金属材料与钢的热处理.ppt

28 03 2020 1 第二章金属材料 第一节概述根据物料与适宜工作条件选材物料腐蚀性 铸铁抗硫化氢压力与温度蠕变 氢腐蚀 低温脆性等 28 03 2020 2 第二节材料的性能 力学性能 物理性能 化学性能和加工性能一 力学性能决定许用应力强度 硬度 弹性 塑性 韧性等 28 03 2020 3 1 强度是指材料抵抗外加载荷而不致失效破坏的能力 28 03 2020 4 28 03 2020 5 常温强度指标 屈服强度和抗拉 压 强度屈强比适当蠕变极限 n疲劳极限 r r min max 应力循环系数或应力比 1 以106 107次不被破坏的应力 28 03 2020 6 2 硬度 局部抵抗能力弹性 强度与塑性的综合性能指标压入硬度 布氏硬度 HB 洛氏硬度 HRC HRB 和维氏硬度 HV 低碳钢 b 0 36HB高碳钢 b 0 34HB灰铸铁 b 0 1HB 28 03 2020 7 3 塑性 延伸率 断面收缩率 化工设备材料一般要求 5 10 20 28 03 2020 8 4 冲击韧性 冲击韧度 k 使其破坏所消耗的功或吸收的能除以试件的截面面积低温容器所用钢板 k值不得低于30J cm2 28 03 2020 9 二 物理性能 密度 熔点 比热容 热导率 线膨胀系数 导电性 磁性 弹性模量与泊松比等 28 03 2020 10 三 化学性能 1 耐腐蚀性金属和合金对周围介质侵蚀的抵抗能力2 抗氧化性高温氧化 降低表面硬度和抗疲劳强度选耐热材料 28 03 2020 11 四 加工工艺性能 1 可铸性 收缩与偏析2 可锻性3 焊接性4 可切削加工性 28 03 2020 12 第三节碳钢与铸铁 铁碳合金 由95 以上铁和0 05 4 碳及1 左右杂质元素所组成合金一般含碳量0 02 2 称为钢 大于2 称为铸铁 当含碳量小于0 02 时称纯铁 工业纯铁 含碳量大于4 3 的铸铁极脆 28 03 2020 13 一 铁碳合金的组织结构 1 金属的组织与结构在金相显微镜下看到的金属的晶粒 简称组织 28 03 2020 14 电子显微镜观察到金属原子各种规则排列 称为金属的晶体结构 简称结构不同温度下纯铁体心立方与面心立方晶格 体心立方晶格塑性比面心立方晶格的好 而后者的强度高于前者 28 03 2020 15 铸铁一般碳以石墨形式存在 有不同的组织形貌 球墨铸铁强度最高 细片状石墨次之 粗片状石墨最差 28 03 2020 16 2 纯铁的同素异构转变 体心立方晶格的纯铁称a Fe 面心立方晶格的铁称为g Fe a Fe加热可变为g Fe 反之高温下的g Fe冷却可变为a Fe 在固态下晶体构造随温度发生变化的现象 称 同素异构转变 纯铁的同素异构转变是在910 恒温下完成的 在固态下重新排列 结晶过程 是钢进行热处理的依据 28 03 2020 17 3 碳钢的基本组织 碳在铁中的存在形式有固溶体 化合物和混合物三种 固溶体 两种或两种以上的元素在固态下互相溶解 而仍然保持溶剂晶格原来形式的物体这三种不同的存在形式 形成了不同的碳钢组织 28 03 2020 18 1 铁素体 碳溶解在a Fe中形成固溶体称铁素体 a Fe原子间隙小 溶碳能力低 室温下0 006 强度和硬度低 但塑性和韧性很好 低碳钢是含铁素体的钢 具有软而韧的性能 28 03 2020 19 2 奥氏体 碳溶解在g Fe铁中形成固溶体称奥氏体 g Fe原子间隙较大 碳的溶解度比a Fe中大得多 如在723 时可溶解0 8 在1147 时可达最大值2 06 奥氏体组织是在a Fe发生同素异构转变时产生的 由于奥氏体有较大的溶解度 故塑性 韧性较好 且无磁性 28 03 2020 20 3 渗碳体 碳和铁形成一种化合物 Fe3C 称渗碳体 熔点约1600 硬度高 塑性几乎等于零 铁碳合金含碳量小于2 时 其组织是在铁素体中散布着渗碳体 是碳素钢 含碳量大于2 时 部分碳以石墨形式存在 称铸铁 抗拉强度和塑性都比碳钢低 