常用的精细化工设备材料、性能和防护
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合金钢按用途分主要有： 合金结构钢（做一些设备的机构件） 合金工具钢（做各种工具） 特殊性能钢（包括不锈耐酸钢、耐热钢和耐磨钢）
2.1 常用的金属材料
不锈耐酸钢 • 不锈钢和耐酸钢的总称，用于制作耐腐蚀的机器零件、
工具及容器等。属于这类钢的有马氏体不锈钢、铁素 体不锈钢、奥氏体不锈钢等。 • 一般不锈钢不一定耐酸，而耐酸钢一般则都具有良好 的耐腐蚀性能
常用的铸铁可分以下四类：灰口铸铁、球墨铸铁、可 锻铸铁和特殊性能铸铁。
2.1 常用的金属材料
灰口铸铁
灰口铸铁中的石墨呈片状， 断口呈灰黑色。抗压强度 显著大于抗拉强度（约3～ 4倍），冲击韧性低，不适 合制造承受弯曲、拉伸和 冲击载荷的零件。
片状石墨
灰口铸铁耐磨性、耐蚀性较好，与其他钢材比，有优良的 铸造性、减振性和良好的可加工性，广泛用作承受压载荷、 耐磨的零件，如机座、轴承、泵体等。
可锻铸铁
可锻铸铁中石墨呈团絮 状，其机械性能（特别 是韧性和塑性）较灰口 铸铁高，故习惯上称为 可锻铸铁。
2.1 常用的金属材料
2.1 常用的金属材料
可锻铸铁与球墨铸铁相比具 有质量稳定，铁水处理 简易，成本较低等特点，在精 细化工设备生产中广泛的用来 制作各种管接头、低压阀门、 轴、连杆、齿轮、活塞环等。
常用的另一类材料是非金属材料,非金属材料的耐腐蚀 性能在许多环境下优于金属材料,在精细化工企业大量使 用上述金属和非金属材料制造反应设备、输送设备、泵、 阀门及管道等器件。
2 精细化工设备材料与防护 \ 2.1 常用的金属材料
2.1 常用的金属材料
（1）碳钢 碳钢是含碳量小于2. 11%的铁碳合金，碳钢在大气和水中 易生锈，在很多介质中的耐腐蚀性也不好：在碱性溶液 和强氧化性酸（如浓硫酸）中生成了保护膜，腐蚀性很 小；在中性、含氧量高的溶液中，和还原性酸中，腐蚀 很快。如磺化和硝化反应可以用碳钢做反应器。
2.1 常用的金属材料
• 铁910℃以下为具有体心立方晶格结构的α-铁 • 910℃以上为具有面心立方晶格结构的-铁
• 碳溶解到α-铁中形成的固溶体称铁素体 • 碳溶解到 -铁中形成的固溶体则称奥氏体 • 奥氏体如以极大的冷却速度过冷到230℃以下，碳原子
无法扩散，形成碳过饱和的α-固溶体，称为马氏体
灰口铸铁
2.1 常用的金属材料
球墨铸铁
球磨铸铁中石墨呈球状，球 墨铸铁在强度、塑性和韧性 方面大大超过灰铸铁，甚至 接近钢材。在酸性介质中球 墨铸铁耐蚀性较差，但在其 他介质中耐腐蚀性比灰铸铁 好。
2.1 常用的金属材料
球墨铸铁金相照片 白色碳化物沿球墨周围形成
wenku.baidu.com
球墨铸铁管
2.1 常用的金属材料
2.1 常用的金属材料
• 奥氏体不锈钢：奥氏体（外文名：Austenite），碳溶 解在铁中形成的一种间隙固溶体，呈面心立方结构， 无磁性。奥氏体是一种塑性很好，强度较低的固溶体， 具有一定韧性。分辨奥氏体不锈钢(含铬大于18%，还 含有 8%左右的镍及少量钼、钛、氮等元素如 1Cr18Ni9Ti不锈钢）的方法之一就是用磁铁来看其是否 具有磁性。
常用的精细化工设备材料 、性能和防护
• 主要内容：
2.1 常用的金属材料 2.2 常用的非金属材料 2.3 常用材料的性能要求 2.4 设备材料的腐蚀与防护
