资源简介

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　　正确选择和使用材料是化工容器与设备机械设计的基础及重要环节。本篇主要内容如下：
　　1. 详细介绍化工设备用材料的基础知识，其主脉络是讲述材料的性能（包括力学性能、物理性能、化学性能及加工工艺性能）、影响材料性能的因素（金属材料的组织、结构、化学成分等），以及通过改变金属材料的化学成分、进行热处理等方法和途径达到获得理想材料的目的。
　　2. 详细介绍我国最新金属材料标准，普通碳素钢、优质碳素钢和铸铁的牌号、性能及选用，以及化工设备应用最广泛的低合金钢和化工设备用的特种钢，如不锈钢、耐热钢、低温用钢等。
　　3. 简要介绍铝、铜、铅、钛及其合金，无机、有机非金属材料的种类及应用。
　　4. 简要讲述化工设备的腐蚀与防护措施 ,着重介绍氢腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀的机理及防腐措施。
　　通过本篇内容的学习，使大家初步学会正确合理地选用承压类化工容器和设备用材料。
第 1 篇　化工设备材料
　　1.1 概 述
　　1.2 材料的性能
　　1.3 金属材料的分类与牌号
　　1.4 碳钢与铸铁
　　1.5 低合金钢
　　1.6 有色金属材料
　　1.7 非金属材料
　　1.8 化工设备的腐蚀及防腐措施
　　1.9 化工设备材料的选择
3
金属材料的分类与牌号
1.3.1 分 类
1 . 黑色金属
　　黑色金属是对铁 、 铬和锰及其合金 ( 尤其是合金钢及钢铁 ) 的统称 。 三种金属都是冶炼钢铁的主要原料 。
1.3.1 分 类
(1) 生铁
　　生铁是碳含量 2.11%~6.67% 并含有非铁杂质较多的铁碳合金 。 生铁是高炉产品 , 按其用途分为炼钢生铁和铸造生铁两大类 。 习惯上炼钢生铁叫作生铁 , 铸造生铁简称铸铁 。铸造生铁又可分为白口铸铁 、 灰口铸铁 、 可锻铸铁 、 球墨铸铁和特种铸铁等品种 。 生铁按化学成分分为普通生铁和合金生铁 , 普通生铁是指不含其他合金元素的生铁 , 如炼钢生铁和铸造生铁 ; 合金生铁是指含有共生金属的铁矿石或通过加入其他成分的元素炼成含有多种合金元素的特种生铁 , 如锰铁 、 硅铁和铬铁等 。
1.3.1 分 类
(2) 钢
　　钢是碳含量小于 2.11% 的铁碳合金 ( 理论上一般把碳含量小于 2.11% 的铁碳合金称为钢 )。 为了保证其韧性和塑性 , 碳含量一般不超过 1.7%。 钢的主要元素除了铁 、 碳外 , 还有硅 、 锰 、 硫 、 磷等 。 钢的分类方法多种多样 , 主要分类方法有如下七种 :
　　① 按品质分类
　　普通钢 ( 磷含量 ≤0.040%, 硫含量 ≤0.040%)
　　优质钢 ( 磷 、 硫含量均 ≤0.035%)
　　高级优质钢 ( 磷含量 ≤0.030%, 硫含量 ≤0.040%)
　　特级优质钢 ( 磷含量 ≤0.025%, 硫含量 ≤0.020%)
1.3.1 分 类
　　② 按化学成分分类
　　碳素钢 : 低碳钢 ( 碳含量 ≤0.25%)、 中碳钢 ( 碳含量 0.25%~0.60%)、 高碳钢 ( 碳含量 >0.60%)
　　合金钢 : 低合金钢 ( 合金元素总含量 ≤5%)、 中合金钢 ( 合金元素总含量 5%~10%)、 高合金钢 ( 合金元素总含量 >10%)
