工程材料过控7黑色金属及其选用.pptx
合集下载
工程材料-过控-7-黑色金属及其选用
碳素钢
含碳量较低的钢，具有良好的塑性和韧性，主要用于制造钢筋、钢板、 钢管等建筑和工程结构件。
合金钢
在碳素钢的基础上添加一种或多种合金元素，具有更高的强度、硬度、 耐磨性和耐腐蚀性，主要用于制造机械零件、轴承、齿轮等。
不锈钢
含有铬、镍等合金元素，具有优异的耐腐蚀性和美观性，主要用于制 造厨具、餐具、医疗器械等。
工程材料-过控-7-黑色 金属及其选用
目录
• 黑色金属概述 • 钢铁材料 • 有色金属材料 • 黑色金属选用原则与方法 • 黑色金属加工处理技术 • 黑色金属性能评价与试验方法 • 总结与展望
目录
• 黑色金属概述 • 钢铁材料 • 有色金属材料 • 黑色金属选用原则与方法 • 黑色金属加工处理技术 • 黑色金属性能评价与试验方法 • 总结与展望
特种铸造
包括熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造等，适用于生产形状复杂、 精度要求高的铸件。
锻造技术
自由锻造
利用冲击力或压力使金属坯料在上下砧铁间 变形，以获得所需形状和尺寸的锻件。
模型锻造
将金属坯料放入锻模内，施加冲击力或压力 使金属变形，从而获得与模膛形状相符的锻 件。
锻造技术
自由锻造
利用冲击力或压力使金属坯料在上下砧铁间 变形，以获得所需形状和尺寸的锻件。
应用领域与前景
应用领域
黑色金属在建筑、机械、汽车等领域有着广泛的应用。例如，建筑结构用钢、桥梁用钢、石油天然气管道用钢等 都是重要的应用领域。此外，黑色金属还用于制造各种机械零件、汽车零部件、船舶和航空航天器等。
前景
随着科技的不断发展，黑色金属的应用领域将继续扩大。例如，高性能钢铁材料、轻量化合金材料、耐腐蚀材料 等新型黑色金属材料将不断涌现，为工业领域的发展提供新的动力。同时，随着环保意识的提高和资源的日益紧 缺，黑色金属的绿色制造和循环利用将成为未来发展的重要方向。
含碳量较低的钢，具有良好的塑性和韧性，主要用于制造钢筋、钢板、 钢管等建筑和工程结构件。
合金钢
在碳素钢的基础上添加一种或多种合金元素，具有更高的强度、硬度、 耐磨性和耐腐蚀性，主要用于制造机械零件、轴承、齿轮等。
不锈钢
含有铬、镍等合金元素，具有优异的耐腐蚀性和美观性，主要用于制 造厨具、餐具、医疗器械等。
工程材料-过控-7-黑色 金属及其选用
目录
• 黑色金属概述 • 钢铁材料 • 有色金属材料 • 黑色金属选用原则与方法 • 黑色金属加工处理技术 • 黑色金属性能评价与试验方法 • 总结与展望
目录
• 黑色金属概述 • 钢铁材料 • 有色金属材料 • 黑色金属选用原则与方法 • 黑色金属加工处理技术 • 黑色金属性能评价与试验方法 • 总结与展望
特种铸造
包括熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造等，适用于生产形状复杂、 精度要求高的铸件。
锻造技术
自由锻造
利用冲击力或压力使金属坯料在上下砧铁间 变形，以获得所需形状和尺寸的锻件。
模型锻造
将金属坯料放入锻模内，施加冲击力或压力 使金属变形，从而获得与模膛形状相符的锻 件。
锻造技术
自由锻造
利用冲击力或压力使金属坯料在上下砧铁间 变形，以获得所需形状和尺寸的锻件。
应用领域与前景
应用领域
黑色金属在建筑、机械、汽车等领域有着广泛的应用。例如，建筑结构用钢、桥梁用钢、石油天然气管道用钢等 都是重要的应用领域。此外，黑色金属还用于制造各种机械零件、汽车零部件、船舶和航空航天器等。
前景
随着科技的不断发展，黑色金属的应用领域将继续扩大。例如，高性能钢铁材料、轻量化合金材料、耐腐蚀材料 等新型黑色金属材料将不断涌现，为工业领域的发展提供新的动力。同时，随着环保意识的提高和资源的日益紧 缺，黑色金属的绿色制造和循环利用将成为未来发展的重要方向。
金属材料的分类及应用PPT课件
第19页/共24页
常用金属 铜及其合金
• 普通黄铜 • 普通黄铜是指铜与锌的二元合金。普通黄铜含锌量在0一50％范
围内，含锌量再高，则性能很脆而不宜使用。普通黄铜具有良好力 学性能，易加工成形，并且对大气、海水具有相当好的抗蚀能力。 • 另外它还具有价格低廉、色泽美观等优点。 • 普通黄铜分为单相普通黄铜和双相普通黄铜。 • 编号：H＋铜的质量百分数；H80、H70……
钛合金与人 体有很好的 “相容性”， 因此可用来制 造人造骨
第22页/共24页
