第7章 工程材料的应用

1、1工程材料在汽车、机床上的应用情况及工程材工程材料在汽车、机床上的应用情况及工程材料在仪器仪表、热能设备、化工设备和航空航料在仪器仪表、热能设备、化工设备和航空航天器等典型设备上的应用情况。天器等典型设备上的应用情况。工程材料在典型设备上的应用。工程材料在典型设备上的应用。27.1 7.1 汽车用材汽车用材一、汽车用金属材料一、汽车用金属材料汽车主要结构可分为发动机、底盘、车身、电气设备四汽车主要结构可分为发动机、底盘、车身、电气设备四部分。部分。(1) 发动机发动机 提供动力，由缸体、缸盖、活塞、连杆、曲轴及配气、提供动力，由缸体、缸盖、活塞、连杆、曲轴及配气、燃料供给、润滑、冷却等系统组成

2、。燃料供给、润滑、冷却等系统组成。(2) 底盘底盘 包括传动系包括传动系(离合器、变速箱、后桥等离合器、变速箱、后桥等)、行驶系、行驶系(车架、车架、车轮等车轮等)、转向系、转向系(方向盘、转向蜗杆等方向盘、转向蜗杆等)和制动系和制动系(油泵油泵或气泵、刹车片等或气泵、刹车片等)。3(3) 车身：驾驶室、货箱等。车身：驾驶室、货箱等。(4) 电气设备：电源、起动、点火、照明、信号、控制等。电气设备：电源、起动、点火、照明、信号、控制等。前置后驱汽车结构示意图前置后驱汽车结构示意图41、缸体和缸盖、缸体和缸盖缸体材料应满足下列要求：有足够的强度和刚度；良缸体材料应满足下列要求：有足够的强度和刚度

3、；良好的铸造性和切削性；价格低廉。缸体常用的材料有灰好的铸造性和切削性；价格低廉。缸体常用的材料有灰口铸铁和铝合金两种。口铸铁和铝合金两种。缸盖应选用导热性好、高温机械强度高、能承受反复缸盖应选用导热性好、高温机械强度高、能承受反复热应力、铸造性能良好的材料来制造。目前使用的缸盖热应力、铸造性能良好的材料来制造。目前使用的缸盖材料有：灰铸铁、合金铸铁、铝合金。材料有：灰铸铁、合金铸铁、铝合金。缸体缸体缸盖缸盖52、缸套、缸套气缸工作面用耐磨材料，制成缸套镶入气缸。气缸工作面用耐磨材料，制成缸套镶入气缸。常用缸套材料为耐磨合金铸铁：高磷铸铁、硼铸铁、常用缸套材料为耐磨合金铸铁：高磷铸铁、硼铸铁、

4、合金铸铁。合金铸铁。为了提高缸套的耐磨性，可以用镀铬、表面淬火、喷镀为了提高缸套的耐磨性，可以用镀铬、表面淬火、喷镀金属钼或其它耐磨合金等办法对缸套进行表面处理。金属钼或其它耐磨合金等办法对缸套进行表面处理。63、活塞、活塞销和活塞环、活塞、活塞销和活塞环活塞材料的要求是热强度高、导热性好、膨胀系数小、活塞材料的要求是热强度高、导热性好、膨胀系数小、密度小密度小, 减摩性、耐磨性、耐蚀性和工艺性好等。常用减摩性、耐磨性、耐蚀性和工艺性好等。常用的活塞材料是铝硅合金。的活塞材料是铝硅合金。活塞销外表面应进行渗碳或氰化处理，以满足外表面活塞销外表面应进行渗碳或氰化处理，以满足外表面硬而耐磨，材料内

5、部韧而耐冲击的要求。活塞销材料一硬而耐磨，材料内部韧而耐冲击的要求。活塞销材料一般用般用20、20Cr、18CrMnTi。活塞环用合金铸铁或球墨铸铁，经表面处理。镀多孔活塞环用合金铸铁或球墨铸铁，经表面处理。镀多孔性铬后可使环的工作寿命提高性铬后可使环的工作寿命提高23倍。其它方法有喷钼、倍。其它方法有喷钼、磷化、氧化、涂合成树脂等。磷化、氧化、涂合成树脂等。活塞销活塞销活塞环活塞环活塞活塞74、连杆、连杆连杆连接活塞和曲轴。连杆连接活塞和曲轴。连杆既受交变的拉、压应力，又受弯曲应力。连杆的主连杆既受交变的拉、压应力，又受弯曲应力。连杆的主要损坏形式是疲劳断裂和过量变形。要求连杆具有较高要损坏

