水工艺设备常用材料.ppt

1.2.2 金属材料的基本性能,（3）硬度：是材料抵抗其它物体刻划或压入其表面的能力。耐磨能力的重要指标。 布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度。 （4）韧性：是材料对缺口或裂纹敏感程度的反映，衡量材料的抗裂纹扩展能力。 冲击韧性 断裂韧性 无塑性转变温度（NDT）,1.2.2 金属材料的基本性能,（5）温度对材料机械性能的影响 温度升高，变化显著； 高温下，应力松弛； 低温下，冷脆性。,1.2.2 金属材料的基本性能,4、材料的工艺性能 工艺性能就是材料在加工方面的物理、化学和机械性能的综合体现。 水工艺与工程中容器和设备主要零部件的制造主要是焊接、锻造、切削、冲压、弯曲和热处理工艺过程。,1.2.2 金属材料的基本性能,可焊性（工艺可焊性、使用可靠性） 可锻性 切削加工性 成型工艺性 热处理性能,1.2.2 金属材料的基本性能,钢的热处理 退火：加热到一定温度，保持一段时间，随炉冷却到室温。 正火：与退火相似，冷却到室温在空气中完成。 淬火：放入水中急剧冷却。 回火：先淬火，在加热一定温度，保温，空气或油中冷却。 表面淬火：迅速加热，迅速冷却。 渗碳：放入某种化学元素的介质中加热，保温，冷却。,1.2.3 耐蚀金属材料及性能,1、碳钢和普通铸铁的耐蚀性 （1）耐蚀性能 淡水、大气、土壤、海水，不耐蚀； 干燥气体和有机溶剂，耐蚀； 低浓度碱溶液、浓硫酸、浓氢氟酸，生成稳定的膜。 （2）影响耐蚀性的因素： 介质环境； 铁碳合金的成分和组织； 钢铁热处理条件差异。,1.2.3 耐蚀金属材料及性能,2、耐蚀合金铸铁 加入合金元素提高耐蚀性。如硅、铬、铝等元素，表面膜；镍，耐碱性腐蚀的奥氏体铸铁；稀土元素、镁，改善力学、工艺性能。 3、耐蚀低合金钢 合金元素的总量低于3%左右。不同元素种类、含量，不同作用。 不同介质，耐蚀低合金钢分为： 耐大气腐蚀钢种 耐海水腐蚀钢种 耐硫化氢腐蚀钢种,1.2.3 耐蚀金属材料及性能,4、不锈钢 马氏体不锈钢：加铬合金钢。 铁素体不锈钢：单相组织，碳在-Fe中的固溶体。 奥氏体不锈钢：碳化物溶于奥氏体中。 双相不锈钢 ：如HDR超低碳双相不锈钢。 沉淀硬化不锈钢：复合渗入合金元素Cr、Ni、Mo和Co等，形成一合金渗层。,1.2.3 耐蚀金属材料及性能,5、有色金属及其合金 （1）铜及其合金 较高导电性、导热性、塑性、冷韧性、耐蚀性能。 纯铜 铜合金 黄铜 青铜,1.2.3 耐蚀金属材料及性能,（2）铝及其合金 铝 特点 应用 铝合金,1.2.3 耐蚀金属材料及性能,（3）钛及钛合金 纯钛 特点：活泼元素。钝化性能；有“耐海水腐蚀之王”之称；高温下，钛的化学活性很高；钛一般不发生孔蚀；不发生晶间腐蚀；应力腐蚀破裂敏感性小。 钛合金 特点：机械性能与耐蚀性都比纯钛有明显提高。氢脆和应力腐蚀破裂。,（4）铅及其合金 铅： 特点：强度小、硬度低、密度大、再结晶温度低、熔点低、导热性差；很高的耐蚀性，处理硫酸的设备。有毒，价格高；不耐磨，非常软。 铅合金 加锑，增加硬度、强度、稳定性。铅锑合金称为硬铅。,1.2.3 耐蚀金属材料及性能,(5) 镍及其合金 镍： 特点：特别高的耐蚀性；硫气体、浓氨水、强烈充气氨溶液、含氧酸和盐酸，耐蚀性很差。高强度、高塑性和冷韧；镍很稀贵。 镍合金：Ni-Cu合金中的蒙乃尔合金；NiMo合金中的哈氏合金（0Cr16Ni57Mo16Fe6W4）；NiCr合金中的因考尔合金（0Cr15Ni57Fe）；,1.2.3 耐蚀金属材料及性能,6、铸铁 （1）是一种脆性金属材料，含碳量一般在2.5%4%，杂质较多；抗拉强度、塑性、韧性都较差，不能进行冲压、锻造；减振性、耐磨性较好、成本低、良好的液态流动性。 （2）常见铸铁有灰铸铁和球墨铸铁。 灰铸铁：抗压强度高、切削性能好，不能承受冲击荷载。 球墨铸铁：弹性和韧性低，其他力学性能与钢相似，兼有灰铸铁的优点。