化工設備機械第二章

化工設備材料(cáiliào)精品資料第一節(jié)材料(cáiliào)的性能一、力學性能二、物理性能三、化學(huàxué)性能四、加工工藝性能精品資料一、力學性能1、強度2、硬度(yìngdù)3、塑性4、沖擊韌性精品資料1、強度(qiángdù)定義：材料的強度是指材料抵抗外加載荷而不失效(shīxiào)、不被破壞的能力。常溫下的強度指標：屈服強度和抗拉（壓）強度。屈強比：屈服極限與強度極限的比值，要求比值較小，具有更高的安全可靠性。蠕變：高溫下長期工作產(chǎn)生的緩慢塑性變形—蠕變極限。疲勞破壞：長期承受小于屈服強度的交變應力作用而發(fā)生的斷裂—疲勞強度。精品資料2、硬度(yìngdù)定義：材料的硬度(yìngdù)是指材料在表面上的小體積內抵抗變形或破裂的能力。壓入法型硬度(yìngdù)：布氏硬度(yìngdù)、洛氏硬度(yìngdù)和維氏硬度(yìngdù)。精品資料３、塑性(sùxìng)定義：材料的塑性是指材料受力時，當應力超過屈服點后，能產(chǎn)生顯著的變形而不即行斷裂的性能(xìngnéng)。延伸率截面收縮率精品資料4、沖擊韌性定義：材料的沖擊韌性是指材料抵抗沖擊載荷能力的大小，以每單位(dānwèi)橫斷面積所消耗的功表示。沖擊韌性值的高低決定于材料有無迅速塑性變形的能力。精品資料二、物理性能1、密度、熔點、比熱容、導熱系數(shù)2、導電性、磁性3、熱膨脹系數(shù)(péngzhàngxìshù)4、彈性模量：溫度升高，E值降低。5、泊桑比：試件橫向應變與縱向應變之比。精品資料三、化學(huàxué)性能1、耐腐蝕性：金屬和合金對周圍介質，如大氣(dàqì)、水汽、各種電解液浸蝕的抵抗能力2、抗氧化性精品資料四、加工(jiāgōng)工藝性能1、可鑄性2、可鍛性：塑性好的材料可鍛性高。3、焊接(hànjiē)性：低碳鋼具有優(yōu)良的焊接(hànjiē)性。4、可切削加工性：灰鑄鐵、碳鋼具有較好的切削性。精品資料1、可鑄性1）可鑄性：液體金屬的流動性和凝固過程中的收縮和偏析傾向—合金凝固時化學成分的不均勻(jūnyún)析出。2）常用金屬材料中，灰鑄鐵和錫青銅鑄造性能較好。精品資料第二節(jié)碳鋼與鑄鐵(zhùtiě)一、鐵碳合金的組織結構(jiégòu)二、鋼的熱處理三、碳鋼及鑄鐵精品資料鋼和鑄鐵是由95%以上的鐵和0.05~4%的碳及1%左右的雜質元素所組成的合金(héjīn)，稱“鐵碳合金(héjīn)”。含碳量在0.02~2%的鐵碳合金(héjīn)稱為鋼；大于2%的稱為鑄鐵。含碳量小于0.02%時為純鐵，大于4.3%的鑄鐵極脆，這兩種材料的工程應用價值很小。精品資料一、鐵碳合金的組織(zǔzhī)結構1、組織：在金相顯微鏡下看到的金屬晶粒。2、結構：金屬原子的各種(ɡèzhǒnɡ)規(guī)則排列。3、體心立方晶格4、面心立方晶格5、碳鋼的基本組織精品資料3、體心立方(lìfāng)晶格體心立方晶格是：在立方體的中心和八個頂點各有一個原子，如下圖所示。純鐵在910℃以下保持(bǎochí)著體心立方晶格，這種鐵稱為α-Fe。此外，鉻(Cr)、鎢(W)、錳(Mn)等也具有體心立方品格。其機械性能特點是強度、硬度低，而塑性、韌性較好。精品資料4、面心立方(lìfāng)晶格面心立方晶格是：在立方體的八個頂點和六個面的中心各有一個原子，如下圖所示。具有這種品格類型(lèixíng)的鐵叫γ-Fe。純鐵在1390℃至910℃之間具有面心立方品格。此外銅、鋁等金屬也具有此種面心立方晶格。。其機械性能特點是塑性都較好。精品資料5、碳鋼的基本(jīběn)組織1）鐵素體2）奧氏體3）滲碳體4）珠光體精品資料1）鐵素體1、定義：碳溶解在α-Fe中形成的固溶體，以符號F表示。