2 精细化工设备材料与防护
精细化工设备常用的金属材料有碳钢、铸铁、不锈钢、 铝、铅和铜等合金，其中碳钢、不锈钢和铸铁具有良好 的物理、力学性能，且价格便宜、产量大，被大量用于 制造各种设备。
• 铁素体不锈钢：碳溶解到α-铁中形成的固溶体称铁素 体，加热时不发生相变，称为铁素体型不锈钢。
参考资料： • 固态金属及合金都是晶体，即在其内部原子是按一定规律排列的，排列的方式一般有三种
即：体心立方晶格结构、面心立方晶格结构和密排六方晶格结构。 • 组成铁碳合金的铁具有两种晶格结构：910℃以下为具有体心立方晶格结构的α-铁， 910℃
2.1 常用的金属材料
特殊性能铸铁 精细化工设备对铸铁牲能的要求愈来愈高，不但要求它 具有更高的机械性能，有时还要求它具有某些特殊的性 能，如耐热、耐蚀及耐磨等。为此可向铸铁（灰口铸铁 或球墨铸铁等）中加入一定量的合金元素，如锰，获得 特殊性能铸铁（或称合金铸铁）。
2.1 常用的金属材料
（3）合金钢 金属材料可以和其它材料组合形成复合材料。合金钢就 是在碳钢的基础上，在冶炼时经常加入的合金元素有Mn、 Si、Cr、Ni、Al、B、W、Mo、V、Ti、Nb、Zr和稀土元 素(Re)等，P、S、N等，来提高钢的机械性能、物理和化 学性能，改善钢的工艺性能。
以上为具有面心立方晶格结构的 -铁。 • 碳溶解到α-铁中形成的固溶体称铁素体，它的溶碳能力极低，最大溶解度不超过0.02%。而
碳溶解到 -铁中形成的固溶体则称奥氏体，它的溶碳能力较高，最高可达2%。 • 奥氏体是铁碳合金的高温相。钢在高温时所形成的奥氏体，如以极大的冷却速度过冷到
230℃以下，奥氏体中的碳原子已无扩散的可能，奥氏体将直接转变成一种含碳过饱和的α 固溶体，称为马氏体。由于含碳量过饱和，引起马氏体强度和硬度提高、塑性降低，脆性 增大。 • 不锈钢的耐蚀性主要来源于铬。只有含铬量超过12%时钢的耐蚀性能才会大大提高，因此， 不锈钢中的含铬量一般均不低于12%。由于含铬量的提高，对钢的组织也有很大影响，当 铬含量高而碳含量很少时，铬会使铁碳平衡图上的-相区缩小，甚至消失，这种不锈钢为 铁素体不锈钢。当含铬量较低（但高于12%），碳含量较高，合金在从高温冷却时，极易 形成马氏体，故称这类钢为马氏体型不锈钢。镍可以扩展-相区，使钢材具有奥氏体组织。 如果镍含量足够多，使钢在室温下也具有奥氏体组织结构，则称这种钢为奥氏体型不锈钢。
优质碳钢与普通碳钢区别是优质碳钢中硫磷含量低(S+P含 量小于0.035%)
（2）铸铁
2.1 常用的金属材料
铸 铁 是 含 碳 量 大 于 2.11% 的 铁 碳 合 金 ， 大 致 组 成 ： 2.5~4%C 、 0.6~3.0%Si 、 0.2~1.2%Mn 、 0.1~1.2%P 、 0.08~0.15%S。铸铁是脆性材料，抗拉强度较低，但具有 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）中具有相 当好的耐腐蚀性能，生产成本低廉，在工业中得到普遍 应用。
• 古代铁匠打铁时烧红的铁块即处于奥氏体状态。
2.1 常用的金属材料
• 马氏体不锈钢：马氏体的三维组织形态通常有片状或 者板条状，但是在金相观察中（二维）通常表现为针 状。马氏体的晶体结构为体心四方结构。高的强度和 硬度是钢中马氏体的主要特征之一。
