿素合成尿素合成 24MPa 聚乙烯生產(chǎn)聚乙烯生產(chǎn) 高壓聚乙烯高壓聚乙烯 100250MPa 低壓聚乙烯低壓聚乙烯 3.510MP

3、a 合成甲醇合成甲醇 30MPa介質(zhì)：化工生產(chǎn)過程中所見介質(zhì)及性質(zhì)可謂無數(shù)介質(zhì)：化工生產(chǎn)過程中所見介質(zhì)及性質(zhì)可謂無數(shù) 各類無機類的酸、堿、鹽各類無機類的酸、堿、鹽 腐蝕腐蝕 有毒，有劇毒有毒，有劇毒 各類有機介質(zhì)各類有機介質(zhì) 易燃、易爆、腐蝕、有毒、劇毒易燃、易爆、腐蝕、有毒、劇毒 高壓、高溫蒸氣和其他氣體高壓、高溫蒸氣和其他氣體 選材上經(jīng)?？紤]介質(zhì)性質(zhì)比考慮溫度、壓力更難選材上經(jīng)?？紤]介質(zhì)性質(zhì)比考慮溫度、壓力更難。第二節(jié)第二節(jié) 材料的性能材料的性能一、力學性能（機械性一、力學性能（機械性能）能）金屬材料在外載荷作用抵抗變形和破壞的能力。金屬材料在外載荷作用抵抗變形和破壞的能力。1、強度（、強

4、度（MPa）：金屬在外力作用下，抵抗塑性變形和斷：金屬在外力作用下，抵抗塑性變形和斷裂的能力，稱為強度裂的能力，稱為強度（1）極限強度）極限強度對于沒有明顯屈服的材料，工程上規(guī)定以產(chǎn)生永久變形對于沒有明顯屈服的材料，工程上規(guī)定以產(chǎn)生永久變形為為0.2%時應力為屈服強度時應力為屈服強度條件屈服強度條件屈服強度02.02.02.0)(FPRsp抗拉強度抗拉強度FP)(0bbmR（2）屈服點）屈服點FP)(0sseLR產(chǎn)生產(chǎn)生斷裂斷裂最大最大應力應力產(chǎn)生產(chǎn)生塑性變塑性變形最小形最小應力應力 L LF F0課程的性質(zhì)、任務、特點課程的性質(zhì)、任務、特點課程的性質(zhì)、任務、特點課程的性質(zhì)、任務、特點（3）蠕

5、變強度）蠕變強度現(xiàn)象現(xiàn)象：高溫時，在一定的（不變的）應力下，應變：高溫時，在一定的（不變的）應力下，應變 隨時間增隨時間增 加的現(xiàn)象，或金屬在高溫和應力作用下，逐漸產(chǎn)生塑性加的現(xiàn)象，或金屬在高溫和應力作用下，逐漸產(chǎn)生塑性 變形的現(xiàn)象。變形的現(xiàn)象。蠕變曲線蠕變曲線：即溫度、應力一定時，應變隨時間變化的曲線。：即溫度、應力一定時，應變隨時間變化的曲線。)(ntnR 與溫度與溫度t（外因）的關(guān)系（外因）的關(guān)系 t 在工程上在工程上：碳鋼碳鋼 t 400 ； 低合金鋼低合金鋼 t 450 高合金鋼高合金鋼 t 550 鋁與鋁合金鋁與鋁合金 50150 鉛、錫鉛、錫 常溫下常溫下蠕變極限：蠕變極限： （

6、1）材料在某一高溫下經(jīng)）材料在某一高溫下經(jīng)10萬小時，發(fā)生的變形量為萬小時，發(fā)生的變形量為1%時時的最大應力稱的最大應力稱蠕變極限蠕變極限。 （2）材料在工作溫度下，引起的規(guī)定變形速度（）材料在工作溫度下，引起的規(guī)定變形速度（ =110-5 mm/mmh）的應力值，稱）的應力值，稱蠕變極限蠕變極限。單位。單位MPa 物理意義物理意義：表征材料在高溫和應力下抵抗發(fā)生緩慢塑：表征材料在高溫和應力下抵抗發(fā)生緩慢塑 性變形的能力性變形的能力 )(ntnR)(ntnR)(ntnR)(ntnR)(ntnR（4）持久極限）持久極限 在給定高溫下，促使試件或工件經(jīng)過在給定高溫下，促使試件或工件經(jīng)過10萬小時發(fā)

7、生斷裂的萬小時發(fā)生斷裂的應力叫持久極限。應力叫持久極限。 單位單位 MPa。 物理意義物理意義:是在一定高溫和應力下，材料抵抗斷裂的能力是在一定高溫和應力下，材料抵抗斷裂的能力（）疲勞強度（）疲勞強度R-1(-1) 疲勞疲勞： 金屬材料在小于金屬材料在小于ReL的重復的重復,交變的應力作用下，產(chǎn)生斷交變的應力作用下，產(chǎn)生斷裂的現(xiàn)象。裂的現(xiàn)象。 疲勞強度疲勞強度： 金屬材料在無限次反復交變載荷作用下，而不引金屬材料在無限次反復交變載荷作用下，而不引起破壞所能承受的最大應力稱疲勞強度起破壞所能承受的最大應力稱疲勞強度R-1 單位單位 MPa。 通常對一般鋼材采用通常對一般鋼材采用 106107 循

8、環(huán)次數(shù)而不斷的最大應力循環(huán)次數(shù)而不斷的最大應力R-1 ； 有色金屬采用有色金屬采用 108 以上來確定以上來確定R-1 。)(DtDR)(DtDR軸的疲勞斷口疲勞輝紋（掃描電鏡照片）條件疲勞極限：條件疲勞極限：在一在一定循環(huán)作用次數(shù)定循環(huán)作用次數(shù)N N下，下，不產(chǎn)生破壞最大應力。不產(chǎn)生破壞最大應力。 疲勞極限：疲勞極限：無限次無限次2.彈性與剛性彈性與剛性 彈性：金屬材料在外力作用下，產(chǎn)生變形，當外力去除后彈性：金屬材料在外力作用下，產(chǎn)生變形，當外力去除后,能能 恢復原狀的能力叫彈性。恢復原狀的能力叫彈性。 彈性變形：外力去除而消失的變形稱彈性變形。彈性變形：外力去除而消失的變形稱彈性變形。

9、彈性極限彈性極限Re（e ）：在彈性變形范圍內(nèi)，金屬材料在單位面：在彈性變形范圍內(nèi)，金屬材料在單位面積上所能承受的最大力，稱彈性極限，單位積上所能承受的最大力，稱彈性極限，單位 MPa彈性模量彈性模量E ： 指材料在彈性極限范圍內(nèi)，應力與應變的比指材料在彈性極限范圍內(nèi)，應力與應變的比 值值,單位單位 MPa tgE剛性（剛度）剛性（剛度）：金屬材料受力時能抵抗彈性變形的能力。：金屬材料受力時能抵抗彈性變形的能力。彈性模量是反映材料剛性好壞的機械性能指標；衡量材料產(chǎn)彈性模量是反映材料剛性好壞的機械性能指標；衡量材料產(chǎn) 生彈性變形的難易程度生彈性變形的難易程度材料的材料的 E使其產(chǎn)生彈性變形的使其

