化工机械基础ppt课件.ppt

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1、化工设备材料第一节概述根据物料与适宜工作条件选材物料腐蚀性：铸铁抗硫化氢压力与温度蠕变、氢腐蚀、低温脆性等2021/7/281第二节材料的性能力学性能、物理性能、化学性能和加工性能一、力学性能决定许用应力强度、硬度、弹性、塑性、韧性等2021/7/2821、强度是指材料抵抗外加载荷而不致失效破坏的能力按所抵抗外力作用的形式可分为：抵抗外力的静强度抵抗冲击外力的冲击强度抵抗交变外力的疲劳强度2021/7/283按环境温度可分为：常温下抵抗外力的常温强度高温下抵抗外力的高温强度低温下抵抗外力的低温强度2021/7/284常温强度指标：屈服强度和抗拉(压

2、)强度屈强比适当蠕变极限σn疲劳极限σr,σr=σmin/σmax,应力循环系数或应力比σ-1,以106-107次不被破坏的应力2021/7/2852、硬度局部抵抗能力弹性、强度与塑性的综合性能指标压入硬度：布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRC、HRB)和维氏硬度(HV)低碳钢σb=0.36HB高碳钢σb=0.34HB灰铸铁σb=0.1HB2021/7/2863、塑性延伸率δ断面收缩率ψ化工设备材料一般要求δ5=10%-20%2021/7/2874、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30

3、J/cm22021/7/288二、物理性能密度、熔点、比热容、热导率、线膨胀系数、导电性、磁性、弹性模量与泊松比等。2021/7/289三、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2021/7/2810四、加工工艺性能1、可铸性：收缩与偏析2、可锻性3、焊接性4、可切削加工性2021/7/2811第三节碳钢与铸铁“铁碳合金”由95％以上铁和0.05％～4％碳及1％左右杂质元素所组成合金一般含碳量0.02％～2％称为钢；大于2％称为铸铁；当含碳量小于0.02％时称纯铁(工业纯铁)；

4、含碳量大于4.3％的铸铁极脆2021/7/2812一、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2021/7/2813电子显微镜观察到金属原子各种规则排列，称金属的晶体结构，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。2021/7/2814铸铁一般碳以石墨形式存在，有不同的组织形貌。球墨铸铁强度最高；细片状石墨次之；粗片状石墨最差。2021/7/28152、纯铁的同素异构转变体心立方晶格的纯铁称a-Fe，面心立方晶格的铁称为g-Fe。a-Fe加热可变为g-

5、Fe，反之高温下的g-Fe冷却可变为a-Fe。在固态下晶体构造随温度发生变化的现象，称“同素异构转变”。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。2021/7/28163、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。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这三种不同的存在形式，形成了不同的碳钢组织。2021/7/2817二、铁碳合金状态图2021/7/2818三、钢的热处理钢、铁固态下加热、保温和不同的冷却方式，改变金相组织以满足所要求的物理

6、、化学与力学性能，称为热处理。普通热处理：退火、正火、淬火、回火表面热处理：表面淬火、化学热处理2021/7/2819四、碳钢1、常存杂质元素对钢材性能的影响硫、磷、锰、硅、氧、氮、氢等（1）硫有害元素。FeS和Fe形成低熔点(985℃)化合物。钢材热加工1150～1200℃，过早熔化而导致工件开裂，称“热脆”。高级优质钢：S＜0.02%～0.03%；优质钢：S＜0.03%～0.045%；普通钢：S＜0.055%～0.7%以下。2021/7/2820（2）磷有害元素。虽能使强度、硬度增高，但塑性、冲击韧性显著降低。特别是在低温时，使钢材显著变脆，称

7、“冷脆”。使冷加工及焊接性变坏，高级优质钢：P＜0.025%；优质钢：P＜0.04%；普通钢：P＜0.085%。2021/7/2821（3）锰脱氧剂。有益元素。MnS(1600℃)，部分消除硫的有害作用。锰具有很好的脱氧能力，与FeO成为MnO进入炉渣，从而改善钢的品质，特别是降低脆性，提高强度和硬度。在0.5%～0.8%以下时看成常存杂质。优质碳素结构钢中，正常含锰量是0.5%～0.8%；高锰结构钢可达0.7%～1.2%。2021/7/2822（4）硅脱氧剂。有益的元素。硅与FeO能结成密度较小的硅酸盐炉渣而被除去。硅在钢中溶于铁素体内使强度、硬

8、度增加，塑性、韧性降低。镇静钢中的含硅量常在0.1%～0.37%，沸腾钢中只含有0.03%～0.07%。由于钢中硅含量一般