2、特性：強度(qiángdù)和硬度低，但塑性和韌性很好。3、例子：低碳鋼是含鐵素體的鋼，具有軟而韌的性能。精品資料2）奧氏體1、定義：碳溶解在γ-Fe中形成的固溶體，以符號A表示。2、特性：塑性(sùxìng)和韌性較好，無磁性。精品資料3）滲碳體1、定義：鐵與碳的化合物，可以化學式Fe3C表示，以符號C代替，含碳量為6.67%。2、特性：硬度極高、強度(qiángdù)極低，非常脆，延伸率和沖擊韌性之幾乎為零。3、應用：在塑性很好的鐵素體基體上散布這種硬度很高的微粒，將大大提高材料的強度(qiángdù)。精品資料4）珠光體1、定義：鐵素體和滲碳體的機械混合物，以符號P表示。2、特性：介于(jièyú)鐵素體和滲碳體之間，即其強度、硬度比鐵素體顯著提高，塑性、韌性比鐵素體差，但比滲碳體要好得多。精品資料二、鋼的熱處理1、鐵碳合金(héjīn)的分類：鋼和生鐵—2%。2、鋼的熱處理熱處理普通(pǔtōng)熱處理表面熱處理退火正火淬火回火表面淬火化學熱處理精品資料1）退火(tuìhuǒ)和正火1、退火：把工件放在爐中緩慢加熱到臨界點以上的某一溫度，保溫一段時間，隨爐緩慢冷卻下來(xiàlái)的熱處理工藝。2、正火：與退火的不同之處在于將加熱后的工件從爐中取出置于空氣中冷卻，冷卻速度快些，使得晶粒更細。3、作用：降低硬度，提高韌性，便于切削加工；調整金相組織，細化晶粒，促進組織均勻化，提高力學性能；消除部分內應力，防止工件變形。4、應用：鑄、鍛件在切削加工前一般要進行退火和正火。精品資料2）淬火(cuìhuǒ)和回火1、淬火：把工件加熱至淬火溫度（臨界點以上30~50℃），并保溫一段時間，然后投入淬火劑中冷卻。2、淬火劑：空氣、油、水和鹽水，冷卻能力依次遞增。3、淬火的作用：增加硬度(yìngdù)、強度和耐磨性。4、回火：零件淬火后進行較低溫度的加熱與冷卻處理，可降低或消除零件淬火后的內應力，提高韌性；使金相趨于穩(wěn)定。精品資料3）表面淬火1、表面淬火：將工件的表面通過快速加熱到臨界溫度，在熱量還來不及傳導至心部之前，迅速(xùnsù)冷卻。2、作用：鋼的表層組織得到了改善，中心部分沒有發(fā)生相變而保持原有的組織狀態(tài)，因此零件表面層比中心部具有更高的強度、硬度、耐磨性和疲勞強度，同時中心部又具有一定的韌性。精品資料4）化學(huàxué)熱處理1、化學熱處理：將工件(gōngjiàn)放在某種化學介質中，通過加熱、保溫、冷卻等方法，使介質中的某些元素滲入工件(gōngjiàn)表面，改變表面層的化學成分和組織結構，是工件(gōngjiàn)表面具有某些化學性能。2、種類：滲碳、滲氮、滲鉻、滲硅、滲鋁、碳氮共滲（氰化）等。3、作用：滲碳、碳氮共滲可提高硬度和耐磨性；滲氮、滲鉻可提高耐磨性和耐腐蝕性；滲硅可提高耐酸性；滲鋁可提高耐熱、抗氧化性。精品資料三、碳鋼及鑄鐵(zhùtiě)1、常存雜質元素對鋼材性能的影響1）有害元素：硫、磷；2）有益元素：錳、硅。2、分類與編號：1）普通碳素鋼；2）優(yōu)質碳素鋼；3）高級(gāojí)優(yōu)質鋼：在鋼號后加A。3、鑄鐵：灰鑄鐵—HT+抗拉強度表示，用作支架、閥體和泵體；球墨鑄鐵—QT+抗拉強度+延伸率（QT400-18），用作曲軸、連桿、主軸和中壓閥門；高硅鑄鐵—用作耐酸泵、冷卻排管和熱交換器等。精品資料1）有害元素(yuánsù)1、硫：當鋼材在熱加工時，由于FeS化合物的熔點較低，會過早熔化而導致工件開裂，這種現(xiàn)象稱為“熱脆”。2、磷：此元素的存在能使鋼材的強度、硬度增高；但塑性(sùxìng)和沖擊韌性顯著降低，尤其是在低溫時，會使鋼材顯著變脆，這種現(xiàn)象稱為“冷脆”。