10、產(chǎn)生彈性變形的 同一材料的同一材料的 E 值隨溫度升高而降低。值隨溫度升高而降低。泊桑比泊桑比 縱橫單 位 橫 向 收 縮單 位 縱 向 伸 長對鋼材對鋼材=0.3,為常數(shù)為常數(shù)3.3.塑性指標塑性指標塑性塑性 金屬材料在外力作用下產(chǎn)生變形而不破壞，當外力金屬材料在外力作用下產(chǎn)生變形而不破壞，當外力 去除后仍能使其變形保留下來的性能。去除后仍能使其變形保留下來的性能。塑性變形塑性變形：外力去除后保留的永久變形。：外力去除后保留的永久變形。塑性指標塑性指標：%1000llk延伸率延伸率%10000FFFZK斷面收縮率斷面收縮率A A斷裂后斷裂后拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象4.硬度硬度硬度：硬度： 材料抵抗

11、硬的物體壓入自己表面的能力，是材料抵抗硬的物體壓入自己表面的能力，是反映材料抵抗局部塑性變形的能力，是重要的力學反映材料抵抗局部塑性變形的能力，是重要的力學（機械機械）性能指標。它也反映材料的彈性、強度、塑性能指標。它也反映材料的彈性、強度、塑性與韌性等的綜合性能指標。性與韌性等的綜合性能指標。 常用的硬度指標有四種：布氏硬度常用的硬度指標有四種：布氏硬度HBHB，洛氏硬度，洛氏硬度HRHR, ,維氏硬度維氏硬度HVHV，肖氏硬度，肖氏硬度HSHS。 布氏硬度比較準確，用途最廣，布氏硬度比較準確，用途最廣，但不宜測量成品零件，且當材料硬但不宜測量成品零件，且當材料硬度度HBHB 650650或

12、太薄的工件則不適用，或太薄的工件則不適用，這時可用洛氏硬度。這時可用洛氏硬度。 布氏硬度布氏硬度HBHB：是以一定的載荷把一定是以一定的載荷把一定大小的淬硬鋼球壓入材料表面上，然后以大小的淬硬鋼球壓入材料表面上，然后以材料表面上的材料表面上的凹坑的表面積凹坑的表面積來除載荷其商來除載荷其商為硬度值。為硬度值。國家標準國家標準(GB231-84)規(guī)定了試驗方法規(guī)定了試驗方法 根據(jù)材料的可能硬度采用不同的壓頭和載荷得出不同標度的根據(jù)材料的可能硬度采用不同的壓頭和載荷得出不同標度的三種硬度為：三種硬度為：標度標度 C HRC (23 C HRC (237070） 用用600N,120600N,120

13、 的鉆石錐的鉆石錐, , 用于測硬度很高的材料，如淬火鋼。用于測硬度很高的材料，如淬火鋼。標度標度 B HRB (6 B HRB (623 ) 23 ) 用用1000N,1000N, 1.59mm1.59mm的鋼球的鋼球 用于測硬度較低的退火鋼、灰鑄鐵、有色金屬用于測硬度較低的退火鋼、灰鑄鐵、有色金屬標度標度 A HRA (70 A HRA (70以上以上) ) 用用1500N,1201500N,120 的鉆石錐的鉆石錐, , 用于測硬度極高的材料，如碳化物、硬質(zhì)合金、滲碳鋼用于測硬度極高的材料，如碳化物、硬質(zhì)合金、滲碳鋼洛氏硬度洛氏硬度 HRHR：洛氏硬度試驗使用一個頂角洛氏硬度試驗使用一個

14、頂角120120 的金剛石圓錐的金剛石圓錐或直徑為或直徑為1.591.59，3.18mm3.18mm的鋼球，在一定的載荷下壓入被試材料的鋼球，在一定的載荷下壓入被試材料的表面，由的表面，由壓痕的深度壓痕的深度求出材料的硬度。求出材料的硬度。 h1-h0洛氏硬度測試示意圖洛氏硬度計 測定方法測定方法 GB/T229-94GB/T229-94金屬夏比缺口沖擊試驗方法。金屬夏比缺口沖擊試驗方法。5.5.沖擊值（沖擊韌性）沖擊值（沖擊韌性）kFHHGFAKK21以試樣斷口處的斷面積，來除沖斷試樣所耗用功的商，叫以試樣斷口處的斷面積，來除沖斷試樣所耗用功的商，叫沖擊值。沖擊值。N-m/cm2 , J/c

15、m2 物理意義：物理意義： k值對材料的一些缺陷值對材料的一些缺陷是很敏感的。能靈敏的反是很敏感的。能靈敏的反映出材料的品質(zhì)、宏觀缺映出材料的品質(zhì)、宏觀缺陷和顯微組織方面的微小陷和顯微組織方面的微小變化。表征材料在外加重變化。表征材料在外加重力載荷的突然襲擊時的一力載荷的突然襲擊時的一種及時而迅速發(fā)生塑性變種及時而迅速發(fā)生塑性變形的能力。形的能力。TITANIC 靜載荷時，要考慮材料的強度和塑性；靜載荷時，要考慮材料的強度和塑性； 動載荷或波動載荷（如動載荷或波動載荷（如t、p的波動）時，除考慮強度的波動）時，除考慮強度和塑性外，還要考慮沖擊韌性。和塑性外，還要考慮沖擊韌性。實際運用實際運用

16、k值不反映在強度計算公式中，僅作為選擇材料時的一個值不反映在強度計算公式中，僅作為選擇材料時的一個考慮因素；但對考慮因素；但對低溫容器低溫容器、反應容器反應容器和和高強鋼制容器高強鋼制容器在選材時在選材時就變的尤為重要，這時一定要確定并滿足在相應的溫度下做夏就變的尤為重要，這時一定要確定并滿足在相應的溫度下做夏比沖擊試驗，并達到規(guī)定值。比沖擊試驗，并達到規(guī)定值。 對同一材料若對同一材料若 k值值高，高，則則A值也值也高高，而，而A值值高高k值值不一定高不一定高。A值是在靜載荷下，材料緩慢塑性變形的能力值是在靜載荷下，材料緩慢塑性變形的能力 k值是在動載荷下，材料迅速塑性變形的能力值是在動載荷下

17、，材料迅速塑性變形的能力 不同的異種鋼，使用過程中，要考慮由膨脹量不同而產(chǎn)生的不同的異種鋼，使用過程中，要考慮由膨脹量不同而產(chǎn)生的應力，如復合鋼板。應力，如復合鋼板。 不同的異種鋼，焊接過程中，由急劇加熱、冷卻產(chǎn)生強大的不同的異種鋼，焊接過程中，由急劇加熱、冷卻產(chǎn)生強大的焊接應力，引起裂紋或變形。焊接應力，引起裂紋或變形。 固定管板換熱器中管子和殼體材料不同，引起溫差應力。固定管板換熱器中管子和殼體材料不同，引起溫差應力。二、材料的幾個物理性能二、材料的幾個物理性能 化工設備用材方面涉及的重要物理性能指標如下：化工設備用材方面涉及的重要物理性能指標如下： 設備的傳熱元件要求設備的傳熱元件要求