• 将钢加热到一定温度（形成奥氏体）后经迅速冷却 （淬火），得到的能使钢变硬、增强的一种淬火组织 即为马氏体。
2.1 常用的金属材料
不锈耐酸钢 • 不锈钢和耐酸钢的总称，用于制作耐腐蚀的机器零件、
工具及容器等。属于这类钢的有马氏体不锈钢、铁素 体不锈钢、奥氏体不锈钢等。 • 一般不锈钢不一定耐酸，而耐酸钢一般则都具有良好 的耐腐蚀性能
常用的铸铁可分以下四类：灰口铸铁、球墨铸铁、可 锻铸铁和特殊性能铸铁。
2.1 常用的金属材料
灰口铸铁
灰口铸铁中的石墨呈片状， 断口呈灰黑色。抗压强度 显著大于抗拉强度（约3～ 4倍），冲击韧性低，不适 合制造承受弯曲、拉伸和 冲击载荷的零件。
片状石墨
灰口铸铁耐磨性、耐蚀性较好，与其他钢材比，有优良的 铸造性、减振性和良好的可加工性，广泛用作承受压载荷、 耐磨的零件，如机座、轴承、泵体等。
可锻铸铁
可锻铸铁中石墨呈团絮 状，其机械性能（特别 是韧性和塑性）较灰口 铸铁高，故习惯上称为 可锻铸铁。
2.1 常用的金属材料
2.1 常用的金属材料
可锻铸铁与球墨铸铁相比具 有质量稳定，铁水处理 简易，成本较低等特点，在精 细化工设备生产中广泛的用来 制作各种管接头、低压阀门、 轴、连杆、齿轮、活塞环等。
常用的另一类材料是非金属材料,非金属材料的耐腐蚀 性能在许多环境下优于金属材料,在精细化工企业大量使 用上述金属和非金属材料制造反应设备、输送设备、泵、 阀门及管道等器件。
2 精细化工设备材料与防护 \ 2.1 常用的金属材料
2.1 常用的金属材料
（1）碳钢 碳钢是含碳量小于2. 11%的铁碳合金，碳钢在大气和水中 易生锈，在很多介质中的耐腐蚀性也不好：在碱性溶液 和强氧化性酸（如浓硫酸）中生成了保护膜，腐蚀性很 小；在中性、含氧量高的溶液中，和还原性酸中，腐蚀 很快。如磺化和硝化反应可以用碳钢做反应器。
2.1 常用的金属材料
• 铁910℃以下为具有体心立方晶格结构的α-铁 • 910℃以上为具有面心立方晶格结构的-铁
• 碳溶解到α-铁中形成的固溶体称铁素体 • 碳溶解到 -铁中形成的固溶体则称奥氏体 • 奥氏体如以极大的冷却速度过冷到230℃以下，碳原子
无法扩散，形成碳过饱和的α-固溶体，称为马氏体
灰口铸铁
2.1 常用的金属材料
球墨铸铁
球磨铸铁中石墨呈球状，球 墨铸铁在强度、塑性和韧性 方面大大超过灰铸铁，甚至 接近钢材。在酸性介质中球 墨铸铁耐蚀性较差，但在其 他介质中耐腐蚀性比灰铸铁 好。
2.1 常用的金属材料
球墨铸铁金相照片 白色碳化物沿球墨周围形成
wenku.baidu.com
球墨铸铁管
2.1 常用的金属材料
2.1 常用的金属材料
• 奥氏体不锈钢：奥氏体（外文名：Austenite），碳溶 解在铁中形成的一种间隙固溶体，呈面心立方结构， 无磁性。奥氏体是一种塑性很好，强度较低的固溶体， 具有一定韧性。分辨奥氏体不锈钢(含铬大于18%，还 含有 8%左右的镍及少量钼、钛、氮等元素如 1Cr18Ni9Ti不锈钢）的方法之一就是用磁铁来看其是否 具有磁性。
常用的精细化工设备材料 、性能和防护
• 主要内容：
2.1 常用的金属材料 2.2 常用的非金属材料 2.3 常用材料的性能要求 2.4 设备材料的腐蚀与防护
2 精细化工设备材料与防护
