第8章化工设备常用金属与非金属材料-青岛科技大学机电工程VIP免费

第1页共9页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共9页第8章化工设备常用金属材料与非金属材料本章重点要讲解内容：（1）掌握金属的主要晶格结构及其特点。（2）掌握压力容器与化工设备常用金属材料的种类、牌号及主要性能（3）熟悉金属的腐蚀与防护。（4）了解金属热处理的种类及方法。第一节材料的性能材料的性能主要有：力学性能、物理性能、化学性能和加工性能等。1、力学性能该性能决定许用应力，主要的指标如：强度、硬度、弹性、塑性、韧性等。（1）强度设备的强度指的是构件抵抗外载荷而不破坏的能力。利如提升重物的钢丝绳，不允许被重物拉断。例如提升重物的钢丝绳，不允许被重物拉断。但在设计中，为了保证强度而盲目的加大结构尺寸是不合理的，因为会造成材料的极大浪费，增加运输及安装费用。常温强度指标：，屈服强度和抗拉(压)强度；蠕变极限σn疲劳极限σr。（2）硬度局部抵抗能力，是弹性、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=0.1HB（3）塑性（在第二章中已经详细讲过，在此让学生复习一下）（4）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30J/cm22、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。3、化学性能耐腐蚀性金属和合金对周围介质侵蚀的抵抗能力；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。第2页共9页第1页共9页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共9页4、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。第二节碳钢与铸铁1、铁碳合金“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。①一般含碳量0.02％～2％称为钢；②大于2％称为铸铁；③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。2、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；电子显微镜观察到金属原子各种规则排列，称为金属的晶体结构，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。图1金属的显微结构图2晶格结构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。图3石墨组织结构示意图（2）纯铁的同素异构转变体心立方晶格的纯铁称-Fe，面心立方晶格的铁称为-Fe。-Fe加热可变为-Fe，反之高温下的-Fe冷却可变为-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。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。第3页共9页第2页共9页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共9页固溶体：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。指得是碳原子挤到铁的晶格中间去，而又不破坏铁所具有的晶格结构。铁素体碳溶解在-Fe中形成固溶体称铁素体。-Fe原子间隙小，溶碳能力低（室温下0.006％），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。奥氏体碳溶解在-Fe铁中形成固溶体称奥氏体。-Fe原子间隙较大，碳的溶解度比-Fe中大得多，如在723℃时可溶解0.8％，在1147℃时可达最大值2.06％。奥氏体组织是在-Fe发生同素异构转变时产生的。由于奥氏体有较大溶解度，故塑性、韧性较好，且无磁性。渗碳体碳和铁形成一种化合物（Fe3C）称渗碳体。熔点约1600℃，硬度高，塑性几乎等于零。铁碳合金含碳量小于2％时，其组织是在铁素体中散布着渗碳体，是碳素钢。含碳量大于2％时，部分碳以石墨形式存在，称铸铁。抗拉强度和塑性都比碳钢低。但铸铁具有一定消震能力。奥氏体铁素体...