“鸟巢”采用了当今先进的建筑 科技,其中钢结构是世界上独一无 二的。 “鸟巢”钢结构总重4.2万 吨，最大跨度343米，而且结构相 当复杂，在设计中采用了高强度 的Q460钢材. “鸟巢”结构设计 奇特新颖，而这次搭建它的钢结 构的Q460也有很多独到之处： Q460是一种低合金高强度钢，它 在受力强度达到460兆帕时才会发 生塑性变形，这个强度要比一般 钢材大，因此生产难度很大。现 在具有知识产权的国产Q460钢材， 撑起“鸟巢”的铁骨钢筋。
第1页/共24页
金属 材料
机械工 程材料
黑色金属 有色金属
铸铁 钢 合金钢 铝合金 铜合金 其他有色合金
无机非金属材料 陶瓷
非金属 材料
有机材料
塑料 橡胶 合成纤维
第2页/共24页
常用金属 分类
通常人们根据金属的颜色和性质等特征，将金属分成两大类: 黑色金属和有色金属。
黑色金属主要指铁、锰、铬及其合金，如钢、生铁、铁合金、 铸铁等。黑色金属以外的金属称为有色金属。
第23页/共24页
感谢您的观看。
第24页/共24页
第5页/共24页
常用金属 常用的金属材料
1、钢（含碳量2%以下） 2、铸铁（含碳量2%以上，工业铸铁2%-4%） 3、铝及铝合金 4、铜及铜合金
常用金属 铜及其合金
• 普通黄铜 • 普通黄铜是指铜与锌的二元合金。普通黄铜含锌量在0一50％范
围内，含锌量再高，则性能很脆而不宜使用。普通黄铜具有良好力 学性能，易加工成形，并且对大气、海水具有相当好的抗蚀能力。 • 另外它还具有价格低廉、色泽美观等优点。 • 普通黄铜分为单相普通黄铜和双相普通黄铜。 • 编号：H＋铜的质量百分数；H80、H70……
钛合金与人 体有很好的 “相容性”， 因此可用来制 造人造骨
第22页/共24页
“鸟巢”采用了当今先进的建筑 科技,其中钢结构是世界上独一无 二的。 “鸟巢”钢结构总重4.2万 吨，最大跨度343米，而且结构相 当复杂，在设计中采用了高强度 的Q460钢材. “鸟巢”结构设计 奇特新颖，而这次搭建它的钢结 构的Q460也有很多独到之处： Q460是一种低合金高强度钢，它 在受力强度达到460兆帕时才会发 生塑性变形，这个强度要比一般 钢材大，因此生产难度很大。现 在具有知识产权的国产Q460钢材， 撑起“鸟巢”的铁骨钢筋。
第1页/共24页
金属 材料
机械工 程材料
黑色金属 有色金属
铸铁 钢 合金钢 铝合金 铜合金 其他有色合金
无机非金属材料 陶瓷
非金属 材料
有机材料
塑料 橡胶 合成纤维
第2页/共24页
常用金属 分类
通常人们根据金属的颜色和性质等特征，将金属分成两大类: 黑色金属和有色金属。
黑色金属主要指铁、锰、铬及其合金，如钢、生铁、铁合金、 铸铁等。黑色金属以外的金属称为有色金属。
第23页/共24页
感谢您的观看。
第24页/共24页
第5页/共24页
常用金属 常用的金属材料
1、钢（含碳量2%以下） 2、铸铁（含碳量2%以上，工业铸铁2%-4%） 3、铝及铝合金 4、铜及铜合金
黑色金属及其选用优秀PPT完整PPT
不锈钢刀
医疗器械
2、铁素体不锈钢 典型钢号如0Cr13、
1Cr17等。 ⑴ 成分：高铬低碳
1Cr17削片刀
铁素体不锈钢水加热器
⑵ 无α↔γ相变，不能 进行热处理强化。
⑶ 组织：单相铁素体
⑷ 性能特点 耐酸蚀，抗氧化能力强，塑性好。但有脆化倾向：
① 475℃脆化：加热到450~550℃停留，产生脆化.
热处理: 淬加火+高T温回i、火 Nb则先于Cr与C形成不易溶于奥氏体的碳化
典型钢号如0Cr13、1Cr17等。
物, 避免晶界贫Cr。 典型钢号如0Cr13、1Cr17等。
表: M回+颗粒状碳化物+A’心: M回+F ⑵ 3Cr13、4Cr13 热处理: 淬火+高温回火 大型化工储罐(304) ⑷ 用途：600℃以下的锅炉零件,压力容器，热交换器等。 V:提高耐磨性、热硬性 锅炉安全泄压阀(2Cr13) 2、Cr：是提高耐蚀性的主要元素 金属的腐蚀分化学腐蚀和电化学腐蚀。
黑色金属及其选用
一、不锈钢
在腐蚀介质中具有耐 蚀性能的钢。
㈠ 金属的腐蚀 金属的腐蚀分化学腐
蚀和电化学腐蚀。
的 化 裂解管内
腐工 蚀管
道
壁的高温 腐蚀减薄
化学腐蚀是指金属在非电解质中的腐蚀。 电化学腐蚀是指金属在电解质溶液中的腐蚀，是有
电流参与作用的腐蚀。
㈡ 不锈钢中合金元素的作用 1、低碳：碳高，则降低耐蚀性。 2、Cr：是提高耐蚀性的主要元素 ① 形成稳定致密的Cr2O3氧化膜. ② Cr含量大于13%时，形成单相
奥氏体不锈钢晶界的Cr23C6析出 晶间腐蚀
消火栓
晶间腐 蚀破坏
304不锈钢
齿轮架
医疗器械
2、铁素体不锈钢 典型钢号如0Cr13、
1Cr17等。 ⑴ 成分：高铬低碳
1Cr17削片刀
铁素体不锈钢水加热器
⑵ 无α↔γ相变，不能 进行热处理强化。
⑶ 组织：单相铁素体
⑷ 性能特点 耐酸蚀，抗氧化能力强，塑性好。但有脆化倾向：
① 475℃脆化：加热到450~550℃停留，产生脆化.