,1.3 无机非金属材料,天然岩石、铸石、陶瓷、搪瓷、玻璃、水泥等。 传统陶瓷、玻璃、玻璃陶瓷、特种陶瓷、金属陶瓷和搪瓷。 陶瓷材料,1.3.1 陶瓷材料的分类,传统陶瓷：工业陶瓷和日用陶瓷两类； 玻璃：工业玻璃、建筑玻璃和日用玻璃； 玻璃陶瓷：光化学玻璃、耐热耐蚀微晶陶瓷； 特种陶瓷：耐蚀陶瓷、高温陶瓷、电容器陶瓷等； 金属陶瓷：结构陶瓷、工具陶瓷和耐热陶瓷等。,1.3.2 陶瓷的基本性能,1、陶瓷的机械性能 刚度：弹性模量衡量；结合键的强度；很高的 弹性模量。 硬度：化学键的强度，硬度最高，温度升高而降低。 强度：强度很高，实际强度比理论值低得多。 塑性：室温下几乎没有塑性。 韧性或脆性：韧性极低或脆性极高。,1.3.2 陶瓷的基本性能,2、物理化学性能 热膨胀： 线膨胀系数低。 导热性：导热性小。 热稳定性：热稳定性低。 化学稳定性：结构非常稳定，耐火性能或不可燃烧性，较强的抗蚀能力。 导电性：大多数良好的绝缘体，少数是半导体材料。,1.3.2 陶瓷的基本性能,陶瓷性能的主要特点是：具有不可燃烧性、高耐热性、高化学稳定性、不老化性、高的硬度和良好的抗压能力，但脆性很高，对温度剧变的抵抗力很低，抗拉、抗弯性能差。,1.3.3 耐蚀无机非金属材料及其性能,1、陶瓷及其耐蚀性能 （1）耐酸陶瓷：又称化工陶瓷。 性能：耐酸，但不耐氢氟酸，耐碱性也差，易碎裂。 应用：耐酸容器和塔器、泵、管道、阀门等，耐酸瓷砖。 （2）氮化硅陶瓷：新型的工业陶瓷材料。 特点：耐温，耐磨，耐酸，耐碱，抗氧化性能。 应用：机械密封环、球阀、精密零部件。,1.3.3 耐蚀无机非金属材料及其性能,2、玻璃及其耐蚀性能 特点：耐蚀。光滑、透明。耐温度急变性差、易碎。 应用：容器等内衬。 3、化工搪瓷及其耐蚀性能 特点：力学性能和耐腐蚀性能双重优点。光滑易清洗 应用：医药、酿造、合成纤维生产中。,1.3.3 耐蚀无机非金属材料及其性能,4、石墨及其耐蚀性能 特点：天然的，耐蚀性差。人工的，耐蚀性、优良的导热性、热膨胀系数小、耐温度急变性好、不污染介质、密度低、易于加工成形。机械强度低、性脆。 应用：热交换器、塔及塔件、管道、管件、盐酸合成炉等。,1.4 高分子材料,1、高分子化合物概念 由碳、氢、氧、硅、硫等元素组成的分子量足够高的有机化合物。5103106之间。较好的强度、弹性和塑性等机械性能。 2、高分子化合物的合成 将单体通过聚合反应聚合起来形成化合物的过程。也称为聚合物或高聚物。 加聚反应：均加聚反应和共加聚反应。 缩聚反应：均缩聚和共缩聚反应。,1.4.1 概述,1.4.1 概述,3、高分子材料的分类和命名 （1）分类 按来源：天然高分子、合成高分子材料； 按大分子链的几何形状：线型、支链型和体型； 按大分子链的排列特点：无定型和晶态两种； 按极性：极性和非极性两种； 按照实际用途：塑料、橡胶、纤维和胶粘剂等。 最本质和最重要的是按照化学组成： 碳链有机聚合物、杂链有机聚合物、元素有机聚合物、无机聚合物。,1.4.1 概述,（2）命名 由化学结构命名: 化学组成和结构来命名。 由原料单体命名: 单体为基础来命名。加聚类聚合物；缩聚类、共聚类聚合物。 采用商品名称和代表符号：习惯使用其商品名称，例如有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲脂）、涤纶或的确良（聚脂纤维）、腈纶或人造羊毛（聚丙烯腈纤维）、锦纶或尼龙（聚酰胺纤维）等。,1.4.2 高分子材料的性能,1、重量轻。 2、高弹性：弹性变形量大、弹性模量低、拉伸时温度升高。 3、滞弹性：应变不随作用力即时建立平衡。主要表现有：蠕变、应力松弛、滞后与内耗。 4、塑性与受迫弹性：不立即熔化，而先有一软化。不能回复变形。,1.4.2 高分子材料的性能,5、强度与断裂： 强度：工程塑料强度很高。 断裂：脆性断裂和韧性断裂。硬脆类高聚物、强硬类高聚物、强韧类高聚物、柔韧类高聚物、软弱类高聚物。 6、韧性：韧性较好。