但铸铁具有一定消震能力 28 03 2020 21 4 珠光体 铁素体与渗碳体的机械混合物 力学性能介于铁素体和渗碳体之间 即其强度 硬度比铁素体显著提高 塑性 韧性比铁素体差 但比渗碳体要好得多 28 03 2020 22 5 莱氏体 珠光体和初次渗碳体的共晶混合物 具有较高的硬度 是一种较粗而硬的金相组织 存在于白口铸铁 高碳钢中 28 03 2020 23 6 马氏体 钢和铁从高温急冷下来的组织 是碳原子在a Fe中过饱和的固溶体 具有很高的硬度 但很脆 延伸性低 几乎不能承受冲击载荷 28 03 2020 24 二 铁碳合金状态图 28 03 2020 25 钢在加热时形成单一的奥氏体组织 28 03 2020 26 所有生铁组织中都有莱氏体 多数碳以石墨状存在 用作铸件的生铁称为铸铁 28 03 2020 27 三 钢的热处理 钢 铁固态下加热 保温和不同的冷却方式 改变金相组织以满足所要求的物理 化学与力学性能 称为热处理 28 03 2020 28 1 退火和正火 退火 缓慢加热到临界点以上的某一温度 保温一段时间 随炉缓慢冷却 目的 细化晶粒 提高力学性能 降低硬度 提高塑性 便于冷加工 消除部分内应力 防止工件变形 正火是置于空气中冷却 晶粒变细 韧性可显著提高 铸 锻件切削加工前一般进行退火或正火 28 03 2020 29 2 淬火和回火 加热至淬火温度 临界点以上30 50 并保温一段时间 后投入淬火剂中冷却 淬火后得到的组织是马氏体 增加硬度 强度和耐磨性 淬火剂有空气 油 水 盐水 冷却能力递增 碳钢在水和盐水中淬火 合金钢在油中淬火 28 03 2020 30 回火是淬火后进行的一种较低温度的加热与冷却热处理工艺 回火可以降低或消除零件淬火后的内应力 提高韧性 在150 250 范围内的回火称 低温回火 回火马氏体有较高的硬度和耐磨性 内应力和脆性有所降低 刃具 量具 要进行低温回火处理 28 03 2020 31 中温回火温度是300 450 有一定的弹性和韧性 并有较高硬度 轴类 刀杆 轴套等进行中温回火 高温回火温度为500 680 综合性能 强度 韧性 塑性等都较好淬火加高温回火习惯上称为 调质处理 用于各种轴类零件 连杆 齿轮 受力螺栓等 28 03 2020 32 时效热处理 材料经固溶处理或冷塑变形后 在室温或高于室温条件下 其组织和性能随时间而变化的过程 时效可进一步消除内应力 稳定零件尺寸 它与回火作用相类似 28 03 2020 33 3 表面淬火 使零件表面层比心部具有更高的强度 硬度 耐磨性和疲劳强度 而心部则具有一定的韧性 28 03 2020 34 4 化学热处理 有渗碳 渗氮 氮化 渗铬 渗硅 渗铝 氰化 碳与氮共渗 等 渗碳 氰化可提高零件的硬度和耐磨性 渗铝可提高耐热 抗氧化性 氮化与渗铬的零件 表面比较硬 可显著提高耐磨和耐腐蚀性 渗硅可提高耐酸性等 28 03 2020 35 四 碳钢 1 常存杂质元素对钢材性能的影响硫 磷 锰 硅 氧 氮 氢等 1 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 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 以下 28 03 2020 36 2 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 28 03 2020 37 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MnO进入炉渣 从而改善钢的品质 特别是降低脆性 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 28 03 2020 38 4 硅 脱氧剂 有益的元素 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 28 