18、值大；純金屬好于合金，純金屬中銀、值大；純金屬好于合金，純金屬中銀、 銅、鋁最好；碳鋼好于不銹鋼。銅、鋁最好；碳鋼好于不銹鋼。 在厚壁設備中，在厚壁設備中， 越小，溫差應力越大。越小，溫差應力越大。 設備焊接過程中，設備焊接過程中， 越越大，焊縫熱影響區(qū)越大。大，焊縫熱影響區(qū)越大。導熱系數(shù)導熱系數(shù) （W/mK)熱膨脹系數(shù)熱膨脹系數(shù) （mm/mm， 1/)2抗氧化性抗氧化性抗氧化性多指在高溫下自由氧的氧化腐抗氧化性多指在高溫下自由氧的氧化腐蝕及蝕及CO2、SO2等的氧化腐蝕，如生銹、銹蝕等。等的氧化腐蝕，如生銹、銹蝕等。三、化學性能三、化學性能 金屬材料的化學性能是指，材料在介質(zhì)中的化學穩(wěn)金屬材

19、料的化學性能是指，材料在介質(zhì)中的化學穩(wěn)定性。即材料是否與介質(zhì)發(fā)生化學或電化學作用而引起定性。即材料是否與介質(zhì)發(fā)生化學或電化學作用而引起腐蝕的性能。腐蝕的性能。1耐腐蝕性耐腐蝕性金屬和合金對周圍介質(zhì)，如大氣、水、金屬和合金對周圍介質(zhì)，如大氣、水、各種電解質(zhì)侵蝕的抵抗能力叫做耐腐蝕性。各種電解質(zhì)侵蝕的抵抗能力叫做耐腐蝕性。 P10表表1-3給出了部分材料對不同介質(zhì)的耐腐蝕性。給出了部分材料對不同介質(zhì)的耐腐蝕性。 這個性能在后面容器的計算中取腐蝕裕度時應考慮。這個性能在后面容器的計算中取腐蝕裕度時應考慮。四、工藝性能四、工藝性能 指加工難易程度以及加工后對材料性能的影響程度的性能。指加工難易程度以及

20、加工后對材料性能的影響程度的性能。 工藝性能主要有：工藝性能主要有：鑄造鑄造、鍛造鍛造、機械加工機械加工、熱處理熱處理、成型工藝成型工藝性能性能和和焊接性能焊接性能等。等。鑄造性能鑄造性能 主要考慮材料熔化后的流動性、冷卻時的收縮性和雜主要考慮材料熔化后的流動性、冷卻時的收縮性和雜質(zhì)引起的偏析；質(zhì)引起的偏析；鍛造性能鍛造性能 主要考慮材料可鍛性、適宜的始鍛和終鍛溫度及塑性；主要考慮材料可鍛性、適宜的始鍛和終鍛溫度及塑性；機械加工性能機械加工性能 指化工設備在選材時需考慮焊縫坡口的剪切、指化工設備在選材時需考慮焊縫坡口的剪切、刨邊、法蘭密封面的機加工序的切削加工性能；刨邊、法蘭密封面的機加工序的

21、切削加工性能；熱處理性能熱處理性能 指容器用鋼材在交貨時和制造后的正火、調(diào)質(zhì)、指容器用鋼材在交貨時和制造后的正火、調(diào)質(zhì)、軟化退火和消除應力熱處理。以此來改變鋼材的塑性、低溫沖軟化退火和消除應力熱處理。以此來改變鋼材的塑性、低溫沖擊韌性、冷壓成型和切削加工性能等。擊韌性、冷壓成型和切削加工性能等。 成型工藝性能成型工藝性能 考慮制造過程中的彎、卷、滾考慮制造過程中的彎、卷、滾壓的塑性；壓的塑性； 焊接性能焊接性能 指鋼在某種焊接方法下得到優(yōu)質(zhì)焊指鋼在某種焊接方法下得到優(yōu)質(zhì)焊接接頭的能力。接接頭的能力?？珊感灾饕笜丝珊感灾饕笜? 鋼在焊接時形成裂紋和在焊縫區(qū)產(chǎn)生鋼在焊接時形成裂紋和在焊縫區(qū)產(chǎn)生

22、脆性傾向，主要決定于鋼的化學成分，化學成分直接脆性傾向，主要決定于鋼的化學成分，化學成分直接影響鋼材的組織、強度、塑性、韌性、脆硬傾向以及影響鋼材的組織、強度、塑性、韌性、脆硬傾向以及夾雜物的分布況，因而影響到焊縫冷裂紋的形成。鋼夾雜物的分布況，因而影響到焊縫冷裂紋的形成。鋼中各種元素對淬硬和冷裂紋的形成均有影響，但碳的中各種元素對淬硬和冷裂紋的形成均有影響，但碳的影響最大。影響最大。 抗拉強度抗拉強度 抗壓強度抗壓強度 抗彎強度抗彎強度 抗剪強度抗剪強度 抗扭強度抗扭強度材材料料的的性性能能彈性模量彈性模量E 泊桑比泊桑比延伸率延伸率 A、 斷面收縮率斷面收縮率Z布氏硬度布氏硬度HB 、洛氏

23、硬度、洛氏硬度 HR 、維氏硬度維氏硬度HV1導熱系數(shù)導熱系數(shù) 2泊桑比泊桑比1耐腐蝕性、耐腐蝕性、 2抗氧化性抗氧化性鑄造性能鑄造性能、 鍛造性能鍛造性能、 機械加工性能機械加工性能、 熱處理性能熱處理性能、 成型工藝性能、成型工藝性能、 焊接性能焊接性能一、力學性能一、力學性能 （機械性能）（機械性能）二、物理性能二、物理性能三、化學性能三、化學性能四、工藝性能四、工藝性能1、強度（、強度（MPa）2.彈性與剛性彈性與剛性3.塑性指標塑性指標4.硬度硬度5.沖擊值（沖擊韌性）沖擊值（沖擊韌性）Ak（1）極限強度）極限強度Rm（2） 屈服強度屈服強度ReL（Rp0,2）（3） 蠕變強度蠕變強

24、度（4） 持久極限持久極限 （5） 疲勞強度疲勞強度R-1小結(jié))(ntnR)(DtDR 第三節(jié)第三節(jié) 金屬材料的分類與牌號表示金屬材料的分類與牌號表示 碳鋼中不含有特意加入的金屬元素，鋼的性能以含碳量碳鋼中不含有特意加入的金屬元素，鋼的性能以含碳量的高低來調(diào)整。的高低來調(diào)整。 碳素鋼碳素鋼低碳鋼低碳鋼中碳鋼中碳鋼高碳鋼高碳鋼C0.25 化工設備主體必須采用低碳鋼化工設備主體必須采用低碳鋼C0.250.6C0.6合金鋼合金鋼低合金鋼低合金鋼中合金鋼中合金鋼高合金鋼高合金鋼 合金元素總量合金元素總量5合金元素總量合金元素總量=510合金元素總量合金元素總量10一、分類一、分類按主要化學成分分類按主

