常用的精细化工设备材料、性能和防护
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• 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。
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。
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。
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
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
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。
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
球墨铸铁管
2.1 常用的金属材料
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。
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。
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。
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
• 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。
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。
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。
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
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
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。
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
球墨铸铁管
2.1 常用的金属材料
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。
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。
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。
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℃