热处理: 淬加火+高T温回i、火 Nb则先于Cr与C形成不易溶于奥氏体的碳化
典型钢号如0Cr13、1Cr17等。
物, 避免晶界贫Cr。 典型钢号如0Cr13、1Cr17等。
表: M回+颗粒状碳化物+A’心: M回+F ⑵ 3Cr13、4Cr13 热处理: 淬火+高温回火 大型化工储罐(304) ⑷ 用途：600℃以下的锅炉零件,压力容器，热交换器等。 V:提高耐磨性、热硬性 锅炉安全泄压阀(2Cr13) 2、Cr：是提高耐蚀性的主要元素 金属的腐蚀分化学腐蚀和电化学腐蚀。
黑色金属及其选用
一、不锈钢
在腐蚀介质中具有耐 蚀性能的钢。
㈠ 金属的腐蚀 金属的腐蚀分化学腐
蚀和电化学腐蚀。
的 化 裂解管内
腐工 蚀管
道
壁的高温 腐蚀减薄
化学腐蚀是指金属在非电解质中的腐蚀。 电化学腐蚀是指金属在电解质溶液中的腐蚀，是有
电流参与作用的腐蚀。
㈡ 不锈钢中合金元素的作用 1、低碳：碳高，则降低耐蚀性。 2、Cr：是提高耐蚀性的主要元素 ① 形成稳定致密的Cr2O3氧化膜. ② Cr含量大于13%时，形成单相
奥氏体不锈钢晶界的Cr23C6析出 晶间腐蚀
消火栓
晶间腐 蚀破坏
304不锈钢
齿轮架
金属材料介绍 ppt课件
PPT课件
99
有色金属的分类
重金属 一般密度在4.5g/cm3以上，如铜、铅、锌等；
铜
铅
PPT课件
锌
100
铜及铜合金焊接主要采用气焊、惰性气 体保护焊、埋弧焊、钎焊等方法。铜及铜合 金导热性能好，所以焊接前一般应先预热， 并采用大量能量焊接。气焊时，紫铜采用中 性焰或弱碳性化焰，黄铜则采用弱氧化焰， 以防止锌的蒸发。
彩色不锈钢板具有抗腐蚀性强、机械性能较高、彩色面层 经久不褪色、色泽随光照角度不同会产生色调变幻等特点， 而且彩色面层能耐200℃的温度，耐盐雾腐蚀性能比一般 不锈钢好，耐磨和耐刻划性能相当于箔层涂金的性能。当 弯曲90℃时，彩色层不会损坏。 彩色不锈钢板可用作厅堂墙板、天花板、电梯厢板、车箱 板、建筑装潢、招牌等装饰之用。采用彩色不锈钢板装饰 墙面，不仅坚固耐用，美观新颖，而且具有强烈的时代感。
不锈钢制品在建筑上可用做屋面、幕墙、门、窗、内 外墙饰面、栏杆扶手等。目前，不锈钢包柱被广泛用 于大型商场、宾馆和餐馆的入口、门厅、中厅等处， 在通高大厅和四季厅之中，也常被采用。这是由于不 锈钢包柱不仅是一种新颖的具有很高观赏价值的建筑 装饰手段，而且，由于其镜面反射作用，可取得与周 围环境中的各种色彩、景物交相辉映的效果。同时， 在灯光的配合下，还可形成晶莹明亮的高光部分，从 而有助于在这些共享空间中，形成空间环境中的兴趣 中心，对空间环境的效果起到强化、点缀和烘托的作 用。
PPT课件
29
PPT课件
30
（4 ）不锈钢
（一）不锈钢的基本知识 1、定义
不锈钢是加铬元素为主并加其他元素的、具有优良不锈蚀牲 的合金钢，铬含量越高，钢的抗腐蚀性越好。通常铬含量为 12%以上，除铬外，不锈钢中还含有锰Mn、钛Ti、镍Ni、硅Si 等元素，这些元素都能影响不锈钢的强度、塑性、韧性和耐 蚀性。 不锈钢的耐腐蚀原理，是由于铬的性质比铁活泼，在不锈钢 中，铬首先与环境中的氧化合，生成一层与钢基材牢固结合 的致密氧化膜层，称作钝化膜，它能使合金钢得到保护，不 致锈蚀。
黑色金属材料基础知识
10
总结与展望
主要内容与回顾
黑色金属材料的种类和特性
01
介绍了铁、钢等常见黑色金属材料的基本种类、物理和化学特
性。
生产工艺与流程
02
概述了黑色金属材料的主要生产工艺，包括冶炼、轧制、热处
理等关键流程。
应用领域及市场需求
03
分析了黑色金属材料在建筑、机械、交通等领域的应用，以及
当前市场需求和发展趋势。
黑色金属材料具有优异的导电性、导 热性和磁性等物理性能，被广泛应用 于电气、电子、通讯等领域。
了解和掌握黑色金属材料的基础知识 ，有助于推动新材料的研究和开发， 促进产业升级和技术创新。
02
黑色金属材料概述
定义与分类
定义
黑色金属材料是指铁和以铁为基 的合金材料，是金属材料的一类 ，主要包括钢、铸铁和铁合金。
连铸
将钢水连续浇铸成一定形状的铸坯。
炼铁