25、要化學成分分類普通鋼普通鋼 優(yōu)質(zhì)鋼優(yōu)質(zhì)鋼高級優(yōu)質(zhì)鋼高級優(yōu)質(zhì)鋼4按冶煉中脫氧程度分類按冶煉中脫氧程度分類 鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼 鋼中脫氧，鋼中脫氧，O20.01%,成本高，質(zhì)量好成本高，質(zhì)量好 沸騰鋼沸騰鋼 鋼中脫氧，鋼中脫氧，O20.03%,成本低，質(zhì)量差成本低，質(zhì)量差 半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼 介于鎮(zhèn)靜與沸騰之間介于鎮(zhèn)靜與沸騰之間2按鋼的質(zhì)量好壞分類按鋼的質(zhì)量好壞分類3按鋼的用途分類按鋼的用途分類結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼特殊性能鋼特殊性能鋼不銹鋼及不繡耐酸鋼不銹鋼及不繡耐酸鋼耐熱鋼耐熱鋼低溫鋼低溫鋼建筑鋼、彈簧鋼、軸承鋼、工具鋼等建筑鋼、彈簧鋼、軸承鋼、工具鋼等拼音字母（漢字）拼

26、音字母（漢字） 二、鋼的牌號及表示方法化學元素化學元素化學符號（漢字）化學符號（漢字）用途，冶煉方法，澆注方法用途，冶煉方法，澆注方法如如 沸騰鋼用沸騰鋼用 F， Q235AF 半鎮(zhèn)靜鋼用半鎮(zhèn)靜鋼用 b， 18Nb b 鍋爐用鋼用鍋爐用鋼用 g， 20gQ245R， 16MngQ345R 容器用鋼用容器用鋼用 R 16MnRQ345R， 20R Q245R 低溫用鋼用低溫用鋼用 D， Q345DR， 09Mn2VDR 鎮(zhèn)靜鋼不用任何符號表示鎮(zhèn)靜鋼不用任何符號表示0C r18N i 9含碳量含碳量含鉻量含鉻量含鎳量含鎳量 (1) 普通碳素鋼普通碳素鋼 S 0.055， P 0.045 Q235A

27、F2 2鋼號表示方法鋼號表示方法 (3) 高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼S ,P 0.03 在優(yōu)質(zhì)碳素鋼號后加在優(yōu)質(zhì)碳素鋼號后加“A” 如如20A 、 09Mn2A (2) 優(yōu)質(zhì)碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼 S , P 0.04 08，10，15，20，25，30，35，45， 40Mn a 數(shù)字表示平均含碳量的萬分數(shù)，如數(shù)字表示平均含碳量的萬分數(shù)，如08含含C 0.08%，20含含 C 0.2%； b含含Mn量較高的碳素鋼標出量較高的碳素鋼標出Mn，如，如 40Mn； c 用途不同的鋼，在最后用拼音標出，如用途不同的鋼，在最后用拼音標出，如 Q245R 、 08FQ235B 、 Q235C 、 Q255A

28、鋼材質(zhì)量等級鋼材質(zhì)量等級質(zhì)量等級冶煉方質(zhì)量等級冶煉方法及脫氧情況法及脫氧情況屈服點屈服點屈服極限值屈服極限值 總合金含量總合金含量5%，若每種合金元素含量，若每種合金元素含量1.5%時，可不寫含量數(shù)。時，可不寫含量數(shù)。 如如 16MnR，15MnVg，09Mn2V，18MnMoNbR，12Cr2Mo1V等等 a. 前邊數(shù)字表示含碳量的前邊數(shù)字表示含碳量的萬分數(shù)萬分數(shù)（低合金鋼含碳（低合金鋼含碳量一般都量一般都0.2%） b. 主要合金元素標出來，元素符號后以數(shù)字表示主要合金元素標出來，元素符號后以數(shù)字表示 該元素的該元素的百分含量百分含量；元素含量；元素含量1.5%的，可以不表的，可以不表示出

29、來；含量示出來；含量 在在1.52.49%范圍，標出范圍，標出“2” 在在2.53.49%范圍，標出范圍，標出“3”(4) 普通低合金鋼普通低合金鋼 （普低鋼、低合金鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼普低鋼、低合金鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼） 含碳量更低，總合金含量含碳量更低，總合金含量10% 如如 0Cr13、1Cr17、0Cr18Ni9 304、 00Cr19Ni10 304L 1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni12Mo2Ti、0Cr17Ni12Mo2 316、00Cr19Ni13Mo3、Cr25Ni20、 00Cr18Ni5Mo3Si2b元素后面的數(shù)字表示該元素的百分含量，如元素后面的數(shù)字表示該元素的百分含量，如

30、 含量在含量在2.53.49% 標標“3” 含量在含量在3.54.49% 標標“4” 含量在含量在17.518.49% 標標“18” a前面數(shù)字表示平均含碳量的千分數(shù)，如前面數(shù)字表示平均含碳量的千分數(shù)，如 “1”表示含碳量表示含碳量0.1% “0”表示含碳量表示含碳量0.08% “00”表示含碳量表示含碳量0.03% “000”表示含碳量表示含碳量0.01%（5）高合金鋼）高合金鋼第四節(jié)第四節(jié) 碳鋼與鑄鐵碳鋼與鑄鐵一一、鐵碳合金鐵碳合金 鋼鐵是由鋼鐵是由95%以上的鐵和以上的鐵和0.054%的碳及的碳及1%左右的雜質(zhì)左右的雜質(zhì)元素組成元素組成,所以鋼鐵又稱為所以鋼鐵又稱為鐵碳合金鐵碳合金。鐵碳

31、合金鐵碳合金C0.02% 工業(yè)純鐵，工業(yè)純鐵， 極少使用極少使用C=(0.022)% 鋼鋼C=(24.3)% 鑄鐵鑄鐵 C4.3% 無使用價值無使用價值 組織組織在低于在低于1500倍的顯倍的顯微鏡下，看到的金屬晶粒，稱微鏡下，看到的金屬晶粒，稱金屬的金屬的纖維組織纖維組織，簡稱組織簡稱組織。組織不同，材料的性能就不同，組織不同，材料的性能就不同，如鑄鐵中石墨的組織形式不同，如鑄鐵中石墨的組織形式不同，明顯地影響明顯地影響 到它的性能。到它的性能。 金屬的組織與結(jié)構(gòu)金屬的組織與結(jié)構(gòu) 用用X光，電子顯微鏡光，電子顯微鏡或或電子探針間接看到金屬原子的電子探針間接看到金屬原子的各種規(guī)則排列，稱金屬的