03 2020 39 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 28 03 2020 40 6 氮 长时间放置或在200 300 加热氮以氮化物形式的析出 硬度 强度提高 塑性下降 发生时效 钢液中加入Al Ti或V进行固氮处理 使氮固定在AlN TiN或VN中 可消除时效倾向 28 03 2020 41 7 氢 氢脆 白点等缺陷 变脆 氢化物变形小白点 组织缺陷处扩散氢 时间长 28 03 2020 42 2 分类与编号 按用途 建筑及工程用钢 结构钢 弹簧钢 轴承钢 工具钢和特殊性能钢 不锈钢 耐热钢 按含碳量 低碳钢 中碳钢和高碳钢按脱氧方式 镇静钢和沸腾钢按品质 普通钢 优质钢和高级优质钢 28 03 2020 43 1 普通碳素钢 Q235 A 屈服强度数值 MPa 质量等级A B C D 脱氧方法为F b Z TZ 化工压力容器用钢一般选用镇静钢 普通碳素钢有Q195 Q215 Q235 Q255及Q275五个钢种 28 03 2020 44 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 平均含碳量的万分之几 45号钢中含碳量平均为0 45 0 42 0 50 45Mn 锰含量较高的优质非合金钢 28 03 2020 45 优质低碳钢 含C 0 25 如08 10 15 20 25 塑性好 焊接性能好 壳体 接管 优质中碳钢 含C量0 3 0 60 如30 35 40 45 50与55 45号钢搅拌轴优质高碳钢 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 28 03 2020 46 3 高级优质钢 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 28 03 2020 47 3 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 5mm6mm 30mm厚度间隔为lmm30mm 60mm厚度间隔为2mm一般碳素钢板材有Q235 A Q235 A F 08 10 15 20等 28 03 2020 48 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 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 水煤气管 分镀锌 白铁管 和不镀锌 黑铁管 两种 28 03 2020 49 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 角钢 工字钢及槽钢可做各种设备的支架 塔盘支承及各种加强结构 28 03 2020 50 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 石油化工容器用20 25等制作管板 法兰 顶盖等 28 03 2020 51 五 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 28 03 2020 52 1 灰铸铁 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 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 HT和抗拉强度sb值表示 如HT100 其中100表示sb 100MPa 常用灰铸铁牌号有HT100 HT150 HT200 HT250 HT300 HT350 28 03 2020 53 2 球墨铸铁 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 用QT 抗拉强度值 延伸率表示 如QT400 18 其中400表示sb 400MPa 