6、形式是疲劳断裂和过量变形。要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能；又要求具有足够的刚性和韧性。的强度和抗疲劳性能；又要求具有足够的刚性和韧性。一般采用一般采用45钢、钢、40Cr、40MnB等调质钢。等调质钢。85、气门、气门气门承受较高的机械负荷和热负荷，排气门工作温度高气门承受较高的机械负荷和热负荷，排气门工作温度高达达650850。气门头部承受冲击。气门头部承受冲击。气门失效：气门座扭曲、气门头部变形、气门座积碳时气门失效：气门座扭曲、气门头部变形、气门座积碳时引起燃烧，气门座烧蚀。引起燃烧，气门座烧蚀。气门材料选用耐热、耐蚀、耐磨的材料。气门材料选用耐热、耐蚀、耐磨的材料。进气门一般可用进

7、气门一般可用40Cr、35CrMo、38CrSi、42Mn2V等等合金钢制造。排气门则要求用高铬耐热钢合金钢制造。排气门则要求用高铬耐热钢(4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo)制造。制造。96、汽车半轴、汽车半轴承受扭转力矩和反复变曲、一定的冲击载荷。承受扭转力矩和反复变曲、一定的冲击载荷。半轴的失效：花键齿压陷、磨损，半轴断裂。要求半轴半轴的失效：花键齿压陷、磨损，半轴断裂。要求半轴材料具有高的抗弯强度、疲劳强度和较好的韧性。汽车材料具有高的抗弯强度、疲劳强度和较好的韧性。汽车半轴是要求综合机械性能较高的零件，通常选用调质钢半轴是要求综合机械性能较高的零件，通常选用调质钢制造。制造。中、小

8、型汽车的半轴一般用中、小型汽车的半轴一般用45钢、钢、40Cr。重型汽车用重型汽车用40MnB、40CrNi、40CrMnMo等淬透性较等淬透性较高的合金钢制造。高的合金钢制造。汽车半轴汽车半轴107、车身、档板等冷冲压零件、车身、档板等冷冲压零件在汽车零件中，冷冲压零件种类繁多，约占总零件数的在汽车零件中，冷冲压零件种类繁多，约占总零件数的5060%。汽车冷冲压零件用的材料有钢板和钢带，其中主要是钢汽车冷冲压零件用的材料有钢板和钢带，其中主要是钢板，包括热轧钢板和冷轧钢板。如钢板板，包括热轧钢板和冷轧钢板。如钢板08、20、25、Q345(16Mn)等。等。11二、汽车用其他工程材料二、汽车

9、用其他工程材料1、塑料、塑料(1) 内饰用塑料内饰用塑料主要塑料为聚氨酯主要塑料为聚氨酯(PU)、聚氯乙烯、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯、聚丙烯(PP)和和ABS等。内饰塑料制品主要有：座垫、仪表板、扶手、等。内饰塑料制品主要有：座垫、仪表板、扶手、门内衬板、顶棚衬里、地毯、转向盘等。门内衬板、顶棚衬里、地毯、转向盘等。聚氨酯汽车座椅聚氨酯汽车座椅转向盘转向盘12(2) 汽车用工程塑料汽车用工程塑料聚丙烯聚丙烯 主要用于通风采暖系统、发动机的某些配件以及外装件，主要用于通风采暖系统、发动机的某些配件以及外装件，如真空助推器，汽车转向盘、仪表板、加速踏板、蓄电如真空助推器，汽车转向盘、仪表板、加速

10、踏板、蓄电池壳、空气滤清器、冷却风扇、风扇护罩、散热器格栅、池壳、空气滤清器、冷却风扇、风扇护罩、散热器格栅、分电器盖、灯壳等。分电器盖、灯壳等。13聚乙烯聚乙烯 可用于制造汽油箱、挡泥板、转向盘、各种液体储罐以可用于制造汽油箱、挡泥板、转向盘、各种液体储罐以及衬板。聚乙烯在汽车上最重要的用途是用于制造汽油及衬板。聚乙烯在汽车上最重要的用途是用于制造汽油箱。箱。聚苯乙烯聚苯乙烯用作各种仪表外壳、灯罩及电器零件。用作各种仪表外壳、灯罩及电器零件。汽油箱汽油箱仪表外壳仪表外壳14ABS制作汽车用车轮罩、保险杠垫板、手柄、百叶窗、仪表制作汽车用车轮罩、保险杠垫板、手柄、百叶窗、仪表板、控制板、收音机