32、各種規(guī)則排列，稱金屬的晶體晶體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，簡稱結(jié)構(gòu)簡稱結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)不同，。結(jié)構(gòu)不同，材料的性能也不同，純鐵不同材料的性能也不同，純鐵不同溫度固態(tài)下晶體構(gòu)造不同，分溫度固態(tài)下晶體構(gòu)造不同，分為面心為面心 （塑性好塑性好）和體心）和體心 （強度高強度高）立方晶格。純鐵在）立方晶格。純鐵在910時發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，使時發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，使純鐵的性質(zhì)發(fā)生改變。純鐵的性質(zhì)發(fā)生改變。金屬組織的結(jié)構(gòu)金屬組織的結(jié)構(gòu)金屬的結(jié)構(gòu)晶態(tài)非晶態(tài)Si2O的結(jié)構(gòu)2碳及其在鋼中的存在形式碳及其在鋼中的存在形式 碳對鋼鐵的性能影響極大，含碳對鋼鐵的性能影響極大，含C，b,S,HB。 碳在鐵碳合金中存在的基本形式有三種：碳在鐵碳合金

33、中存在的基本形式有三種： 固溶體、化合物、機械混合物固溶體、化合物、機械混合物。固溶體固溶體 兩種或兩種以上的元素，在固體狀態(tài)下相互溶解，兩種或兩種以上的元素，在固體狀態(tài)下相互溶解，且仍保持溶劑晶格原來的形式的物體叫固溶體。且仍保持溶劑晶格原來的形式的物體叫固溶體。910以下純鐵呈體心立方晶格，即以下純鐵呈體心立方晶格，即Fe 間隙間隙小小，溶碳，溶碳少少，強，強度度高高，塑性，塑性低低910以上純鐵呈面心立方晶格，即以上純鐵呈面心立方晶格，即 -Fe 間隙間隙大大，溶碳，溶碳多多，強度，強度低低，塑性，塑性好好 910 Fe -Fe a.鐵素體鐵素體- C溶解在溶解在-Fe中形成的中形成的固

34、溶體固溶體叫鐵素體。鐵素叫鐵素體。鐵素體的溶碳能力低，室溫體的溶碳能力低，室溫下溶碳在下溶碳在0.006%，故鐵，故鐵素體的強度、硬度素體的強度、硬度b、S、HB低，塑性好低，塑性好，沖擊韌性低沖擊韌性低k。碳鋼的四種常見的基本組織碳鋼的四種常見的基本組織 b. 奧氏體奧氏體- C溶溶解在解在 -Fe中形成的中形成的固固溶體溶體叫奧氏體。奧氏叫奧氏體。奧氏體的溶碳能力強，體的溶碳能力強，1148時溶碳在時溶碳在2.11 %；727時溶碳在時溶碳在0.77 % 奧氏體的強度高奧氏體的強度高 bS，硬度高，硬度高 HB，塑性低塑性低 ，沖擊韌，沖擊韌性高性高 k c.c. 滲碳體滲碳體- - Fe

35、Fe和和C C以以化合物化合物的形態(tài)存在的形態(tài)存在的碳化鐵的碳化鐵 (Fe (Fe3 3C) C) 稱滲碳稱滲碳體。滲碳體的含碳量體。滲碳體的含碳量6.69%6.69%，滲碳體硬而脆；塑性幾乎滲碳體硬而脆；塑性幾乎為為0 0；熔點高達；熔點高達16001600。 含碳含碳2%時時，鐵碳合金的組織是在鐵素體中散布著滲碳鐵碳合金的組織是在鐵素體中散布著滲碳體，就是體，就是碳素鋼碳素鋼（碳鋼）（碳鋼）。 含碳含碳2%時時，鐵碳合金的部分碳以游離狀態(tài)的石墨形式存鐵碳合金的部分碳以游離狀態(tài)的石墨形式存在，就是在，就是鑄鐵鑄鐵。石墨本身軟，強度低，具有較好的減震性，。石墨本身軟，強度低，具有較好的減震性，

36、常用于具有常用于具有轉(zhuǎn)動設備轉(zhuǎn)動設備的支座。的支座。 d. 珠光體珠光體- 是鐵素體和滲碳體二者組成的是鐵素體和滲碳體二者組成的機械機械混合物?；旌衔铩?碳素鋼中珠光體組織的平均含碳量為碳素鋼中珠光體組織的平均含碳量為0.77%， 機機械性能介于鐵素體和滲碳體之間，強度、硬度比鐵素械性能介于鐵素體和滲碳體之間，強度、硬度比鐵素體高；塑性、韌性比滲碳體高。體高；塑性、韌性比滲碳體高。e. 萊氏體萊氏體- P+C共晶混合物共晶混合物 f. 馬氏體馬氏體- C在在 鐵中過飽和的鐵中過飽和的固溶體固溶體鐵鐵- -碳合金狀態(tài)圖碳合金狀態(tài)圖影響：影響： Mn 0.8%為雜質(zhì)為雜質(zhì),是有益的雜質(zhì)元素是有益的

37、雜質(zhì)元素。 0.8%為合金元素。為合金元素。 作用作用 脫氧脫硫，是脫氧脫硫，是有益的雜質(zhì)元素有益的雜質(zhì)元素， 含錳在含錳在0.50.7%時時, 為優(yōu)質(zhì)碳素鋼為優(yōu)質(zhì)碳素鋼 含錳在含錳在0.71.2%時時, 為高含錳量碳鋼為高含錳量碳鋼 40Mn 含錳在含錳在1.21.3%時時, 為低合金鋼為低合金鋼 如如 16Mn 碳鋼中含碳鋼中含1%左右的雜質(zhì)元素，它們不是有意為改善性能加左右的雜質(zhì)元素，它們不是有意為改善性能加入的，而是冶煉過程中，來自礦石、脫氧劑等冶煉原因進入鋼入的，而是冶煉過程中，來自礦石、脫氧劑等冶煉原因進入鋼中的稱為雜質(zhì)。中的稱為雜質(zhì)。 主要有主要有： Mn 、 Si、 S 、 P

38、 、 O2 、 N2 、 H2 Si 0.5%即是雜質(zhì)，是即是雜質(zhì)，是有益的雜質(zhì)元素。有益的雜質(zhì)元素。 作用作用 脫氧脫氧 使鋼強度、硬度提高使鋼強度、硬度提高二、雜質(zhì)對碳鋼性能的影響二、雜質(zhì)對碳鋼性能的影響S0.07%為雜質(zhì)，來源于礦石和冶煉中的焦炭。為雜質(zhì)，來源于礦石和冶煉中的焦炭。 作用：作用：S在鋼中主要以在鋼中主要以FeS形式存在，形式存在，F(xiàn)eS與與Fe形成形成低熔點低熔點共晶體，共晶體，熱加工時引起熱裂紋熱加工時引起熱裂紋。還可引起結(jié)晶。還可引起結(jié)晶偏析，造成金屬成份不均，降低材料的韌、塑和耐腐偏析，造成金屬成份不均，降低材料的韌、塑和耐腐蝕性。蝕性。 S是是絕對有害元素絕對有害