精品資料2）有益(yǒuyì)元素1、錳：不僅是良好的脫氧劑，而且是脫硫劑，能使FeO和FeS還原，本身成為雜質除去，多余的錳溶解在鋼中能使鋼的強度(qiángdù)提高，并稍降低塑性。2、硅：是良好的脫氧劑，為了除去氧化物，有時特意加入一定數(shù)量的硅，因而鋼中硅含量高，表示脫氧完全，組織致密，此外，硅能使鋼的強度(qiángdù)提高，但塑性下降。精品資料1）普通(pǔtōng)碳素鋼1、鋼號表示方法：屈服強度的漢語拼音字首Q+屈服強度數(shù)值+質量等級符號+冶煉時的脫氧方法，如Q235-A·F。2、碳鋼的質量：A、B、C、D四等級。3、脫氧方法：沸騰鋼：脫氧不完全（鋼液往鋼錠中澆注時，會放出大量CO氣體，出現(xiàn)“沸騰”現(xiàn)象），用代號F表示；鎮(zhèn)靜鋼：完全脫氧，用Z表示，也可不標出；半鎮(zhèn)靜鋼：用b表示；特殊鎮(zhèn)靜鋼：用TZ表示。4、Q235-A：具有良好的塑性、韌性(rènxìnɡ)及加工工藝性，價格便宜，應用廣泛。精品資料2）優(yōu)質(yōuzhì)碳素鋼1、編號：08、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80等。2、鋼號數(shù)字：表示鋼中平均含碳量的萬分之幾。3、質量：含有害雜質元素較少，冶煉工藝嚴格，鋼材組織(zǔzhī)均勻，表面質量高，但成本較高。4、應用：08、10鋼常用作列管、設備接管、法蘭的墊片包皮；45鋼用作傳動軸、攪拌軸；60、65鋼制造彈簧；70、80鋼制造鋼絲繩。

精品資料第三節(jié)合金鋼一、分類與編號(biānhào)二、合金元素對鋼的影響精品資料在碳鋼中添加適量的一種或多種合金(héjīn)元素，得到或改善某些性能。一、分類與編號按合金(héjīn)元素總含量分：

合金(héjīn)含量<5%，低合金(héjīn)鋼合金(héjīn)含量5%-10%，中合金(héjīn)鋼合金(héjīn)含量>10%，高合金(héjīn)鋼精品資料按用途分：合金結構鋼調質(diàozhì)結構鋼、表面硬化鋼低碳馬氏體鋼、非調質(diàozhì)結構鋼合金工具鋼特殊性能鋼不銹鋼和耐熱鋼等

精品資料編號：1、漢字牌號，如35鉻鉬；2、用國際化學符號，如35CrMo，表示含碳量平均為萬分之三十五(或0.35%)，含Cr、Mo在1%左右；3、當平均質量分數(shù)≥1.5%、≥2.5%，≥3.5%時，在元素符號后面應標明(biāomíng)含量，可相應表示為2、3、4。如36Mn2Si。精品資料第五節(jié)化工設備材料(cáiliào)選擇一、材料(cáiliào)的物理、力學性能二、材料(cáiliào)的耐腐蝕性三、經(jīng)濟性四、設計標準精品資料從設備結構、制造工藝、使用條件和壽命等方面考慮(kǎolǜ)，而且還要從設備工作條件下材料的物理性能、力學性能、耐腐蝕性能及材料價格與來源、供應等方面綜合考慮(kǎolǜ)。精品資料一、材料的物理(wùlǐ)、力學性能方面一般中、低壓設備采用屈服極限為235到345MPa。直徑較大、壓力較高的情況，最好采用普通低合金鋼，強度級別宜用400MPa級以上。操作溫度超過(chāoguò)400℃時，還需考慮材料的蠕變強度和持久強度。精品資料二、材料(cáiliào)的耐腐蝕性某磷肥廠需設計一個40m3稀硫酸貯罐：可選灰鑄鐵、高硅鑄鐵、碳鋼、鉻鎳不銹鋼和碳鋼用瓷磚襯里等?；诣T鐵、高硅鑄鐵抗拉強度低、質脆，不能鑄造大型設備，故不宜采用。碳鋼的機械強度高、質韌，焊接性能好，但稀硫酸腐蝕嚴重，故也不能采用。不銹鋼價格比較貴，焊接加工要求較高，故盡量不采用。根據(jù)(gēnjù)比較，選用碳鋼做罐殼，其內襯非金屬較合適。精品資料三、材料(cáiliào)的經(jīng)濟性