1.3.1 分 类
　　③ 按成形方法分类
　　锻钢 、 铸钢 、 热轧钢 、 冷拉钢 。
1.3.1 分 类
　　④ 按金相组织分类
　　退火状态 : 亚共析钢 ( 铁素体 + 珠光体 )、 共析钢 ( 珠光体 )、 过共析钢 ( 珠光体 + 渗碳体 )、莱氏体钢 ( 珠光体 + 渗碳体 + 莱氏体 )
　　正火状态 : 珠光体钢 、 贝氏体钢 、 马氏体钢 、 奥氏体钢无相变或部分发生相变的
1.3.1 分 类
　　⑤ 按用途分类
　　建筑及工程用钢 : 普通碳素结构钢 、 低合金结构钢 、 钢筋钢
　　结构钢 : 调质结构钢 、 表面硬化结构钢 、 冷塑性成形用钢
　　工具钢 : 碳素工具钢 、 合金工具钢 、 高速工具钢
　　特殊性能钢 : 不锈耐酸钢 、 耐热钢 、 低温用钢 、 耐磨钢
　　专业用钢 : 桥梁用钢 、 锅炉压力容器用钢 、 船舶用钢
1.3.1 分 类
　　⑥ 综合分类
　　普通钢 : 碳素结构钢 、 低合金结构钢 、 特定用途普通结构钢
　　优质钢 : 结构钢 、 工具钢
1.3.1 分 类
　　⑦ 按冶炼方法分类
　　a .按炉种分类
　　　平炉钢 、 转炉钢 、 电炉钢
　　b .按脱氧程度和浇注制度分类
　　　沸腾钢 、 半镇静钢 、 镇静钢
1.3.1 分 类
2 . 有色金属
　　有色金属又称非铁金属 , 是指除黑色金属外的金属和合金 。 有色金属分类方法各种各样 , 按照比重来分 , 铝 、 镁 、 锂 、 钠 、 钾等的比重小于 4 . 5, 称作轻金属 ; 铜 、 锌 、 镍 、 汞 、 锡 、 铅等的比重大于 4 . 5, 称作重金属 。 金 、 银 、 铂 、 锇 、 铱等比较贵 , 称作贵金属 ; 镭 、 铀 、 钍 、 钋等具有放射性 , 称作放射性金属 ; 铌 、 钽 、 锆 、 镥 、 金 、 镭 、 铪 、 铀等因为地壳中含量较少 , 或者比较分散 ,故称为稀有金属 。
1.3.1 分 类
按合金成分分类 :
1.3.2 钢铁牌号及表示方法
1 . 牌号表示原则
　　钢铁产品牌号的表示 , 通常采用汉语拼音大写字母 、 化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法 。 为了便于国际交流和贸易 , 也可采用大写英文字母或国际惯例表示符号 。
1.3.2 钢铁牌号及表示方法
　　(1) 碳素结构钢和低合金结构钢
　　碳素结构钢和低合金结构钢的牌号通常由四部分组成 : 第一部分为前缀符号 + 强度值( 单位 :N/mm 2 或 MPa), 其中通用结构钢前缀符号为代表屈服强度的拼音字母 “Q”; 第二部分 ( 必要时 ) 为钢的质量等级 , 用英文字母 A、B、C、D、E、F… 表示 ; 第三部分 ( 必要时 ) 为脱氧方式表示符号 , 即沸腾钢 、 半镇静钢 、 镇静钢 、 特殊镇静钢分别用 “ F ” “ b ” “ Z ” “ TZ ” 表示 , 镇静钢 、 特殊镇静钢表示符号通常可以省略 ; 第四部分 ( 必要时 ) 为钢材产品用途 、 特性和工艺方法表示符号 , 见表 1 - 6。
1.3.2 钢铁牌号及表示方法
1.3.2 钢铁牌号及表示方法
　　(2) 合金结构钢和合金弹簧钢