39、元素，熱脆性熱脆性。 P0.06%0.06%為雜質(zhì)，來源于礦石。為雜質(zhì)，來源于礦石。 作用：作用：P P是以是以FeFe2 2P P、FeFe3 3P P存在，與鐵的共晶體聚集存在，與鐵的共晶體聚集在晶粒的交界處，減弱晶粒的結(jié)合力，引起鋼的在晶粒的交界處，減弱晶粒的結(jié)合力，引起鋼的冷脆冷脆性性，降低鋼的塑、韌性。，降低鋼的塑、韌性。 P P是是有害元素有害元素，冷脆性冷脆性?？瘴婚g隙原子小置換原子大置換原子H2 氫以原子或離子狀態(tài)溶于液態(tài)金屬中，高溫溶解度高，低氫以原子或離子狀態(tài)溶于液態(tài)金屬中，高溫溶解度高，低溫溶解度低，冷卻時來不及逸出，形成溫溶解度低，冷卻時來不及逸出，形成H H2 2，體

40、積增大使鋼產(chǎn)生，體積增大使鋼產(chǎn)生很大的內(nèi)應力，以致把晶界撐開產(chǎn)生裂紋，稱為很大的內(nèi)應力，以致把晶界撐開產(chǎn)生裂紋，稱為“氫脆氫脆” “氫白氫白點點”。 H H2 2為有害元素，氫脆或白點為有害元素，氫脆或白點。N2 N N2 2在高溫下以原子形式溶于鋼中，加熱到在高溫下以原子形式溶于鋼中，加熱到200-250200-250時會析時會析出氮化物，產(chǎn)生時效，嚴重降低了塑性和韌性。出氮化物，產(chǎn)生時效，嚴重降低了塑性和韌性。 N N2 2是有害元素，時效是有害元素，時效。O2 O O2 2 的存在使大量的有益元素被氧化的存在使大量的有益元素被氧化FeOFeO、MnOMnO、SiOSiO2 2。氧化。氧化

41、物在晶界上，破壞了鋼材基體的連續(xù)性，使鋼的塑、韌性、持物在晶界上，破壞了鋼材基體的連續(xù)性，使鋼的塑、韌性、持久極限和耐腐蝕性降低。久極限和耐腐蝕性降低。 O O2 2也是有害元素也是有害元素，壓力容器用鋼要用脫氧完全的鎮(zhèn)靜鋼制造，壓力容器用鋼要用脫氧完全的鎮(zhèn)靜鋼制造步驟步驟緩慢加熱緩慢加熱三、鋼的熱處理三、鋼的熱處理定義定義熱處理是將鋼在固體狀態(tài)下加熱到一定溫度，在該溫度下熱處理是將鋼在固體狀態(tài)下加熱到一定溫度，在該溫度下保持一段時間，然后以不同速度冷卻下來，以改變其金相組織，保持一段時間，然后以不同速度冷卻下來，以改變其金相組織，滿足所要求的物理、化學與機械性能的一種工藝過程叫熱處理。滿足所

42、要求的物理、化學與機械性能的一種工藝過程叫熱處理。目的目的通過改變鋼的內(nèi)部組織，從而改善其性能如：通過改變鋼的內(nèi)部組織，從而改善其性能如： b、s、 HB、K及加工性能。及加工性能。不同速度的冷卻不同速度的冷卻足夠的保溫時間足夠的保溫時間冷卻介質(zhì)及方式冷卻介質(zhì)及方式隨爐冷隨爐冷、空氣冷空氣冷、 油冷、油冷、 水冷、水冷、 鹽水冷鹽水冷 退火退火 低溫回火、正火低溫回火、正火 淬淬 火火冷卻速度增大冷卻速度增大各種處理形式的工藝參數(shù)、組織、及熱處理目的歸納各種處理形式的工藝參數(shù)、組織、及熱處理目的歸納 能改善鋼材的組織，細化晶粒及增加彌散度，消除網(wǎng)狀碳化物，調(diào)整鋼件硬度，能改善鋼材的組織，細化晶

43、粒及增加彌散度，消除網(wǎng)狀碳化物，調(diào)整鋼件硬度，獲得較高的機械性能和良好的塑性和韌性。獲得較高的機械性能和良好的塑性和韌性。各種處理形式的工藝參數(shù)、組織、及熱處理目的歸納各種處理形式的工藝參數(shù)、組織、及熱處理目的歸納 含碳量在含碳量在2 26.69%6.69%的鐵碳合金均為鑄鐵。工業(yè)上的鐵碳合金均為鑄鐵。工業(yè)上常用鑄鐵的含碳量為常用鑄鐵的含碳量為2.5%2.5%4.0%4.0%，含碳量，含碳量4.3%4.3%的的不不能應用。能應用。鑄鐵中還含有鑄鐵中還含有1%左右的左右的Si、Mn、S、P雜質(zhì)。雜質(zhì)。四、鑄鐵四、鑄鐵鑄鐵的性能特點鑄鐵的性能特點 優(yōu)良的鑄造性能優(yōu)良的鑄造性能 熔點低（熔點低（11

44、471147），液態(tài)流動性好，），液態(tài)流動性好，易充滿鑄模，凝固收縮量小。易充滿鑄模，凝固收縮量小。 易切削加工易切削加工 鑄鐵中碳以石墨形式存在；而鋼中的碳鑄鐵中碳以石墨形式存在；而鋼中的碳以滲碳體（以滲碳體（FeFe3 3C C）存在。）存在。 (3) (3)良好的減振性良好的減振性 鑄鐵的減振性比鋼大鑄鐵的減振性比鋼大1010倍，因而多用在倍，因而多用在機座，且價格便宜。機座，且價格便宜。 （4 4）耐磨性好。）耐磨性好。 （5 5）抗拉強度低、抗壓強度高，不能承受彎曲和沖擊載荷。）抗拉強度低、抗壓強度高，不能承受彎曲和沖擊載荷。鑄鐵的種類主要有：鑄鐵的種類主要有：灰鑄鐵灰鑄鐵HTHT、

45、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵QTQT、高硅耐蝕鑄鐵、高硅耐蝕鑄鐵STST及合金耐熱鑄鐵及合金耐熱鑄鐵電弧爐煉鋼電弧爐煉鋼 2. 常用鑄鐵的性能與牌號表示常用鑄鐵的性能與牌號表示 (GB561285)性能特點性能特點 碳以片狀石墨形式存在；碳以片狀石墨形式存在； 斷口呈灰色；斷口呈灰色； 抗壓不抗拉，不耐沖擊，塑性極差，抗壓不抗拉，不耐沖擊，塑性極差， 不能承受拉、彎、剪、沖擊載荷；不能承受拉、彎、剪、沖擊載荷； 常用做機座、閥體、氣缸、燒堿鍋等設備；常用做機座、閥體、氣缸、燒堿鍋等設備； 耐耐H2SO4和和NaOH腐蝕性能好；腐蝕性能好； 使用強度一般，使用溫度使用強度一般，使用溫度