18表示d 18 28 03 2020 54 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 脆性大及内应力大 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 28 03 2020 55 第四节合金钢 在碳钢中添加适量的一种或多种合金元素 得到或改善某些性能 一 分类与编号按合金元素总含量分 合金含量10 高合金钢 28 03 2020 56 按用途分 合金结构钢调质结构钢 表面硬化钢低碳马氏体钢 非调质结构钢合金工具钢特殊性能钢不锈钢和耐热钢等 28 03 2020 57 一种是汉字牌号 如35铬钼 另一种是用国际化学符号 如35CrMo 表示含碳量平均为万分之三十五 或0 35 含Cr Mo在1 左右 当平均质量分数 1 5 2 5 3 5 时 在元素符号后面应标明含量 可相应表示为2 3 4 如36Mn2Si 28 03 2020 58 二 合金元素对钢的影响 目前常用的合金元素有 铬 Cr 锰 Mn 镍 Ni 硅 Si 硼 B 钨 W 钼 Mo 钒 V 钛 Ti 和稀土元素 Re 等 28 03 2020 59 1 铬 提高耐腐蚀性能和抗氧化性能 含量达到13 时 能使钢的耐腐蚀能力显著提高 并增加钢的热强性 提高钢的淬透性 显著提高钢的强度 硬度和耐磨性 但使塑性和韧性降低 28 03 2020 60 2 锰 提高强度和提高低温冲击韧性 3 镍提高淬透性 有很高的强度 而又保持良好的塑性和韧性 提高耐腐蚀性和低温冲击韧性 镍基合金具有更高的热强性能 镍被广泛应用于不锈耐酸钢和耐热钢中 28 03 2020 61 4 硅 提高强度 高温疲劳强度 耐热性及耐H2S等介质的腐蚀性 硅含量增高会降低钢的塑性和冲击韧性 5 铝强脱氧剂 显著细化晶粒 提高冲击韧性 降低冷脆性 提高抗氧化性和耐热性 对抵抗H2S介质腐蚀有良好作用 价格便宜 在耐热钢中常以它来代替铬 28 03 2020 62 6 钼 提高高温强度 硬度 细化晶粒 防止回火脆性 钼能抗氢腐蚀 7 钒于固溶体中提高高温强度 细化晶粒 提高淬透性 铬钢中加少量钒 在保持钢的强度情况下 能改善钢的塑性 28 03 2020 63 8 钛 强脱氧剂 可提高强度 细化晶粒 提高韧性 减小铸锭缩孔和焊缝裂纹等倾向 在不锈钢中稳定碳 防止晶间腐蚀提高耐热性 9 稀土元素提高强度 改善塑性 低温脆性 耐腐蚀性及焊接性能 28 03 2020 64 三 可焊接的低合金高强度钢 碳含量通常小于0 25 有较高的屈服强度 300 1000MPa 和屈强比 ss sb 0 65 0 95 较好的冷热加工性能 良好的焊接性能 较低的冷脆倾向以及较好的抗大气 海水等腐蚀能力 28 03 2020 65 低合金高强度钢按性能和用途分 高强度钢 低温钢和耐蚀钢1 高强度钢350MPa强度级 典型牌号为16Mn 400MPa强度级 典型钢号为14MnMoV500MPa强度级 典型12MnNiCrMoVCu用于船舶 车轴 压力容器 锅炉 输送管线等的焊接结构件 28 03 2020 66 2 低温钢主要有09Mn2V 70 06MnNb 90 3 耐蚀钢10MnPNbRE钢耐海洋大气及海水腐蚀 12MnAlV钢制造炼油厂耐高温硫化氢设备 28 03 2020 67 大型化工容器16MnR 质量比碳钢轻l 3 与碳钢相比 用15MnV制造球形贮罐可节省钢材约45 根据容器的具体操作条件 温度 压力 和制造加工 卷板 焊接 要求 选用 28 03 2020 68 四 专业用钢 锅炉用钢 压力容器用钢 焊接气瓶用钢等 在钢号后面分别加注g R或HP等 如20g 16MnR和15MnVHP等 质地均匀 杂质含量低 能满足某些力学性能的特殊检验项目要求 28 03 2020 69 五 特殊性能钢 不锈钢 耐热钢和高温合金及低温用钢1 不锈钢不锈钢和耐酸钢的统称 也称不锈耐酸钢一般称耐空气 