11、壳、暖风器壳等。板、控制板、收音机壳、暖风器壳等。聚酰胺聚酰胺(尼龙尼龙) 制造燃油滤清器、空气滤清器、水泵壳、水泵叶轮、风制造燃油滤清器、空气滤清器、水泵壳、水泵叶轮、风扇、雨刷器齿轮、速度表齿轮。扇、雨刷器齿轮、速度表齿轮。灯罩灯罩空气滤清器空气滤清器15(3) 汽车外装及结构件用纤维增强塑料汽车外装及结构件用纤维增强塑料常用的是玻璃纤维和热固性树脂的复合材料。用于制造常用的是玻璃纤维和热固性树脂的复合材料。用于制造汽车顶棚、空气导流板、前灯壳、发动机罩、挡泥板等汽车顶棚、空气导流板、前灯壳、发动机罩、挡泥板等外装件。外装件。用碳纤维增强塑料复合材料制成的汽车零件有传动轴、用碳纤维增强塑料

12、复合材料制成的汽车零件有传动轴、悬挂弹簧、保险杠、转向节、车门、座椅骨架、发动机悬挂弹簧、保险杠、转向节、车门、座椅骨架、发动机罩等。罩等。发动机罩发动机罩保险杠保险杠162、汽车用橡胶、汽车用橡胶汽车的主要橡胶件是轮胎，此外还有各种橡胶软管、密汽车的主要橡胶件是轮胎，此外还有各种橡胶软管、密封件、减震垫等。封件、减震垫等。生胶是轮胎最重要的原材料。生胶是轮胎最重要的原材料。轿车轮胎以合成橡胶为主。载重轮胎以天然橡胶为主。轿车轮胎以合成橡胶为主。载重轮胎以天然橡胶为主。173、汽车用陶瓷材料、汽车用陶瓷材料汽车发动机火花塞采用汽车发动机火花塞采用Al2O3制造。制造。发动机上采用工程陶瓷，使用

13、的陶瓷有发动机上采用工程陶瓷，使用的陶瓷有ZrO2、Si3N4等。等。采用采用Si3N4制造气阀头、活塞顶、气缸套、摇臂镶块、气制造气阀头、活塞顶、气缸套、摇臂镶块、气门挺杆等。门挺杆等。陶瓷摇臂镶块陶瓷摇臂镶块18注意，实际零件在工作中往往不只是一种失效方式起作注意，实际零件在工作中往往不只是一种失效方式起作用。例如，一个齿轮，齿面之间的摩擦导致表面磨损失用。例如，一个齿轮，齿面之间的摩擦导致表面磨损失效，而齿根可能产生疲劳断裂失效，两种方式同时起作效，而齿根可能产生疲劳断裂失效，两种方式同时起作用。但一般来说，造成一个零件失效时总是一种方式起用。但一般来说，造成一个零件失效时总是一种方式起

14、主导作用，很少有两种方式同时都使零件失效。失效分主导作用，很少有两种方式同时都使零件失效。失效分析的目的实际上就是要找出主要的失效形式。析的目的实际上就是要找出主要的失效形式。另外，各类基本失效方式可以互相组合，形成更复杂的另外，各类基本失效方式可以互相组合，形成更复杂的复合失效方式，如腐蚀疲劳，蠕变疲劳，腐蚀磨损等等。复合失效方式，如腐蚀疲劳，蠕变疲劳，腐蚀磨损等等。但它们在特点上都各自接近于其中某一种方式，而另一但它们在特点上都各自接近于其中某一种方式，而另一种方式是辅助的，因此在分析时往往被归入主导方式一种方式是辅助的，因此在分析时往往被归入主导方式一类中，例如腐蚀疲劳，疲劳特征是主导因