46、300。牌牌 號號 HT100， HT150, HT200, HT250, HT300, HT350 灰鑄鐵灰鑄鐵 抗拉強度不小于抗拉強度不小于150 MPa（1） 灰鑄鐵灰鑄鐵HT (GB943988)鐵素體灰鑄鐵珠光體灰鑄鐵鐵素體加珠光體灰鑄鐵硅鐵硅鈣性能特點性能特點 澆注前向鐵水中加入球化劑使碳以球狀石墨形式存在；澆注前向鐵水中加入球化劑使碳以球狀石墨形式存在； 具有鋼和鑄鐵的許多優(yōu)點，如高的強度、屈強比和疲勞極具有鋼和鑄鐵的許多優(yōu)點，如高的強度、屈強比和疲勞極 限，較高的塑性和韌性，良好的耐磨性和減振性，缺口敏感性限，較高的塑性和韌性，良好的耐磨性和減振性，缺口敏感性 比鋼低，鑄造工藝

47、性良好，能通過熱處理來改變材料的性能；比鋼低，鑄造工藝性良好，能通過熱處理來改變材料的性能； 除酸以外耐腐蝕性能比灰鑄鐵好；除酸以外耐腐蝕性能比灰鑄鐵好； 節(jié)約材料，減少機加工工時，降低成本，在很多場合下可代節(jié)約材料，減少機加工工時，降低成本，在很多場合下可代 替碳鋼、合金鋼及有色金屬；替碳鋼、合金鋼及有色金屬； 用于用于370以下，要求較高強度和疲勞極限并具有較高耐磨性以下，要求較高強度和疲勞極限并具有較高耐磨性 的場合，如鍋爐和水輪機閥殼，汽輪機氣缸隔板，水輪機和機的場合，如鍋爐和水輪機閥殼，汽輪機氣缸隔板，水輪機和機 床主軸、曲軸、連桿、齒輪、凸輪軸、大型軋輥等。床主軸、曲軸、連桿、齒輪

48、、凸輪軸、大型軋輥等。(2) 球墨鑄鐵球墨鑄鐵QT （GB134888）黑心可鍛鑄鐵 珠光體可鍛鑄鐵 硅鐵硅鈣稀土鎂球墨鑄鐵球墨鑄鐵抗拉強度抗拉強度延伸率的最低值延伸率的最低值牌號牌號 QT40018（15），）， QT45010，QT5005， QT600（700，800）2，QT12001鐵素體加珠光體球墨鑄鐵 鐵素體球墨鑄鐵 珠光體球墨鑄鐵 球墨鑄鐵中的石墨球 性能特點性能特點 將將HT和和QT中加入中加入14.516%的硅，即為高硅鑄鐵；的硅，即為高硅鑄鐵； 強度低且硬度高，脆性大韌性低，不允許用于急劇的交強度低且硬度高，脆性大韌性低，不允許用于急劇的交 變載荷、沖擊載荷和溫度突變；變

49、載荷、沖擊載荷和溫度突變； 耐腐蝕性好，除耐腐蝕性好，除HCI、HF、NaOH外耐一切酸堿類腐蝕；外耐一切酸堿類腐蝕； 導熱系數(shù)低，膨脹系數(shù)高，不適于溫度波動的場合使用；導熱系數(shù)低，膨脹系數(shù)高，不適于溫度波動的場合使用； 多用于耐酸泵，閥體、管道、彎頭及容器。多用于耐酸泵，閥體、管道、彎頭及容器。 高硅鑄鐵高硅鑄鐵ST （GB849187）高硅鑄鐵高硅鑄鐵稀土元素稀土元素硅平均含量硅平均含量15%合金元素含量合金元素含量%牌號牌號 STSi11Cu2CrR，STSi15R，STSi15Mo3R， STSi15Cr4R，STSi17R蠕墨鑄鐵中的石墨第五節(jié)第五節(jié) 普通低合金鋼及化工設備特殊用鋼普

50、通低合金鋼及化工設備特殊用鋼在碳素鋼的基礎上加入一定量的合金元素構(gòu)成的鋼種，稱在碳素鋼的基礎上加入一定量的合金元素構(gòu)成的鋼種，稱為為合金鋼合金鋼。由于合金元素加入量的不同，對材料性能的改善由于合金元素加入量的不同，對材料性能的改善和提高不同。和提高不同。 一般分為：一般分為：低合金鋼低合金鋼 合金元素含量合金元素含量 5% 中合金鋼中合金鋼 合金元素含量合金元素含量 510% 高合金鋼高合金鋼 合金元素含量合金元素含量 10%Al-Cu兩相合金一、碳素鋼與普通低合金鋼比較一、碳素鋼與普通低合金鋼比較1強度與屈強比強度與屈強比 低合金鋼屈強比比低合金鋼屈強比比碳素鋼的大，則塑性儲備小，材料的潛力

51、發(fā)碳素鋼的大，則塑性儲備小，材料的潛力發(fā) 揮的好。揮的好。2合金鋼的淬透性比碳素鋼好。合金鋼的淬透性比碳素鋼好。3高溫強度比碳素鋼高。高溫強度比碳素鋼高。4各項物理化學性能高于碳素鋼，如耐腐蝕性各項物理化學性能高于碳素鋼，如耐腐蝕性等等。齒輪刀具二、各種元素在鋼中所起的作用及對鋼的性能的影響二、各種元素在鋼中所起的作用及對鋼的性能的影響 低合金鋼是在碳鋼的基礎上加入總量低合金鋼是在碳鋼的基礎上加入總量5%5%（通常是（通常是2 23%3%）的合金元素而）的合金元素而構(gòu)成的鋼種。這種鋼含碳量構(gòu)成的鋼種。這種鋼含碳量0.2%0.2%，其組織多為，其組織多為F F體和體和P P體組織。體組織。三、低

52、合金高強鋼（普通低合金鋼、普低鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼）三、低合金高強鋼（普通低合金鋼、普低鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼）應用舉例應用舉例 合成塔選材比較：設計條件合成塔選材比較：設計條件 p=15MPa DN=3000 p=15MPa DN=3000 塔高塔高H=20mH=20m普低鋼的性能特點普低鋼的性能特點 強度高強度高b b s s屈強比大屈強比大s s/b b； 焊接性能好，含碳量低焊接性能好，含碳量低0.2%0.2%； 耐腐蝕性好（指耐大氣腐蝕）；耐腐蝕性好（指耐大氣腐蝕）； 脆性轉(zhuǎn)變溫度低。脆性轉(zhuǎn)變溫度低。具體說鍋爐壓力容器用鋼，要能滿足如下要求：具體說鍋爐壓力容器用鋼，要能滿足如下要求： 首先都必

53、須是首先都必須是低碳鋼低碳鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼和和低合金鋼低合金鋼； 必須是脫氧完全的必須是脫氧完全的鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼，保證材質(zhì)均勻、雜質(zhì)，保證材質(zhì)均勻、雜質(zhì)少、無缺陷、無時效傾向；少、無缺陷、無時效傾向； 較較高高的強度（常溫、中溫）；的強度（常溫、中溫）； 良好的塑性、韌性和冷彎性能、較低的缺口敏感性良好的塑性、韌性和冷彎性能、較低的缺口敏感性 良好的加工工藝性和焊接工藝性。良好的加工工藝性和焊接工藝性。 常用鍋爐鋼牌號見常用鍋爐鋼牌號見p30表表121；容器鋼牌號見附錄九；容器鋼牌號見附錄九。四、鍋爐鋼和容器鋼四、鍋爐鋼和容器鋼 所謂所謂鍋爐壓力容器用鋼鍋爐壓力容器用鋼，即能滿足安全使用