将铁矿石还原成铁水，去除杂质 。
电炉炼钢
利用电能加热废钢等原料，使 其熔化并精炼成钢水。
轧制
将铸坯加热后通过轧机轧制成 所需形状的钢材。
钢的性能与应用
性能
钢具有良好的强度、韧性、可塑性和焊接性。不同类型的钢具有不同的性能特点，如碳 素钢易于加工和热处理，合金钢具有高强度和耐磨性，不锈钢具有优异的耐腐蚀性能。
应用
钢是工业领域应用最广泛的金属材料之一。在建筑、桥梁、道路、车辆、船舶、机械制造、 石油化工等领域都有广泛应用。例如，建筑结构用钢要求具有良好的承载能力和抗震性能； 汽车用钢要求具有高强度、轻量化和良好的耐腐蚀性能；石油化工用钢则要求具有耐高温、 高压和腐蚀的性能。
05
铸铁的基础知识
铸铁的组成与分类
第七章 黑色金属及其选用
压力容器，尤其中低压的薄壁容器常用低碳钢作结构材料， 其含碳量≤0.25％。
a．普通低碳钢
Q235-A· F 屈服点为235MPa的普通低碳沸腾钢，钢板质量等级为A级； 只提供拉伸试验的σs 、σb和δ值，不用作冲击试验。 Q235-A、Q235-B及Q235-C 屈服点为235MPa的普通低碳镇静钢，钢板质量等级分别为A、 B、C； 需提供拉伸试验的σs 、σb和δ值，此外，B级和C级钢板分别要 作常温冲击试验及0℃冲击试验，都需保证AKv不小于27J。
获得细小的铁素体晶粒，同时还起到析出沉淀强化的作用，
钢材的强度和韧性得以提高，并改进焊接性能。
其他辅助元素
钼能显著提高强度、提高高温抗蠕变及抗氢腐蚀能力，在 提高低合金钢热强性上比其他任何元素都有效。 镍除了能溶于铁素体起固溶强化作用，最重要的是在低合 金含量范围内对钢材的塑性和韧性都有良好的作用。
(2)焊接性能的保证
a．正确设计焊接接头的型式 主要根据焊接件的结构、型式、 厚度、对强度的要求以及施工条件等情况决定。
b．选择成熟、完善的焊接方法
手工电弧焊和埋弧自动焊由于分别采用了气一渣联合保护和 渣保护，合金元素烧损较少，焊缝中气体含量及杂质元素较 少，故焊缝金属的性能也较好。 手工钨极氩弧焊由于采用了氩气保护，在气体保护效果良好
大，则该种材料对缺口敏感性低，构件不容易发生低应力 脆断。
④ 良好的材料组织和组织稳定性。组织均匀、晶粒
细化、尽可能少的组织缺陷，在长期使用时组织稳定，这
是压力容器材料保证使用寿命的前提。
⑤ 良好的加工工艺性能和焊接性能。
7.1.3 压力容器材料焊接性能的保证
【精品课件】黑色金属冶金技术
l 当铁矿石含铁量过低，就需要将它们粉碎(0.074－0.044mm)，然
后富选成含铁高的精矿粉，一般精矿粉的含铁量在63%-68%之间。
由于高炉炼铁需要气流通畅，所以只能加入块矿，精矿粉要通过
烧结的办法制成烧结矿或通过球团的办法焙烧成球团矿。烧结矿
和球团矿统称人造富矿。
PPT文档演模板
【精品课件】黑色金属冶金技术
品种继续增多，钢的性能和品质有大幅度提高。为什么非常古老
的钢铁有这样强的生命力呢？这首先决定于钢铁的基体特性。
PPT文档演模板
【精品课件】黑色金属冶金技术
l 铁是元素周期表上第26位元素，原子量为55.85，在大气压下 于1534℃熔化，2740℃气化。固态铁的密度是7870Kg/m3。
l 高纯度的铁是很柔软的，没有多少使用价值。但当纯铁中含 有一定量的碳后，就变成我们在各方面使用的钢铁了。
表1-1 钢和生铁中主要元素的含量（%）
元素 碳（C) 硅(Si) 锰(Mn) 磷（P） 硫（S）
生铁 >2
0.2-2.0 0.2-2.5 <0.5
<0.7
钢
<2
0.01-0.3 0.3-0.8 <0.05 <0.05
•生铁含碳量高，其性质硬而脆，不能锻造，它主要用于铸造电动机外壳，
变速箱壳体，机床体与支架以及其它机械零件。在世界各国铁产量中，大
•铁合金 •球墨铸铁
•图1-1 钢铁的分
类
【精品课件】黑色金属冶金技术
第二章 钢铁的冶炼
l 2.1 钢铁的冶炼历史 l 2.2 铁的生产工艺 l 2.3 钢的生产工艺
PPT文档演模板
【精品课件】黑色金属冶金技术
2.1 钢铁的冶炼历史
第7章 黑色金属及其选用
合金化特点