15、素，腐蚀是起类中，例如腐蚀疲劳，疲劳特征是主导因素，腐蚀是起辅助作用的，因此被归入疲劳一类进行分析。辅助作用的，因此被归入疲劳一类进行分析。 197.2 7.2 机床用材机床用材机床是车床、铣床、刨床、磨床、镗床、钻床等的总称。机床是车床、铣床、刨床、磨床、镗床、钻床等的总称。机床的主要结构由下列四部分组成：机床的主要结构由下列四部分组成：动力源：三相异步电机动力源：三相异步电机(普通机床普通机床)、直流或交流调速、直流或交流调速电机、伺服电机和步进电机等电机、伺服电机和步进电机等(数控机床数控机床)。传动系统：链轮、带轮、齿轮变速箱、液压传动装置、传动系统：链轮、带轮、齿轮变速箱、液压传动装

16、置、主轴与轴承、蜗杆与蜗轮、齿轮与齿条、丝杠与螺母等。主轴与轴承、蜗杆与蜗轮、齿轮与齿条、丝杠与螺母等。支承件和导轨：机床的床身、立柱、底座、横梁等。支承件和导轨：机床的床身、立柱、底座、横梁等。操纵机构：手轮、手柄、液压阀、电气开关和按钮等。操纵机构：手轮、手柄、液压阀、电气开关和按钮等。机床所用材料中钢铁材料约占机床所用材料中钢铁材料约占95%，有色金属材料约占，有色金属材料约占4.5%，塑料占，塑料占0.5%。201、支承件用材、支承件用材 机身、机床底座、油缸、导轨、齿轮箱体、轴承座等大机身、机床底座、油缸、导轨、齿轮箱体、轴承座等大型零件以及其它一些如牛头刨床的滑枕、皮带轮、导杆、型

17、零件以及其它一些如牛头刨床的滑枕、皮带轮、导杆、摆杆、载物台等。零件重量大、形状复杂。摆杆、载物台等。零件重量大、形状复杂。21材料：灰口铸铁、孕育铸铁，球墨铸铁。材料：灰口铸铁、孕育铸铁，球墨铸铁。 成本低、铸造性好、切削加工性优异、对缺口不敏感、成本低、铸造性好、切削加工性优异、对缺口不敏感、减震性好，有良好的耐磨性，非常适合铸造上述零部件。减震性好，有良好的耐磨性，非常适合铸造上述零部件。石墨有良好的润滑作用、并能储存润滑油、很适宜制造石墨有良好的润滑作用、并能储存润滑油、很适宜制造导轨。导轨。常使用灰铸铁：常使用灰铸铁：HT150、HT200。孕育铸铁孕育铸铁HT250、HT300、H

18、T350、HT400。常使用球墨铸铁：常使用球墨铸铁：QT400-17、QT420-10、QT500-5、QT600-2。222、机床齿轮用材、机床齿轮用材 齿轮在机床中的作用是传递动力、改变运动速度和方向。齿轮在机床中的作用是传递动力、改变运动速度和方向。对于防护和润滑条件差的低速开式齿轮，选用对于防护和润滑条件差的低速开式齿轮，选用HT250、HT300和和HT400，对于和铸铁的大齿轮啮合的小齿轮也，对于和铸铁的大齿轮啮合的小齿轮也可用可用Q235、Q255制造。制造。闭式齿轮多采用闭式齿轮多采用40、45钢，正火或调质处理后再进钢，正火或调质处理后再进行高频感应淬火。行高频感应淬火。高

19、速、重载或尺寸较大，传动精度高的齿轮选用合金高速、重载或尺寸较大，传动精度高的齿轮选用合金调质钢调质钢35CrMo、40Cr、40MnB。高速重载、受强烈。高速重载、受强烈冲击的齿轮，采用冲击的齿轮，采用40Cr或或20Cr、20CrMnTi。 不重要的齿轮可使用不重要的齿轮可使用Q255(不热处理不热处理)。 球墨铸铁球墨铸铁QT450-5、可锻铸铁、可锻铸铁KTZ450-5、KTZ500-4制制造尺寸较大或形状复杂的传动齿轮。造尺寸较大或形状复杂的传动齿轮。23243、机床轴类零件用材、机床轴类零件用材轴在机床的主要作用是保证支承刚性和输出动力、传递轴在机床的主要作用是保证支承刚性和输出动