　　合金结构钢牌号通常由四部分组成 : 第一部分以两位阿拉伯数字表示平均碳含量 ( 以万分之几计 )。 第二部分为合金元素含量 , 以化学元素符号① 及阿拉伯数字表示 。 平均含量小于 1.50% 时 , 牌号中仅标明元素 , 一般不标明含量 ; 平均含量为 1.50%~2.49%、2.50%~3.49%、3.50%~4.49%、4.50%~5.49%… 时 , 在合金元素后相应写成 2、3、4、5…。 第三部分为钢材冶金质量 , 即高级优质钢 、 特级优质钢分别以 “A”“E” 表示 , 优质钢不用字母表示 。第四部分 ( 必要时 ) 为钢材产品用途 、 特性和工艺方法表示符号 , 见表 1 - 6。
1.3.2 钢铁牌号及表示方法
　　(3) 不锈钢和耐热钢
　　不锈钢和耐热钢的牌号由碳含量和合金元素含量两部分组成 。
　　① 碳含量
　　用两位或三位阿拉伯数字表示最佳控制值 ( 以万分之几或十万分之几计 )。 具体表示方法如下 :
　　规定碳含量上限者 , 当碳含量上限不大于 0 . 10% 时 , 以其上限的 3/4 表示碳含量 ; 当碳含量上限大于 0 . 10% 时 , 以其上限的 4/5 表示碳含量 。 例如 , 碳含量上限为 0.08%, 其牌号中的碳含量以 06 表示 ; 碳含量上限为 0.20%, 其牌号中的碳含量以 16 表示 ; 碳含量上限为0.15%, 其牌号中的碳含量以 12 表示 。
1.3.2 钢铁牌号及表示方法
　　对超低碳不锈钢 ( 即碳含量不大于 0 . 030%), 用三位阿拉伯数字表示碳含量最佳控制值( 以十万分之几计 )。 例如 , 碳含量上限为 0 . 030% 时 , 其牌号中的碳含量以 022 表示 ; 碳含量上限为 0 . 020% 时 , 其牌号中的碳含量以 015 表示 。
　　规定上 、 下限者 , 以平均碳含量 ×100 表示 。 例如 , 碳含量为 0 . 16%~0 . 25% 时 , 其牌号中的碳含量以 20 表示 。
1.3.2 钢铁牌号及表示方法
　　② 合金元素含量
　　合金元素含量以化学元素符号及阿拉伯数字表示 , 表示方法同合金结构钢第二部分 。钢中有意加入的铌 、 钛 、 锆 、 氮等合金元素 , 虽然含量很低 , 也应在牌号中标出 。 例如 :碳含量不大于 0 . 08%, 铬含量为 18 . 00%~20 . 00%, 镍含量为 8 . 00%~11 . 00% 的不锈钢 , 牌号为 06Cr19Ni10。碳含量不大于 0 . 030%, 铬含量为 16 . 00%~19 . 00%, 钛含量为 0 . 10%~1 . 00% 的不锈钢 , 牌号为 022Cr18Ti。碳含量为 0 . 15%~0 . 25%, 铬含量为 14 . 00%~16 . 00%, 锰含量为 14 . 00%~16 . 00%,镍含量为 1 . 50%~3 . 00%, 氮含量为 0 . 15%~0 . 30% 的不锈钢 , 牌号为 20Cr15Mn15Ni2N。碳含量不大于 0 . 25%, 铬含量为 24 . 00%~26 . 00%, 镍含量为 19 . 00%~22 . 00% 的耐热钢 , 牌号为 20Cr25Ni20。
1.3.2 钢铁牌号及表示方法
2 . 钢号表示方法
1.3.2 钢铁牌号及表示方法
3 . 钢牌号新旧对照
1.3.2 钢铁牌号及表示方法
1.3.2 钢铁牌号及表示方法
4 . 铸铁 、 铸钢牌号表示方法

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