第二章 环境工程设备材料

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1、第二章 环境工程设备材料第一节 材料的基本性能一：化学性能一：化学性能1四：加工工艺性能四：加工工艺性能4三：机械性能三：机械性能3二：物理性能二：物理性能2一：化学性能 材料的化学性能是指材料在所处介质中的化学稳定性，即材料是否会与周围介质发生化学或电化学作用而引起腐蚀。材料对周围介质侵蚀的抵抗能力称为耐腐蚀性。在高温下，钢铁不仅与自由氧发生氧化腐蚀，使钢铁表面形成结构疏松容易剥落的FeO氧化皮，还会与水蒸气、二氧化碳，二氧化硫等气体产生高温氧化与脱碳作用，使钢的力学性能下降，特别是降低材料表面硬度和疲劳强度。二、物理性能 材料的物理性能有材料的物理性能有密度、熔点、比热密度、熔点、比热容、

2、热导率、线膨胀系数、导电性、磁性容、热导率、线膨胀系数、导电性、磁性等。等。三：机械行能 材料的机械性能亦称为力学性能，材料在外力作用下抵抗变形或破坏的能力，如强度、硬度、弹性、塑性、韧性等。这些性能是化工设备设计中材料选择及计算时决定许用应力的依据。1、强度2、硬度3、韧性4、塑性5、疲劳强度6、断裂韧性三：加工工艺性能 金属和合金的加工工艺性能是指铸造性能、锻造性金属和合金的加工工艺性能是指铸造性能、锻造性能、焊接性能和切削加工性能。能、焊接性能和切削加工性能。1、铸造性能、铸造性能 是指液体金属的流动性和凝固过程中的收缩和偏析是指液体金属的流动性和凝固过程中的收缩和偏析倾向。倾向。2、压

3、力加工性能、压力加工性能是使材料产生塑性变形的加工方法，包括轧制、挤压、是使材料产生塑性变形的加工方法，包括轧制、挤压、拉拔、锻压和冲压加工。拉拔、锻压和冲压加工。3、焊接性能、焊接性能4、切削加工性能、切削加工性能5、热处理性能、热处理性能第二节 铸铁与碳钢一、铸铁 含碳量含碳量2%以上，含有以上，含有 S、 P、 Si、 Mn等杂质。等杂质。脆性材料，抗拉强度较低，但脆性材料，抗拉强度较低，但有良好的铸造性、耐磨性、减振性及有良好的铸造性、耐磨性、减振性及切削加工性。切削加工性。在一些介质在一些介质(浓硫酸、醋酸、盐浓硫酸、醋酸、盐溶液、有机溶剂等溶液、有机溶剂等)中有相当好的耐中有相当好

4、的耐腐蚀性能。腐蚀性能。铸铁可分为灰铸铁、可锻铸铁、铸铁可分为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁和特殊性能铸铁球墨铸铁、蠕墨铸铁和特殊性能铸铁等。等。 1. 灰铸铁灰铸铁含碳含碳2.7%4.0%，片状石墨形式，断面暗灰，片状石墨形式，断面暗灰色。色。有优良的铸造性、减振性能，用于支架、阀体、有优良的铸造性、减振性能，用于支架、阀体、泵体、机座、管路附件等。泵体、机座、管路附件等。在化工生产中可做烧碱生产中的熬碱锅、联碱在化工生产中可做烧碱生产中的熬碱锅、联碱生产中的碳化塔及淡盐水泵等。生产中的碳化塔及淡盐水泵等。编号：编号：HT200，HT灰铸铁，灰铸铁，200抗拉抗拉强度强度s sb值，值

5、，MPa。常用灰铸铁牌号有常用灰铸铁牌号有HT100、 HT150、 HT200、 HT250、 HT300、 HT350。2. 球墨铸铁球墨铸铁石墨呈球形，简称球铁。在强度、塑性和韧性石墨呈球形，简称球铁。在强度、塑性和韧性方面大大超过灰铸铁，甚至接近钢材。方面大大超过灰铸铁，甚至接近钢材。编号：编号：QT400-18， QT球墨铸铁，球墨铸铁， 400 抗拉强度抗拉强度s sb值，值，MPa ，18延伸率延伸率d d=18%。 3. 高硅铸铁高硅铸铁有高的耐蚀性能有高的耐蚀性能，含硅量增加，耐蚀性增加。，含硅量增加，耐蚀性增加。强度低、脆性大、内应力大，易于脆裂强度低、脆性大、内应力大，易