20、力、传递扭矩，常承受弯曲、扭转复合应力和摩擦力的作用，为扭矩，常承受弯曲、扭转复合应力和摩擦力的作用，为防止变形和磨损，要求轴类材料应具有优良的综合力学防止变形和磨损，要求轴类材料应具有优良的综合力学性能。性能。一般轴件采用一般轴件采用45钢钢(调质调质)制造。制造。 不重要的或低载的轴可以采用不重要的或低载的轴可以采用Q235、Q255等钢制造。等钢制造。承受重载，轴颈耐磨性高的轴，用承受重载，轴颈耐磨性高的轴，用40Cr等调质钢或等调质钢或20Cr等渗碳钢。等渗碳钢。 精密机床主轴等选用精密机床主轴等选用38CrMoAlA钢，调质钢，调质+渗碳处理。渗碳处理。曲轴和主轴用曲轴和主轴用QT6

21、00-2、KTZ600-3等球墨铸铁和可锻铸等球墨铸铁和可锻铸铁制造。铁制造。25264、机床其它零件用材、机床其它零件用材 (1) 螺旋传动件用材螺旋传动件用材 丝杠和螺母是机床进给机构中的一对螺旋传动件，它们丝杠和螺母是机床进给机构中的一对螺旋传动件，它们可将回转运动变为直线运动，也可将直线运动变为回转可将回转运动变为直线运动，也可将直线运动变为回转运动。运动。不需热处理的螺旋传动件用不需热处理的螺旋传动件用45、50钢制造；钢制造； 需热处理的螺旋传动件用需热处理的螺旋传动件用T10A、65Mn、40Cr等制造。等制造。 螺母的材料用锡青铜螺母的材料用锡青铜ZQSn6-6-3、ZQSn1

22、0-2，较小载，较小载荷及低速传动时用耐磨铸铁。荷及低速传动时用耐磨铸铁。27(2) 凸轮和滚子凸轮和滚子凸轮和滚子是机床进给系统或操纵系统的一对传动件，凸轮和滚子是机床进给系统或操纵系统的一对传动件，主要实现直线运动、摆动、等速运动和不等速运动等。主要实现直线运动、摆动、等速运动和不等速运动等。进给系统的凸轮和滚子材料应具有足够的强度和较高的进给系统的凸轮和滚子材料应具有足够的强度和较高的耐磨性，常选用耐磨性，常选用45、40Cr钢，调质钢，调质+感应表面淬火。感应表面淬火。尺寸较大的凸轮选用灰铸铁尺寸较大的凸轮选用灰铸铁HT200、HT250、HT300或或耐磨铸铁耐磨铸铁(如高磷铸铁、铬

23、钼铜铸铁等如高磷铸铁、铬钼铜铸铁等)。操纵系统中的凸轮和滚子因其负荷较小，可用工程塑料操纵系统中的凸轮和滚子因其负荷较小，可用工程塑料或塑料基复合材料制造。或塑料基复合材料制造。28(3) 蜗轮传动件用材蜗轮传动件用材 蜗轮蜗轮 当滑动速度较大时，用锡青铜当滑动速度较大时，用锡青铜ZQSn10、ZQSn10-1或或ZQSn6-6-3等。等。 滑动速度较低时滑动速度较低时,性能要求不高时用性能要求不高时用HT150、HT200、HT250。 直径大于直径大于100200mm的青铜蜗轮，轮芯应采用灰口铸的青铜蜗轮，轮芯应采用灰口铸铁制造。铁制造。蜗杆蜗杆 用用15、20钢和钢和15Cr、20Cr钢

24、，表面渗碳淬硬到钢，表面渗碳淬硬到5662 HRC； 45、40Cr钢，表面高频淬火到钢，表面高频淬火到4550HRC。2930(4) 滑动轴承材料滑动轴承材料ChSnSb11-6、ChPbSb14-10-18，用于最高速重载条，用于最高速重载条件下的轴承衬。件下的轴承衬。ZQSn10-1、ZQAl9-2、ZQPb30、ZQPb12-8用于高速用于高速和重载条件下衬套、轴承。和重载条件下衬套、轴承。HT250、HT350用于低速、轻载条件下。铁石墨含油轴用于低速、轻载条件下。铁石墨含油轴承用于承用于V4m/s的轴承。的轴承。ABS塑料、尼龙、聚四氟乙烯等塑料轴承用于低速、轻塑料、尼龙、聚四氟乙