精细化工设备常用的金属材料有碳钢、铸铁、不锈钢、 铝、铅和铜等合金，其中碳钢、不锈钢和铸铁具有良好 的物理、力学性能，且价格便宜、产量大，被大量用于 制造各种设备。
• 铁素体不锈钢：碳溶解到α-铁中形成的固溶体称铁素 体，加热时不发生相变，称为铁素体型不锈钢。
参考资料： • 固态金属及合金都是晶体，即在其内部原子是按一定规律排列的，排列的方式一般有三种
即：体心立方晶格结构、面心立方晶格结构和密排六方晶格结构。 • 组成铁碳合金的铁具有两种晶格结构：910℃以下为具有体心立方晶格结构的α-铁， 910℃
2.1 常用的金属材料
特殊性能铸铁 精细化工设备对铸铁牲能的要求愈来愈高，不但要求它 具有更高的机械性能，有时还要求它具有某些特殊的性 能，如耐热、耐蚀及耐磨等。为此可向铸铁（灰口铸铁 或球墨铸铁等）中加入一定量的合金元素，如锰，获得 特殊性能铸铁（或称合金铸铁）。
2.1 常用的金属材料
（3）合金钢 金属材料可以和其它材料组合形成复合材料。合金钢就 是在碳钢的基础上，在冶炼时经常加入的合金元素有Mn、 Si、Cr、Ni、Al、B、W、Mo、V、Ti、Nb、Zr和稀土元 素(Re)等，P、S、N等，来提高钢的机械性能、物理和化 学性能，改善钢的工艺性能。
以上为具有面心立方晶格结构的 -铁。 • 碳溶解到α-铁中形成的固溶体称铁素体，它的溶碳能力极低，最大溶解度不超过0.02%。而
碳溶解到 -铁中形成的固溶体则称奥氏体，它的溶碳能力较高，最高可达2%。 • 奥氏体是铁碳合金的高温相。钢在高温时所形成的奥氏体，如以极大的冷却速度过冷到
230℃以下，奥氏体中的碳原子已无扩散的可能，奥氏体将直接转变成一种含碳过饱和的α 固溶体，称为马氏体。由于含碳量过饱和，引起马氏体强度和硬度提高、塑性降低，脆性 增大。 • 不锈钢的耐蚀性主要来源于铬。只有含铬量超过12%时钢的耐蚀性能才会大大提高，因此， 不锈钢中的含铬量一般均不低于12%。由于含铬量的提高，对钢的组织也有很大影响，当 铬含量高而碳含量很少时，铬会使铁碳平衡图上的-相区缩小，甚至消失，这种不锈钢为 铁素体不锈钢。当含铬量较低（但高于12%），碳含量较高，合金在从高温冷却时，极易 形成马氏体，故称这类钢为马氏体型不锈钢。镍可以扩展-相区，使钢材具有奥氏体组织。 如果镍含量足够多，使钢在室温下也具有奥氏体组织结构，则称这种钢为奥氏体型不锈钢。
优质碳钢与普通碳钢区别是优质碳钢中硫磷含量低(S+P含 量小于0.035%)
（2）铸铁
2.1 常用的金属材料
铸 铁 是 含 碳 量 大 于 2.11% 的 铁 碳 合 金 ， 大 致 组 成 ： 2.5~4%C 、 0.6~3.0%Si 、 0.2~1.2%Mn 、 0.1~1.2%P 、 0.08~0.15%S。铸铁是脆性材料，抗拉强度较低，但具有 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）中具有相 当好的耐腐蚀性能，生产成本低廉，在工业中得到普遍 应用。
• 古代铁匠打铁时烧红的铁块即处于奥氏体状态。
2.1 常用的金属材料
• 马氏体不锈钢：马氏体的三维组织形态通常有片状或 者板条状，但是在金相观察中（二维）通常表现为针 状。马氏体的晶体结构为体心四方结构。高的强度和 硬度是钢中马氏体的主要特征之一。
• 将钢加热到一定温度（形成奥氏体）后经迅速冷却 （淬火），得到的能使钢变硬、增强的一种淬火组织 即为马氏体。