6、于脆裂热导率小，线膨胀系数大，不适于制造温差较热导率小，线膨胀系数大，不适于制造温差较大的设备，否则容易产生裂纹。大的设备，否则容易产生裂纹。常用于各种耐酸泵、冷却排管和热交换器常用于各种耐酸泵、冷却排管和热交换器牌号有：牌号有：STSi11Cu2CrR、STSi15R、STSi15Mo3R等。等。高硅铸铁二、碳钢的分类（一）碳钢的分类（一）碳钢的分类1、按冶炼性质分类：、按冶炼性质分类： 在钢铁的冶炼中，钢液在熔炼末期需要脱氧，在钢铁的冶炼中，钢液在熔炼末期需要脱氧，根据钢的脱氧程度，可将钢锭分为沸腾钢、镇静根据钢的脱氧程度，可将钢锭分为沸腾钢、镇静钢、半镇静钢。钢、半镇静钢。2、按含碳量分

7、类、按含碳量分类3、按质量分类、按质量分类4、按用途分类：、按用途分类：碳素结构钢碳素结构钢:主要用于制造各种工程构建和及其零主要用于制造各种工程构建和及其零 件。件。碳素工具钢：主要用于制造各种刀具、量具、模碳素工具钢：主要用于制造各种刀具、量具、模具、具、（二）碳钢的编号和用途（二）碳钢的编号和用途1、普通碳素钢、普通碳素钢编号：编号：Q235-A，Q235屈服强度及数值屈服强度及数值（MPa）A质量等级，质量等级，有有A，B，C，D四级。四级。脱氧方法有脱氧方法有F，b，Z，TZ。其中。其中Z镇静钢，在编号中忽略镇静钢，在编号中忽略化工压力容器一般选用镇静钢。化工压力容器一般选用镇静钢。

8、 普通碳素钢有普通碳素钢有 Q195、 Q215、 Q235、 Q255及及 Q275五个钢种。五个钢种。2、优质碳素钢、优质碳素钢S0.03%0.045% ；P0.04%08、10、15、20、25、30、35、40、45、50、80等。等。即平均含碳量为万分之几。即平均含碳量为万分之几。45号号钢中含碳量平均为钢中含碳量平均为0.45%(0.42%0.50%)。优质低碳钢（含优质低碳钢（含C0.25%），如），如08、10、 15、20、25；塑性好，焊接性能好，用；塑性好，焊接性能好，用于壳体、接管等。于壳体、接管等。优质中碳钢（含优质中碳钢（含C量量0.3%0.60%）,如如30、35

9、、40、45、50与与55； 45号钢，用于搅号钢，用于搅拌轴、齿轮等传动零件。拌轴、齿轮等传动零件。优质高碳钢（含优质高碳钢（含C0.6%），如），如60、65、70、80。60、65钢主要用来制造弹簧，钢主要用来制造弹簧，70、80钢用来制造钢丝绳等。钢用来制造钢丝绳等。3、高级优质碳素钢、高级优质碳素钢S0.02%0.03%； P0.025%，均，均0.03%。它的表示方法是在优质钢号后面加一它的表示方法是在优质钢号后面加一个个A字，如字，如20A。高级优质碳素高级优质碳素钢钢三：常存杂质元素对钢材性能的影响三：常存杂质元素对钢材性能的影响碳钢中的杂质元素有：碳钢中的杂质元素有： 硫、磷

10、、锰、硅、氧、氮、氢等硫、磷、锰、硅、氧、氮、氢等1）硅硅:脱氧剂。有益元素脱氧剂。有益元素。硅与硅与FeO能结成密度较小的硅酸盐炉渣能结成密度较小的硅酸盐炉渣而被除去。而被除去。硅在钢中溶于铁素体内使强度、硬度增硅在钢中溶于铁素体内使强度、硬度增加，塑性、韧性降低。加，塑性、韧性降低。镇静钢中的含硅量常在镇静钢中的含硅量常在0.1%0.37%，沸腾钢中只含有沸腾钢中只含有0.03%0.07%。由于钢中硅含量一般不超过由于钢中硅含量一般不超过0.5%，对，对钢性能影响不大。钢性能影响不大。2 2）氮）氮长时间放置或在长时间放置或在200200300300加热，氮以氮加热，氮以氮化物的形式析出，

11、硬度、强度提高，塑性下降。化物的形式析出，硬度、强度提高，塑性下降。3 3）锰）锰: :脱氧剂，有益元素。脱氧剂，有益元素。MnS(1600) MnS(1600) ，部分消除硫的有害作用。，部分消除硫的有害作用。锰具有很好的脱氧能力，与锰具有很好的脱氧能力，与FeFe成为成为MnMn进入炉渣，从而改善钢的品质，特别是可以降低进入炉渣，从而改善钢的品质，特别是可以降低脆性，提高强度和硬度。脆性，提高强度和硬度。在在0.5%0.5%0.8%0.8%以下时，看成是常存杂质。以下时，看成是常存杂质。优质碳素结构钢中，正常含锰量是优质碳素结构钢中，正常含锰量是0.5%0.5%0.8%0.8%；高锰结构钢