25、烯等塑料轴承用于低速、轻载以及在无油润滑条件下工作或在水、腐蚀性液体介质载以及在无油润滑条件下工作或在水、腐蚀性液体介质中工作时使用。中工作时使用。31(5) 滚动轴承材料滚动轴承材料滚动轴承的内外圈和滚动体一般用滚动轴承的内外圈和滚动体一般用GCr9、GCr15、GCr15SiMn等高碳铬或铬锰轴承钢和等高碳铬或铬锰轴承钢和GSiMnV等无铬轴等无铬轴承钢制造。承钢制造。热处理后一般要求硬度在热处理后一般要求硬度在6165HRC之间。之间。保持架材料多用低碳钢薄板、铜合金、塑料或轻合金制造。保持架材料多用低碳钢薄板、铜合金、塑料或轻合金制造。32(6) 仪器仪表用材仪器仪表用材壳体材料壳体材

26、料仪器仪表的壳体仪器仪表的壳体(包括面板、底盘包括面板、底盘)用材广泛。用材广泛。 低碳钢：低碳钢：Q195、Q215、Q235。不锈钢：不锈钢：1Cr13、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti。铝：工业纯铝铝：工业纯铝L5及防锈铝及防锈铝LF5、LF11、LF21。黄铜：黄铜：H62、H68等。等。ABS可制造仪表壳、仪表盘等。聚甲醛用作各种仪表板可制造仪表壳、仪表盘等。聚甲醛用作各种仪表板和外壳。和外壳。 玻璃纤维增强尼龙可制作仪表盘、玻璃纤维增强聚乙烯玻璃纤维增强尼龙可制作仪表盘、玻璃纤维增强聚乙烯可制作转矩变换器、干燥器壳体。可制作转矩变换器、干燥器壳体。33仪表轴类零件用材仪表轴类

27、零件用材仪器仪表中的轴可以使用仪器仪表中的轴可以使用Q235等钢、聚甲醛等工程塑等钢、聚甲醛等工程塑料制造。料制造。 LY12、LY11和和HAL60-1-1多用于制造需要耐蚀的轴销多用于制造需要耐蚀的轴销等零件。等零件。34仪表齿轮仪表齿轮用普通碳素钢用普通碳素钢Q275(不热处理不热处理)制造。制造。 QAl10-4-4、QAl11-6-6可用来制造可用来制造400500以下工以下工作的齿轮。作的齿轮。 QBe2、QBe1.7制造钟表等仪表齿轮。制造钟表等仪表齿轮。 ABS、聚甲醛、聚碳酸酯、酚醛等工程塑料也可制造仪、聚甲醛、聚碳酸酯、酚醛等工程塑料也可制造仪表齿轮。表齿轮。357.3 7

28、.3 热能与化工设备用材热能与化工设备用材热能设备是指将热能转变为电能的设备。在火力发电厂，热能设备是指将热能转变为电能的设备。在火力发电厂，将燃料将燃料(包括煤、石油、天然气包括煤、石油、天然气)通过锅炉通过锅炉(化学能转化为化学能转化为热能热能) 汽轮机汽轮机(热能转化为机械能热能转化为机械能) 发电机发电机(机械能转机械能转化为电能化为电能)。一、锅炉设备用钢一、锅炉设备用钢 1、锅炉管道用钢、锅炉管道用钢 (1) 锅炉管道的工作条件和对材料的要求锅炉管道的工作条件和对材料的要求 在高温、应力和腐蚀介质作用下长期工作，会产生蠕变、在高温、应力和腐蚀介质作用下长期工作，会产生蠕变、氧化和腐

29、蚀。要求材料具有足够高的蠕变极限和持久温氧化和腐蚀。要求材料具有足够高的蠕变极限和持久温度，高的抗氧化性能和耐腐蚀性能，良好的组织稳定性，度，高的抗氧化性能和耐腐蚀性能，良好的组织稳定性，良好的工艺性能，特别是焊接性能要好。良好的工艺性能，特别是焊接性能要好。3637(2) 锅炉管道用钢锅炉管道用钢 壁温较低的过热器管和蒸汽管道：一般选用优质碳素壁温较低的过热器管和蒸汽管道：一般选用优质碳素结构钢，常用结构钢，常用20钢。钢。壁温较高的过热器管和蒸汽管道：壁温较高的过热器管和蒸汽管道：15CrMo钢，在钢，在500550 具有较高的热强性、足够的抗氧化性和良好具有较高的热强性、足够的抗氧化性和