¾V、Ti、Nb (＜0.1%)等微合金元素：细小碳 化物、或碳氮化物，有利于获得细小的铁素体 晶粒，起析出沉淀强化的作用，强度和韧性增 加，改进焊接性能
¾Mo: 显著提高强度、高温抗蠕变及抗氢腐蚀 能力增强、提高热强性效果显著，但是，单独 加Mo容易发生石墨化倾向，Mo(与Cr同时加)， 可以防止石墨化倾向
低合金高强度钢-13MnNiMoNbR、
¾ 良好的材料组织和组织稳定性：组织均匀、晶粒
细化、尽可能少的组织缺陷
¾ 好的冶金质量：成分均匀、杂质（S、P）含量低
¾ 良好的加工工艺性能和焊接性能：易加工成形，
防止产生裂纹和各种缺陷
¾ 含碳量低：碳当量Ceq≤0.45%， C≤0.25%，焊接、冷
成形、强度、塑性、冲击韧性
7.1.3 压力容器材料焊接性能的保证
设计压力(MPa)
≤0.6
≤1.0
≤1.6
使用温度(℃)
0~250 0~350 0~350
壳体板厚(mm)
≤ 12
≤16
其它限制（按 不得用于 不得用于 《压力容器安全 易燃介质 液化石油 技术监察规程》 及毒性程 气介质以 的规定进行介质 度为中度、及毒性程 毒性程度的分级 高度或极 度为高度 和易燃介质划分） 度危害介 或极度危
JB/T4709-2000《钢制压力容器焊接规程》
温度高
焊 接
温度梯度大
过 程
溶池体积小
特 和冷却速度
点快
正确设计焊接接头的型式
焊 接 性
选择成熟、完善的焊接 方法与工艺
能 的
焊接材料匹配
保 证
焊接区金属保护
各个物理化
焊接控制
学过程分段 连续进行
黑色金属材料PPT课件
授课：XXX
2
第一节 铸铁
含碳量在2.11～6.69％的铁碳合金称为铸铁。
铸铁具有优良的铸造性能、切削加工性能以 及减震性、耐磨性，铸铁生产工艺简单、成本低， 应用广泛。特别是球墨铸铁和合金铸铁的应用， 提高了铸铁的机械性能，形成了以铁代钢的趋势。
在汽车上，约50％～70％的金属材料为铸铁。 如气缸体、气缸盖、活塞环、变速箱外壳2.8％～3.6％、含硅1.1％～2.5％、 含锰0.6％～1.2％、含硫小于或等于0.15％、含磷 小于或等于0.5％。
牌号：由HT和一组数字组成。其中HT为灰铸铁的 代号，代号后面的数字表示其抗拉强度值σb（MPa） 。 如HT150表示抗拉强度为150MPa的灰铸铁。
应用举例：
授课：XXX
1
铁碳合金相图（Fe～Fe3C）
碳在γ－Fe中 的最大溶解度 （1148℃）
纯铁的同素异晶 转变点（912℃）
纯铁熔点 （1538℃）
A
共晶点（1148℃）
碳在α－Fe中
G
的最大溶解度
（727℃）
共析点
（727 ℃ ）
Fe3C
渗碳体熔点 （1227℃）
共析线
渗碳体（含 碳6.69％）
纯铁（含碳0～0.0218 ％ ）碳钢（含碳0.0218～2.11％）铸铁（含碳2.11～6.69％）
牌号
HT150 HT200 HT250
车型
EQ1092 EQ1092 CA1093
零件名称
进排气歧管、变速器壳体等
气缸体、气缸盖、飞轮壳、正时齿轮、前后制动鼓等
气缸体、飞轮、曲轴皮带轮等
授课：XXX
9
2、球墨铸铁：
成分：成分：含碳3.8％～4.0％、含硅2.0％～2.8％、 含锰0.6％～0.8％、含硫小于或等于0.04％、含磷小于或 等于0.1％含镁0.03％～0.05％、含稀土小于或等于0.05％。
工程材料之黑色金属及其选用培训课件(ppt 104页)
• 20R 容器专用优质碳素钢钢板，对冲击韧性有较严17
压力容器用钢
碳钢的品种及规格 品种：钢板、钢管、型钢、铸钢和锻钢
（1）钢板（压力容器用热扎厚钢板） 4mm～6mm厚度间隔为0.5mm 6mm～30mm厚度间隔为 lmm 30mm～60mm厚度间隔为2mm 碳素钢板材有Q235-A、 Q235-A·F、08、10、15、20等。
应力疲劳。
15
压力容器用钢
压力容器对材料性能的要求： 1）压力容器大都为低碳钢 2）良好的冶金质量 3）优良的综合力学性能 强度、塑性和韧性合理配合；屈强比大于0.7 时在设计制造中予以重视，大于0.8~0.85时特 殊对待。 4）良好的材料组织和组织稳定性 5）良好的加工工艺性能和焊接性能