54、或有較，即能滿足安全使用或有較好的成型，焊接工藝的鋼材。好的成型，焊接工藝的鋼材。常見鍋爐鋼板的應用范圍常見鍋爐鋼板的應用范圍 五、不銹鋼和不銹耐酸鋼五、不銹鋼和不銹耐酸鋼1 鉻不銹鋼鉻不銹鋼 鉻不銹鋼耐腐蝕的機理鉻不銹鋼耐腐蝕的機理 Cr能固溶于能固溶于F晶格中形成固溶體，在氧化性介質(zhì)中，鋼的表晶格中形成固溶體，在氧化性介質(zhì)中，鋼的表面生成一層面生成一層Cr2O3很穩(wěn)定氧化膜，稱為鈍化膜，可以防止腐蝕；很穩(wěn)定氧化膜，稱為鈍化膜，可以防止腐蝕； CrC耐腐蝕，但這兩種元素在鋼中形成的碳化物（耐腐蝕，但這兩種元素在鋼中形成的碳化物（Cr23C6）消耗鋼中的消耗鋼中的Cr含量，解決的辦法含量，解決

55、的辦法 一是在一是在C一定時，一定時， 增大增大Cr的含量但不經(jīng)濟，二是的含量但不經(jīng)濟，二是C而相應而相應Cr經(jīng)濟，因此不銹鋼中經(jīng)濟，因此不銹鋼中C含量含量大多數(shù)都大多數(shù)都0.08%；不銹耐酸鋼不銹耐酸鋼鉻不銹鋼鉻不銹鋼不銹鋼不銹鋼耐大氣腐蝕的鋼耐大氣腐蝕的鋼不一定在酸、堿、鹽介質(zhì)中不銹不一定在酸、堿、鹽介質(zhì)中不銹鉻、鎳不銹鋼鉻、鎳不銹鋼耐酸及其它強腐蝕介質(zhì)腐蝕耐酸及其它強腐蝕介質(zhì)腐蝕一般具有不銹性質(zhì)一般具有不銹性質(zhì)不銹耐酸鋼不銹耐酸鋼是是不銹鋼不銹鋼和和不銹耐酸鋼不銹耐酸鋼的總稱。的總稱。1Cr17削片刀鐵素體不銹鋼水加熱器不銹鋼帶 常用的鉻不銹鋼常用的鉻不銹鋼鋼鋼 號號含含C量量s MPa

56、適用溫度適用溫度組織組織0Cr130.10%350-40540F1Cr130.15%400-40540M2Cr130.2%450-40540M3Cr130.26%539400600M0Cr170.10%250-20540F0Cr17Ti0.10%3000700F 當含鉻量達到當含鉻量達到13%，C0時鋼的組織變成單一的時鋼的組織變成單一的F體，可體，可以避免電化學腐蝕；以避免電化學腐蝕； 在在18%的的Cr鋼中加入鋼中加入910%的的Ni，即構(gòu)成，即構(gòu)成Cr Ni不銹鋼，不銹鋼，稱稱18-8不銹鋼不銹鋼， 這類鋼含有形成奧氏體元素的這類鋼含有形成奧氏體元素的Ni量較多，加熱到量較多，加熱到10

57、501100時空冷或水冷得到單一的時空冷或水冷得到單一的A體組織，稱體組織，稱 A體不銹鋼體不銹鋼2Cr Ni不銹鋼不銹鋼 Cr Ni不銹鋼具有不銹鋼具有 較高的較高的b，較低的，較低的s，極好的塑、韌性；，極好的塑、韌性； 較好的耐熱性（較好的耐熱性（600800），耐低溫（），耐低溫（-196）；）； 良好的焊接性能和冷彎成型工藝；良好的焊接性能和冷彎成型工藝； 在強氧化性介質(zhì)（如硝酸）中具有很好的耐腐蝕性能，但在在強氧化性介質(zhì)（如硝酸）中具有很好的耐腐蝕性能，但在還原性介質(zhì)中（鹽酸、稀硫酸），尤其含有還原性介質(zhì)中（鹽酸、稀硫酸），尤其含有Cl的溶液及強堿溶的溶液及強堿溶液中腐蝕嚴重。一般

58、在鋼中加入液中腐蝕嚴重。一般在鋼中加入Mo、Cu元素，可抵抗元素，可抵抗Cl腐蝕，腐蝕，1Cr18Ni12Mo2Ti， Cr18Ni18Mo2CuTi等。等。 鋼在加熱（或冷卻）到鋼在加熱（或冷卻）到400800且停留時間較長時，且停留時間較長時，C會從過飽和的會從過飽和的A體中以碳化鉻（體中以碳化鉻（Cr23C6）的形式沿晶界析出，）的形式沿晶界析出，使晶界附近使晶界附近 Cr 量降低到量降低到12%以下造成晶界貧鉻，晶界失去以下造成晶界貧鉻，晶界失去耐腐能力，成為晶間腐蝕耐腐能力，成為晶間腐蝕解決辦法：解決辦法： 重新進行淬火處理（如在焊接之后）或固溶化處理，使重新進行淬火處理（如在焊接之

59、后）或固溶化處理，使Cr、C再固溶于再固溶于A體中，冷卻時控制體中，冷卻時控制400800的通過時間，的通過時間，讓讓Cr和和C來不及析出。來不及析出。 工藝工藝 188鋼的晶間腐蝕鋼的晶間腐蝕 減少鋼中的減少鋼中的C含量，重要的壓力容器采用超低碳鋼，如含量，重要的壓力容器采用超低碳鋼，如 0Cr18Ni9鋼的鋼的 C0.08%，而，而 00Cr18Ni9鋼的鋼的 C0.03% 這時即這時即使緩冷在使緩冷在400800停留時間很長，也不會析出碳化鉻，降低停留時間很長，也不會析出碳化鉻，降低晶間腐蝕的可能。晶間腐蝕的可能。 設計設計 在鋼中加入與碳親和力比在鋼中加入與碳親和力比Cr更強的更強的T

60、i、Nb等元素，以形成等元素，以形成穩(wěn)定的穩(wěn)定的TiC、NbC，將，將C固定，可大大減少晶間腐蝕。固定，可大大減少晶間腐蝕。1Cr18Ni9Ti ， 0Cr18Ni12Mo2Ti 設計設計 添加元素的作用：添加元素的作用：Cr 防腐防腐大氣、電化學大氣、電化學 Cr、 NiTi、 Nb 抗晶間腐蝕抗晶間腐蝕CrNi 耐熱、耐低溫耐熱、耐低溫 Cr、 NiMo、 Cu 抗還原性抗還原性介質(zhì)介質(zhì)(Cl)腐蝕腐蝕壓力容器中常用壓力容器中常用18188 8型不銹鋼有：型不銹鋼有：0Cr18Ni9 304 S=228 MPa 0Cr18Ni12Mo2Ti S=228 MPa 0Cr18Ni10Ti S=