蒸汽和水等弱腐蚀介质的钢为不锈钢 称耐酸 碱 盐等强烈腐蚀性介质的钢为耐酸钢 28 03 2020 70 通常按钢的金相组织分为铁素体不锈钢 奥氏体不锈钢 奥氏体 铁素体双相不锈钢和马氏体不锈钢等 28 03 2020 71 1 铁素体不锈钢 含碳 0 15 铬量在12 30 有些钢种还含有钼 钛等元素 不锈纲中的含碳量都较低 Cr23C6而消耗了铬 都在13 以上 对晶间腐蚀比较敏感 铬含量高时 脆性转变温度高 可焊性较差 lCr13 2Cr13 受冲击载荷较大的零件0Cr13 0Cr17Ti耐氧化性酸和硫化氢气体的腐蚀 部分代替高铬镍型不锈钢 28 03 2020 72 2 奥氏体不锈钢 优异的综合性能 包括优良的力学性能 冷 热加工和成型性 可焊性和在许多介质中的良好耐蚀性 含氯离子 发生晶间腐蚀的倾向 锰和氮代替不锈钢中的镍 发展出了铬锰镍氮系和铬锰氮系不锈钢 例如Cr18Mn8Ni5 Cr18Mn10Ni5Mo3N 28 03 2020 73 在400 800 的温度范围内 碳从奥氏体中以碳化铬 Cr23C6 形式沿晶界析出 使晶界附近的合金元素 铬与镍 含铬量降低到耐腐蚀所需的最低含量 12 以下 腐蚀就在此贫铬区产生 这种沿晶界的腐蚀称为晶间腐蚀 28 03 2020 74 防止晶间腐蚀的方法 1 降低含碳量 0 06 时不易产生 0 03 时可靠地克服 超低碳不锈钢 如00Cr19Nil02 稳定碳原子 加入Ti Nb V Mo稳定剂 广泛用 0Cr18Nil0Ti 0Cr18NillNb3 形成双相组织 加入铁素体促成元素Ti Al Si Mo 铁素体含铬高 补充快 5 以内 阻断腐蚀通路 28 03 2020 75 防止晶间腐蚀的方法 4 控制热规范 快速加热和冷却 或非常缓慢 5 补充热处理稳定化退火 免疫处理 850度保温2小时 充分扩散高温淬火水冷 固熔 1100度左右加热后淬火 单相奥氏体 28 03 2020 76 加入Mo提高对氯离子Cl 的耐蚀能力 lCr18Nil2Mo3Ti 0Cr18Nil8Mo2Cu2Ti 同时加入Mo Cu 则在室温 浓度为50 以下的硫酸中也具有较高的耐蚀性 也可提高在低浓度盐酸中的抗腐蚀性 28 03 2020 77 2 耐热钢和高温合金 例如石油化工的乙烯裂解 氨的合成等 温度往往达到1000 以上 300 350 即需选用耐热钢 一般耐热钢工作温度都在700 以下 700 1000 用高温合金 28 03 2020 78 耐热钢 Cr Al Si铁素体形成元素 被高温气体氧化后生成一种致密的氧化膜 Ni Mn奥氏体形成元素 提高高温强度和改善抗渗碳性 V Nb Ti形成强碳化物提高高温强度 C和N扩大和稳定奥氏体提高高温强度B和Re均为耐热钢中添加的微量元素 可以显著提高钢材的抗氧化性 并改善其热塑性 28 03 2020 79 耐热钢 按特性和用途可分为抗氧化钢 又称高温不起皮钢 和热强钢 抗氧化钢是指高温下具有较好的抗氧化性 并有适当强度的钢种 热强钢高温下有较好的抗氧化性和耐腐蚀能力 且有较高的强度 常用来高温工作下的汽缸 螺栓及锅炉的过热器等 28 03 2020 80 高温合金 铁基合金 镍基合金 钴基合金 铁基耐热合金工作温度在700 以下 含有相当高的铬 镍成分和其他强化元素 镍基耐热合金是目前在700 900 范围内使用得最广泛的一种高温合金 这类合金的镍含量通常在50 以上 钴基耐热合金的高温强度主要靠固溶强化获得 钴价格昂贵 应用受到很大的限制 一般在1000 以上才用 28 03 2020 81 3 低温用钢 深冷分离 空气分离等 温度 20 目前国外低温设备用的钢材主要是以高铬镍钢为主 也有使用镍钢 铜和铝等 我国无铬镍的低温钢材系列 16MnDR 07MnNiCrMoVDR 15MnNiDR 09Mn2VDR 09MnNiDR 28 03 2020 82 第五节有色金属 铜T黄铜H青铜Q铝L铅Pb铸造合金Z轴承合金Ch 28 03 