16
9
压力容器的分类
10
压力容器的分类
3、按工作温度分类
低温容器 设计温度≤-20℃。 常温容器 设计温度≤-20～200℃ 。 中温容器 设计温度≤200～450℃ 。 高温容器 设计温度＞450℃
11
压力容器的分类
4、按壁厚分类
薄壁容器 K=D0/Di≤1.2 厚壁容器 K=D0/Di ＞1.2
35
高温用钢
高温组织结构变化 • 合金元素的再分配 高温下长时间工作，合金元素在
固溶体和碳化物之间重新分配，铬、钼、钒等强化元 素的原子由固溶体向碳化物转移。固溶强化作用显著 降低，导致耐热钢的高温强度下降。 • 新相的形成 碳化物结构类型、数量和分布的变化， 趋向形成稳定状态的碳化物。
36
高温用钢
• 便于操作和维护
• 环境保护要求
5
压力容器用钢
过程装备设备的特点
• 功能原理多样化 • 外壳多为压力容器 • 化工—机械—电气一体化 • 设备结构大型化
压力容器用钢
碳钢的品种及规格 品种：钢板、钢管、型钢、铸钢和锻钢
（1）钢板（压力容器用热扎厚钢板） 4mm～6mm厚度间隔为0.5mm 6mm～30mm厚度间隔为 lmm 30mm～60mm厚度间隔为2mm 碳素钢板材有Q235-A、 Q235-A·F、08、10、15、20等。
应力疲劳。
15
压力容器用钢
压力容器对材料性能的要求： 1）压力容器大都为低碳钢 2）良好的冶金质量 3）优良的综合力学性能 强度、塑性和韧性合理配合；屈强比大于0.7 时在设计制造中予以重视，大于0.8~0.85时特 殊对待。 4）良好的材料组织和组织稳定性 5）良好的加工工艺性能和焊接性能
16
9
压力容器的分类
10
压力容器的分类
3、按工作温度分类
低温容器 设计温度≤-20℃。 常温容器 设计温度≤-20～200℃ 。 中温容器 设计温度≤200～450℃ 。 高温容器 设计温度＞450℃
11
压力容器的分类
4、按壁厚分类
薄壁容器 K=D0/Di≤1.2 厚壁容器 K=D0/Di ＞1.2
35
高温用钢
高温组织结构变化 • 合金元素的再分配 高温下长时间工作，合金元素在
固溶体和碳化物之间重新分配，铬、钼、钒等强化元 素的原子由固溶体向碳化物转移。固溶强化作用显著 降低，导致耐热钢的高温强度下降。 • 新相的形成 碳化物结构类型、数量和分布的变化， 趋向形成稳定状态的碳化物。
36
高温用钢
• 便于操作和维护
• 环境保护要求
5
压力容器用钢
过程装备设备的特点
• 功能原理多样化 • 外壳多为压力容器 • 化工—机械—电气一体化 • 设备结构大型化
金属材料分类PPT课件
Q390g 代表锅炉用钢
Q295HP 代表焊接气瓶用钢
Q420q 代表桥梁用钢
.
16
材料牌号表示方法
4.优质碳素结构钢
优质碳素结构钢用阿拉伯数字（1位或2位）表示，两位阿 拉伯数字表示含碳量（以万分之几计）
（1）沸腾钢、半镇静钢，沸腾钢和半镇静钢一般加F和b，镇静钢 一般不标。如：08F 10b 45
( 2010年11月 )
辽河石油勘探局油田建设工程一公司 焊工考试委员会
.
1
金属材料分类
黑色金属
通常以铁、锰、铬为基的合金称黑色金属。
以铁为基的合金称为钢。
有色金属
以其余合金为基的合金称有色金属。
有色金属通常按其元素名称命名。
如铝及铝合金，铜及铜合金。
.
2
黑色金属
分类 （钢铁）
按冶炼方法分类 按脱氧程度 按用途
.
22
材料牌号表示方法
10.有色金属表示方法
（1）钛——按GB/T3602.1标准执行 TA0~TA3 工业纯钛，TA0含铁最少，含钛最多，
TA0含钛最少，含最铁多。 TA9、 TA10压力加工钛合金，TA9钛钯合金、
TA10钛镍钼合金。 TA1-A 专用钛材。ZTi1、ZT2铸造钛。
注：钛材一般供货状态为退火，铸钛为铸态。
合金工具钢和高速钢与合金钢相同，但一般不表明含碳量，如 Cr12MoV 。若平均含碳量小于1％，可用1位阿拉伯数字表示含 碳量（千分之几），如8MnSi。
低铬（平均含Cr量小于1％）的合金工具钢在含铬量前（千分之
几）加数字0，如 Cr06 。
.
