环境工程设备材料

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 能、焊接性能和切削加工性能。
1、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 倾向。 2、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、 拉拔、锻压和冲压加工。 3、焊接性能
4、切削加工性能
5、热处理性能
2）氮
长时间放置或在200～300℃加热，氮以 氮化物的形式析出，硬度、强度提高，塑性下降。
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Mn Ｏ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。 在0.5%～0.8%以下时，看成是常存杂质。 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%。
3、高级优质碳素钢 S＜0.02%～0.03%； P＜0.025%，均＜ 0.03%。 它的表示方法是在优质钢号后面加一 个A字，如20A。
高级优质碳素 钢
三：常存杂质元素对钢材性能的影响 碳钢中的杂质元素有： 硫、磷、锰、硅、氧、氮、氢等 1）硅:脱氧剂。有益元素。 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不超过0.5%，对 钢性能影响不大。
第二节 铸铁与碳钢
一、铸铁
含碳量2%以上，含有 S、 P、 Si、 Mn等杂质。 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 切削加工性。 在一些介质(浓硫酸、醋酸、盐 溶液、有机溶剂等)中有相当好的耐 腐蚀性能。 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 等。
1. 灰铸铁 含碳2.7%～4.0%，片状石墨形式，断面暗灰 色。 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。 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。 编号：HT200，HT——灰铸铁，200——抗拉 强度sb值，MPa。 常用灰铸铁牌号有HT100、 HT150、 HT200、 HT250、 HT300、 HT350。 2. 球墨铸铁 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。 编号：QT400-18， QT——球墨铸铁， 400 — —抗拉强度sb值，MPa ，18——延伸率d=18%。
2、优质碳素钢 S＜0.03%～0.045% ；P＜0.04% 08、10、15、20、25、30、35、40、45、 50、…80等。即平均含碳量为万分之几。45号 钢中含碳量平均为0.45%(0.42%～0.50%)。 优质低碳钢（含C＜0.25%），如08、 10、 15、20、25；塑性好，焊接性能好，用 于壳体、接管等。 优质中碳钢（含C量0.3%～0.60%）,如 30、35、40、45、50与55； 45号钢，用于搅 拌轴、齿轮等传动零件。 优质高碳钢（含C＞0.6%），如60、65、 70、80。60、65钢主要用来制造弹簧，70、80 钢用来制造钢丝绳等。
二、物理性能 材料的物理性能有密度、熔点、比热 容、热导率、线膨胀系数、导电性、磁 性等。
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
（一）碳钢的分类 1、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， 根据钢的脱氧程度，可将钢锭分为沸腾钢、镇静 钢、半镇静钢。 2、按含碳量分类 3、按质量分类 4、按用途分类： 碳素结构钢:主要用于制造各种工程构建和及其零 件。 碳素工具钢：主要用于制造各种刀具、量具、模 具、
（二）碳钢的编号和用途 1、普通碳素钢 编号：Q235-A，Q235——屈服强度及数值 （MPa） A——质量等级，有A，B，C，D四级。 脱氧方法有F，b，Z，TZ。其中Z—— 镇静钢，在编号中忽略 化工压力容器一般选用镇静钢。 普通碳素钢有 Q195、 Q215、 Q235、 Q255及 Q275五个钢种。
3. 高硅铸铁 有高的耐蚀性能，含硅量增加，耐蚀性增加。 强度低、脆性大、内应力大，易于脆裂 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。 常用于各种耐酸泵、冷却排管和热交换器 牌号有：STSi11Cu2CrR、STSi15R、 STSi15Mo3R等。 高硅铸铁
二、碳钢的分类
4）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，称为“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%。 5）氧：有害元素。 在炼钢末期要加入锰、硅、铁和铝进行脱氧， 但不可能除尽。 FeO、MnO、SiO2、Al2O3，使强度、塑性降 低。尤其是对疲劳强度、冲击韧性等有严重影响。 6）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“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%。
第一节 材料的基本性能
一：化学性能 二：物理性能 三：机械性能 四：加工工艺性能
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一Leabharlann Baidu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。