2020 83 一 铝及其合金 浓硝酸以及干氯化氢 氨气中耐腐蚀卤素离子的盐类 氢氟酸以及碱溶液都会破坏铝表面的氧化膜 铝不会产生火花 常用于制作含易挥发性介质的容器 铝不会使食物中毒 不沾污物品 不改变物品颜色 在食品工业中代替不锈钢 铝的导热性能好 适合于作换热设备 28 03 2020 84 变形铝合金 工业纯铝和防锈铝 和铸造铝合金1 变形铝合金 1 工业纯铝工业高纯铝1A85 1A90 抗硫腐蚀 浓硝酸设备 高压釜 槽车 贮槽 阀门 泵 工业纯铝8A06 耐硫腐蚀 防污染而不要求强度的设备 例如 反应器 热交换器 深冷设备 塔器等 28 03 2020 85 2 防锈铝 由铝锰系或铝镁组成的铝合金 5A02 5A03 5A05 5A06等 强度比纯铝高5A02 5A03用于中等强度的零件或设备 5A05制造油箱 管道 低压容器 铆钉5A06用于受力零件及焊制容器 由于熔焊的铝材在低温 0 196 下冲击韧性不下降 很适合做低温设备 28 03 2020 86 2 铸造铝合金 是铝 硅合金 Al Si系 俗称 硅铝明 典型牌号ZAlSi7Mg 合金号为ZL101 Al Cu系 应用最早 热强性高 300 耐腐蚀性较差 典型牌号ZAlCu5Mn 合金号为ZL201 Al Mg系 室温力学性能高 耐腐蚀性能好 但热强性低 铸造性能差 典型牌号ZAlMg10 合金号为ZL301 28 03 2020 87 Al Zn系 Zn在Al中溶解度大 再加入硅及少量镁 铬等元素 具有良好的综合性能 典型牌号ZAlZn11Si17 合金号为ZL401 铝的铸造性 流动性好 铸造时收缩率和生成裂纹的倾向性都很小 耐蚀性好 且密度小 广泛用来铸造形状复杂的耐蚀零件 如管件 泵 阀门 汽缸 活塞等 28 03 2020 88 二 铜及其合金 半贵重金属1 纯铜 紫铜 低温时可保持较高的塑性和冲击韧性 用于制作深冷设备和高压设备垫片 耐稀硫酸 亚硫酸 稀的和中等浓度的盐酸 醋酸 氢氟酸及其它非氧化性酸等介质的腐蚀 对淡水 大气 碱类溶液的耐蚀能力很好 不耐各种浓度的硝酸 氨和铵盐溶液 28 03 2020 89 变形纯铜的牌号Tl T2 T3 TU1 TU2 TP1 TP2等 T1 T2是高纯度铜 用于制造电线 配制高纯度合金 T3杂质含量和含氧量比T1 T2高 主要用于一般材料 如垫片 铆钉等 TU1 TU2为无氧铜 纯度高 主要用作真空器件 TP1 TP2为磷脱氧铜 多以管材供应 主要用于冷凝器 蒸发器 换热器 热交换器的零件等 28 03 2020 90 2 铜合金 黄铜 铜与锌的合金称黄铜白铜 镍的质量分数含量低于50 的铜镍合金称为简单 普通 白铜 再加入锰 铁 锌或铝等元素的白铜称为复杂 特殊 白铜 青铜 其它合金 铜与锡的合金称为锡青铜 铜与铝 硅 铅 铍 锰等组成的合金称无锡青铜 28 03 2020 91 1 黄铜 铜与锌的合金称黄铜 铸造性能好 力学性能比纯铜高 耐蚀性能与纯铜相似 在大气中耐腐蚀性比纯铜好 价格便宜 应用较广 在黄铜中加入锡 铝 硅 锰等元素 特种黄铜 锰 铝能提高强度 铝 锰和硅提高抗蚀性和减磨性 铝能改善切削加工性 28 03 2020 92 常用的黄铜牌号有H80 H68 H62等H80大气 淡水及海水中有较高耐腐蚀性 加工性能优良 可作薄壁管和波纹管 H68塑性好 可在常温下冲压H62在室温下塑性较差 但机械强度较高 易焊接 价格低廉 可做深冷设备的筒体 管板 法兰及螺母等 锡黄铜HSn70 l含有1 的锡 能提高在海水中的耐蚀性 称海军黄铜 28 03 2020 93 2 白铜 镍含量低于50 的铜镍合金称为简单 普通 白铜 再加入锰 铁 锌或铝等元素的白铜称为复杂 特殊 白铜 白铜是工业铜合金中耐腐蚀性能最优者 抗冲击腐蚀 应力腐蚀性能亦良好 是海水冷凝管的理想材料 28 03 2020 94 3 青铜 铜与锡的合金称为锡青铜 铜与铝 硅 铅 被 锰等组成的合金称无锡青铜 锡青铜分铸造锡青铜和压力加工锡青铜 