19
材料牌号表示方法
7.轴承钢
轴承钢分为：高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、高碳铬不锈轴承钢、
工程材料：第七章
2
低合金钢
12Cr2MoVR
12Cr2MoR 厚壁加氢反应器
V：提高强度、提高抗氢腐蚀能力、提高抗回火脆性。 2001年 第一重型机械集团首次获批； 2007年 舞阳钢铁获得批准；
2011年 列入GB150.2-2011《压力容器》规范
3
高温用钢
高温蠕变：金属材料在长时间的恒温、恒应力作用下，即使
S30408 S30409 S30403
不锈钢牌号对照
7.4 零部件用钢
1 轴类
载 荷：复杂荷载 最常见失效：疲劳断裂 对材料要求： ◆ 高的强度及刚度、良好韧性；
◆ 高的疲劳极限；
◆ 有相对运动的部位具有高的耐磨性； ◆ 具有一定的淬透性。 常用材质：Q255 35 45 50 40MnB 40Cr
7.2
压力容器用钢
管材: 无缝钢管和焊接钢管
GB/T8163-2008《输送流体用无缝钢管》 GB9948-2013《石油裂化用无缝钢管》 GB5310-2008《高压锅炉用无缝钢管》
7.2
锻件:
压力容器用钢
NB/T47008-2010《承压设备用碳素钢和合金钢锻件》 NB/T47009-2010《低温承压设备用合金钢锻件》
材料制造单位取得相应的特种设备制造许可证。
压力容器 专用钢板（带）
GB713《锅炉和压力容器用钢板》 GB3531《低温压力容器用低合金钢钢板》 GB19189《压力容器用调质高强度钢板》 GB24511《承压设备用不锈钢钢板及钢带 NT/T47002《压力容器用爆炸焊接复合板
压力容器用 钢管和法兰锻件
7.4 零部件用钢
3 紧固件 对材料的要求： ◆ 强度高 ◆ 塑性和韧性好 ◆ 抗松弛稳定性高
黑色金属材料PPT课件
② O：氧在钢中以氧化物的形
式存在，其与基体结合力弱，
不易变形，易成为疲劳裂纹源. 钢中氧化物夹杂
.
41
③ H：常温下氢在钢中的溶解度也很低。当氢在钢 中以原子态溶解时，降低韧性，引起氢脆。
当氢在缺陷处以分子态析出时，会产生很高内压， 形成微裂纹，其内壁为白色，称白点或发裂。
钢中白点
钢的氢脆断口
.
22
铁系合金的组织结构
铁的同素异晶体
– -Fe：体心立方 – -Fe：面心立方 – -Fe：体心立方
F e 1 3 9 4 o C F e 9 1 2 o C F e
.33.源自44奥氏体（Austenite，符号A表示）
– 碳溶解在-Fe中的间隙固溶体 – 仍保持 -Fe的面心立方晶格，晶界比较直，呈规则多
② 消除硫的有害作用。
.
38
• 2、Si：0.35%时为杂质，是有益元素。作用为：
• ① 强化铁素体，提高钢的强度、硬度、弹性，降低 塑性和韧性；
• ② 增加钢液流动性。
3、S：是有害元素。
常以FeS形式存在。易与Fe在晶
界上形成低熔点共晶(985℃)，
热加工时(1150~1200℃)，由于其
的某些性能而加入一定
量的某种或几种合金元
素所获得的铁基合金。
.
16
第一节 钢的分类及编号
一、钢的分类
1、按化学成分分
低碳钢 0.25%C 碳素钢 中碳钢 0.25~0.6%C
高碳钢 0.6%C
低合金钢 合金元素总量 5%
合金钢 中合金钢 合金元素总量 5~10%
高合金钢 合金元素总量 10%
.
17
– 熔点1227℃。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
回转件用钢、支撑件用钢
有色金属及其合金
压力管道工况分析
*
管道用钢及铸铁
压力容器用钢
过程装备品种繁多，如换热、传质、化学反应设备及 各种储罐等。
3
压力容器用钢
➢ 过程装备使用（化工生产）的特点： 1）生产的连续性强 2）生产的条件苛刻 3）介质的腐蚀性强 4）介质大多易燃易爆有毒性 5）温度和压力变化大 6）安全至关重要
应1力5 疲劳。
压力容器用钢
➢ 压力容器对材料性能的要求： 1）压力容器大都为低碳钢 2）良好的冶金质量 3）优良的综合力学性能 强度、塑性和韧性合理配合；屈强比大于0.7
时在设计制造中予以重视，大于0.8~0.85时特殊 对待。
4）良好的材料组织和组织稳定性 5）良好的加工工艺性能和焊接性能
16
9
压力容器的分类
10
压力容器的分类
3、按工作温度分类
低温容器 设计温度≤-20℃。 常温容器 设计温度≤-20～200℃ 。 中温容器 设计温度≤200～450℃ 。 高温容器 设计温度＞450℃
11
压力容器的分类
4、按壁厚分类
薄壁容器 K=D0/Di≤1.2 厚壁容器 K=D0/Di ＞1.2
• 便于操作和维护
•
环境保护要求
5
压力容器用钢
➢ 过程装备设备的特点
• 功能原理多样化 • 外壳多为压力容器 • 化工—机械—电气一体化 • 设备结构大型化