冲击韧性，也称冲击强度。,1.4.2 高分子材料的性能,7、减摩、耐磨性：摩擦系数低，磨损率低。 8、绝缘性：良好的绝缘体。 9、耐热性：耐热性低。 10、耐蚀性：耐蚀性好。 11、老化,1.4.3 常用塑料,1、塑料的组成 以有机合成树脂为主，与其他配料混合，通过加热、加压塑造成一定形状的产品。组成塑料的物质主要包括：合成树脂、填料（或增强材料）、固化剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、阻燃剂。,1.4.3 常用塑料,2、常用塑料的分类及特性 （1）按照热性能分： 热塑性塑料：软化，可塑，变硬。线型聚合物。 热固性塑料：软化，可塑，但固化后不再软化，也不溶于溶剂。体型聚合物。 （2）按照使用范围分： 通用塑料：应用范围广，生产量大。 工程塑料：综合工程性能（包括机械性能、耐热耐寒性能、耐蚀性绝缘性能等）良好的各种塑料。 耐热塑料：较高温度下工作的各种塑料。,1.4.4 橡胶,1、天然橡胶 组成：橡胶树的树汁经过炼制的高弹性固体。不饱和异戊二烯（C5H8）高分子聚合物。 特点：力学性能较差；化学稳定性较好，耐强酸、有机酸、碱溶液和盐溶液的腐蚀，不耐强氧化性酸和芳香族化合物的腐蚀。 应用：设备防腐处理，软橡胶；硬橡胶。 2、合成橡胶 组成：石油、煤、天然气。 特点及其应用：丁基橡胶的突出特点是不透气性、较好的耐蚀性。硅橡胶无味、无毒，耐热性好。氟橡胶耐高温、耐油、耐强氧化剂和耐酸碱性能。,1.5 复合材料,1、概念 由两种或更多种的物理和化学本质不同的物质，人工制成的一种多相固体材料。 改善或克服弱点，发挥优点。 可按照要求，给出配套性能，进行最佳设计。 发挥不同功能的作用。 2、分类 玻璃纤维复合材料 碳纤维复合材料 硼纤维复合材料 金属纤维复合材料,1.5.1 概述,1.5.2复合材料的性能特点,1、比强度和比刚度高; 2、抗疲劳性能好; 3、减振能力强; 4、高温性能好; 5、断裂安全性高; 6、减摩性、耐蚀性以及工艺性能也都较好; 7、横向拉伸强度、层间剪切强度是不高的，伸长率较低，冲击韧性不好，成本高。,1.6 给水排水工程设备 常用材料的选择原则,1、满足机械性能（力学性能）的要求。 2、满足腐蚀方面的要求。 3、满足材料的经济性。,课后作业,1、如果制造一个大型容器，从耐硫酸腐蚀角度考虑，从铸铁、碳钢、不锈钢、陶瓷型复合材料中选择最佳材料，并说明其理由。 2、如果制造一个精密仪器，从加工性能方面考虑，分别从金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合型材料中选择各自相对最佳的材料，并说明其理由。,课后思考题,1、课本思考题19。 2、上网下载由金属材料、非金属材料（无机、有机）、复合材料组成的给排水工程设备的图片。 3、预习材料设备腐蚀、防护。,肚松衯宸Z厬圪?呂Z?拶?騚咡譪4#涨?鞗籽?菮=PM櫶k?卌蠑?q駜6项縠餗q鹰|U鬨滗歒?淬盭睟覙6u姮?M+/l!ol諉:?5?磐嵸?錺潗 T?鈪醞3h袳牒唣?罐CB?捓铹k挭鑈p衈聮嗌蜞敏?l孰PB潉?潕,肚松衯?雎挥=?牓2d?h糖 =M痞 ?(瘣滸?(h?棧哐锒$*?z3蓚W傯=%u旄 冏?塧?腦?U ZYYh? w鹁?镁+x脲燴哠K?q梽桃羀徬 ?w?錭X?C?e ?gei鎃+,nit噈鲃c?u锳9硄轻儍L8踇縎;W岐?u rH?Wx鵛8吷y兞恋W 六堲?-猴w兂.+嬼?墎娮?嗠鸊GiJ倭rJ ?侜! ?u?“唻蕛?凓|?縖鸹嬔r責| A伾鼐*?%磣嬓冴苻高Hv霼?m |兪T? 4撠?聝 ?飌Z0?t蕞筍讧?3髀続c?p?t 壉鄪Mr+?p; 8齚 p蕞驱_嬝3? ?%?佝較#?u嬻芺婩*?莀 X_? 萄阯K詴qM?x拱曃?鳡?+腰+?艃?U?葭?橗?岶%媗祆?呿祴?峙 %Ms?叫篂?X?$?F笂斚汶弸邏s?苾铏p荫渌?呉坡Y询生蓯籀塡塠=?鬋昆?SZ?|_)5隠瑾.觠0峗E ?王