锡青铜典型牌号ZQSn10 1 有高强度和硬度 能承受冲击载荷 耐磨性很好 具有优良的铸造性 比纯铜耐腐蚀 锡青铜用来铸造耐腐蚀和耐磨零件 如泵壳 阀门 轴承 蜗轮 齿轮 旋塞等 无锡青铜力学性能好 28 03 2020 95 三 钛及其合金 钛的密度小 4 507g cm3 强度高 耐腐蚀性好 熔点高 工业纯钛牌号有TA0 TA2 TA3 编号愈大 杂质含量愈多 纯钛加工性能良好 有良好的耐蚀性 钛也是很好的耐热材料 在钛中添加锰 铝或铬钼等元素 可获得性能优良的钛合金 28 03 2020 96 四 镍及其合金 高强度和塑性 好的延伸性和可锻性 好的耐腐蚀性 用于制造处理碱介质的化工设备 牌号为NCu28 2 5 1 5的蒙乃尔耐蚀合金应用最广 蒙乃尔合金能在500 时保持高的力学性能 能在750 以下抗氧化 在非氧化性酸 盐和有机溶液中比纯镍 纯铜更具耐蚀性 28 03 2020 97 五 铅及其合金 硬度低 强度小 不宜单独作为设备材料 只适于做设备的衬里 热导率小 纯铅不耐磨 非常软 但在许多介质中 特别是在硫酸 80 的热硫酸及92 的冷硫酸 中铅具有很高的耐蚀性 铅与锑合金称为硬铅 硬度 强度都比纯铅高 在硫酸中的稳定性也比纯铅好 硬铅的主要牌号为PbSb4 PbSb6 PbSb8和PbSb10 28 03 2020 98 铅和硬铅在硫酸 化肥 化纤 农药 电器设备中可用来做加料管 鼓泡器 耐酸泵和阀门等零件 由于铅具有耐辐射的特点 在工业上用作X射线和g射线的防护材料 铅合金的自润性 磨合性和减振性好 噪音小 是良好的轴承合金 铅合金还用于铅蓄电池极板 铸铁管口 电缆封头的铅封等 28 03 2020 99 第六节非金属材料 既可用作结构材料 又能作设备的保护衬里 涂层 还可做设备的密封材料 保温材料和耐火材料 非金属材料分为无机非金属材料 陶瓷 搪瓷 岩石 玻璃等 及有机非金属材料 塑料 涂料 橡胶等 及近20 30年来发展的复合材料 玻璃钢 不透性石墨等 28 03 2020 100 一 无机非金属材料 1 化工陶瓷好的耐腐蚀性 耐热性和一定机械强度 导热性差 热膨胀系数较大 受碰击或温差急变而易破裂 28 03 2020 101 2 化工搪瓷由含硅量高的瓷釉通过900 左右的高温煅烧 使瓷釉密着在金属表面 具有优良的耐腐蚀性能 力学性能和电绝缘性能 但易碎裂 热导率不到钢的1 4 热膨胀系数大 不能直接用火焰加热 以免损坏搪瓷表面 可以用蒸汽或油浴缓慢加热 使用温度为 30 270 28 03 2020 102 3 辉绿岩铸石用辉绿岩熔融后制成 可制成板 砖等材料作设备衬里 也可做管材 铸石除对氢氟酸和熔融碱不耐腐蚀外 对各种酸 碱 盐都具有良好的耐腐蚀性能 28 03 2020 103 4 玻璃化工用的玻璃不是一般的钠钙玻璃 而是硼玻璃 耐热玻璃 或高铝玻璃 它们有好的热稳定性和耐腐蚀性 有耐腐蚀性 清洁 透明 阻力小 价格低等特点 但质脆 耐温度急变性差 不耐冲击和振动 目前已成功采用在金属管内衬玻璃或用玻璃钢加强玻璃管道 来弥补其不足 28 03 2020 104 二 有机非金属材料 1 工程塑料是用高分子合成树脂为主要原料 加入添加剂以改善产品性能 热塑性材料遇热软化或熔融 冷却后又变硬 可反复多次 聚氯乙烯 聚乙烯等 热固性塑料固化后不能用加热的方法使之再软化 酚醛树脂 氨基树脂等 有良好的耐腐蚀性能 一定机械强度 良好的加工性能和电绝缘性能 价格较低 28 03 2020 105 1 硬聚氯乙烯 PVC 塑料使用温度为 10 55 当温度在60 90 时 强度显著下降 2 聚乙烯 PE 塑料在室温下 除硝酸外 对各种酸 碱盐溶液均稳定 对氢氟酸特别稳定 3 耐酸酚醛塑料 PF 使用温度为 30 130 这种塑料性质较脆 冲击韧性较低 28 03 2020 106 4 聚四氟乙烯 PTFE 塑料耐强腐蚀性介质腐蚀 甚至超过贵重金属金和银 有塑料王之称 常用作耐腐蚀 耐高温密封元件