6
压力容器用钢
➢ 压力容器须满足三个条件： • 所承受的压力超过0.1MP。 • 容器直径大于0.15米且容积大于
0.025立方米。 • 所盛装的介质为气体、液化气体或最
（3）型钢 有圆钢、方钢、扁钢、角钢（等边与不等边）、工字钢和 槽钢。 圆钢与方钢主要用来制造各类轴件；扁钢常用作各种桨 叶20 ；工字钢、槽钢、角钢广泛用于工业建筑和金属结构。
压力容器用钢
（4）铸钢和锻钢 铸钢用 ZG表示， ZG25、 ZG35等，用于制造各种承 受重载荷的复杂零件，如泵壳、阀门、泵叶轮等。 锻钢有08、10、15、…、50等牌号，压力容器用20 、25等制作管板、法兰、顶盖等。
工程材料
第7章 黑色金属及其选用
海洋科学与技术学院 贾 非
Dalian University of Technology
*
主要内容
压力容器用钢
工况分析及对材料性能的要求
压力容器用钢
高温及低温构件用钢
高温用钢、低温用钢
耐腐蚀构件用钢
腐蚀的工况特点、合金元素的影响
杂质的影响、耐蚀钢材
零部件用钢
21
压力容器用钢
低合金高强度钢 钢板为16MnR、15MnVR、15MnNbR、
18MnMoNbR、13MnNiMoNbR、07MnCrMoVR 及16MnDR等低温用低合金钢。钢管为16Mn、 15MnV。常见的有： 16MnR、15MnVR。
钢板 牌号
20R
16MnR
22
使用温度℃
壳体钢板厚 度mm
压力容器用钢
➢ 压力容器用钢
制造压力容器用钢主要有碳素钢、低合金高强钢、低 温钢，中温抗氢钢、不锈钢、耐热钢，复合钢板；受压 元件用钢材品种有钢板、钢管、锻钢、棒钢、铸钢等。
• 低碳钢
用于低压薄壁容器，有一定的强度、良好的塑性、韧 性和加工工艺性，焊接性能良好。
• Q235-A·F、Q235-A，提供拉伸试验的σb、σs和δ值 ；Q235-B做常温冲击试验；Q235-C做0℃冲击试验。
18
压力容器用钢
压力容器用碳素钢镇静钢板的适用范围表
钢板 牌号
使用温度 设计压 壳体钢板 ℃ 力MPa 厚度mm
其它限制
不得用于毒性
Q235-B 0~350 ≤1.6
≤20
程度为高度或 极度危害介质
的压力容器
Q235-C 0~400 ≤2.5
≤30
19
压力容器用钢
（2）钢管 无缝钢管和有缝钢管。 无缝钢管有冷轧和热轧。普通无缝钢管常用材料有10、 15、20等；有专门用途的无缝钢管，如热交换器用钢管 、石油裂化用无缝管、锅炉用无缝管等。 有缝管分镀锌(白铁管)和不镀锌(黑铁管)两种。
4
压ห้องสมุดไป่ตู้容器用钢
➢ 过程装备的基本要求
• 安全可靠性要求
化工设备必须具有足够的强度和刚度，良好的韧性 、耐腐蚀性和可靠的密封性。
• 工艺条件要求
工艺性能要求包括：反应设备的反应速度、换热设备 的传热量、塔设备的传质效率、储存设备的储存量等。
• 经济合理性要求
在满足工艺要求和安全可靠运行的前提下，要尽量做 到适用和经济合理。
高工作温度超过其沸点的液体。
7
压力容器的结构
➢ 基本承压部件 1.筒体 2.封头 3.密封装置(法兰、密封元件、坚固件） 4.开孔(人/手孔) 5.接管 6.支座 ➢ 附件 7.安全附件（安全阀、爆破片） 8.测量与控制仪表
8
压力容器用钢
压力容器的分类
1、按设计压力分类 低压容器 0.1 MPa≤p＜1.6 MPa。 中压容器 1.6 MPa≤p＜10.0 MPa。 高压容器 10.0 MPa≤p＜100 MPa。 超高压容器 p≥100 MPa。
说明
-20~475
6~100
严于碳素结构钢
-20~475
6~120
加入适量Mn元素强 度显著提高
低合金钢强度钢
16MnR • 屈服强度350MPa的低合金高强度钢，具有良好的综
合力学性能、焊接性能、工艺性能及低温冲击韧性。 • 中国压力容器专用钢板中使用量最大的一个钢号，用
于-20~475℃的中低压压力容器壳体及承压构件、液 化石油气瓶及中小型球罐。 • 缺口敏感性比低碳钢大、疲劳强度低、焊接时易产生 裂纹。
12
压力容器的分类
5、按《压力容器安全技术监察规程》分类
13
压力容器的分类
14
压力容器用钢
➢ 力学性能因素引起的压力容器失效： 1）韧性断裂 内部压力超载，均匀腐蚀、高温氧化、磨损
等造成壁厚减薄。 2）脆性断裂 氢脆、碱脆、σ相脆化、碳化物析出脆化、
低温脆化、辐照脆化等。 3）疲劳脆断强 流体产生振动、周期性温度变化，多为低周高
• 20R 容器专用优质碳素钢钢板，对冲击韧性有较严 17格的要求
压力容器用钢
➢ 碳钢的品种及规格 品种：钢板、钢管、型钢、铸钢和锻钢
（1）钢板（压力容器用热扎厚钢板） 4mm～6mm厚度间隔为0.5mm 6mm～30mm厚度间隔为 lmm 30mm～60mm厚度间隔为2mm 碳素钢板材有Q235-A、 Q235-A·F、08、10、15、20等。