30、良好的工艺性能。的工艺性能。壁温高的过热器管和蒸汽管道：壁温高的过热器管和蒸汽管道：12Cr1MoV钢应用最钢应用最广泛。该钢加入广泛。该钢加入0.2%的钒，其耐热性能比铬钼钢高的钒，其耐热性能比铬钼钢高, 工工艺性能也很好。艺性能也很好。壁温超过壁温超过600过热器管和壁温超过过热器管和壁温超过550 的蒸汽管的蒸汽管道：道：12Cr2MoWVB和和12Cr3MoVSiTiB钢。采用微量多钢。采用微量多元合金化，具有更高的组织稳定性和化学稳定性，耐热元合金化，具有更高的组织稳定性和化学稳定性，耐热性能更好，使用温度更高。性能更好，使用温度更高。38过热器壁温超过过热器壁温超过650 、蒸汽管

31、道壁温超过、蒸汽管道壁温超过600 ：使用奥氏体耐热钢，有较高的高温强度和耐蚀性，最高使用奥氏体耐热钢，有较高的高温强度和耐蚀性，最高使用温度可达使用温度可达700 左右。左右。392、锅炉汽包用钢、锅炉汽包用钢 (1) 低压锅炉汽包低压锅炉汽包 12Mng、16Mng、15MnVg(g表示锅炉专用钢表示锅炉专用钢)综合机综合机械性能比碳钢高，减轻锅炉汽包的重量。械性能比碳钢高，减轻锅炉汽包的重量。(2) 高压锅炉汽包高压锅炉汽包14MnMoVg、14MnMoVBREg钢钢屈服极限为屈服极限为500MPa。Mo提高屈服强度及中温机械性提高屈服强度及中温机械性能。屈服极限比碳钢高一倍能。屈服极限

32、比碳钢高一倍, 有良好的综合机械性能。有良好的综合机械性能。14CrMnMoVBg钢钢屈服极限很高屈服极限很高(650700Mpa)，强度高，塑性、韧性也，强度高，塑性、韧性也较好，焊接性能也好，能耐湿度较大地区的大气腐蚀。较好，焊接性能也好，能耐湿度较大地区的大气腐蚀。40锅炉汽包锅炉汽包413、汽轮机用钢、汽轮机用钢 汽轮机主要零部件包括：汽轮机叶片、汽轮机转子、汽汽轮机主要零部件包括：汽轮机叶片、汽轮机转子、汽轮机定子。轮机定子。42(1) 汽轮机叶片汽轮机叶片 铬不锈钢铬不锈钢(1Cr13和和2Cr13) 在工作温度下具有足够的强度，有高的耐腐蚀性和减振在工作温度下具有足够的强度，有高

33、的耐腐蚀性和减振性性, 是使用最广泛的汽轮机叶片材料。是使用最广泛的汽轮机叶片材料。 1Cr13在汽轮机中用于前几级动叶片；在汽轮机中用于前几级动叶片； 2Cr13多用于后几级动叶片。多用于后几级动叶片。1Cr13和和2Cr13钢的热强性不高钢的热强性不高, 当温度超过当温度超过500 时时, 热强性明显下降。热强性明显下降。1Cr13钢的最高工作温度为钢的最高工作温度为480 左左右，右， 2Cr13为为450左右。左右。43强化型铬不锈钢强化型铬不锈钢 在在1Cr13和和2Cr13基础上加入钼、钨、钒、铌、硼等强基础上加入钼、钨、钒、铌、硼等强化元素，得到化元素，得到Cr11MoV、Cr1

34、2WMoNbVB、1Cr11Ni2W2MoV等强化型铬不锈钢等强化型铬不锈钢, 它们的热强性比它们的热强性比1Cr13和和2Cr13高高, 可在可在560600下长期工作。下长期工作。铬铬-镍不锈钢镍不锈钢 在在600温度以上工作的叶片温度以上工作的叶片, 应选用铬应选用铬-镍奥氏体不锈镍奥氏体不锈钢或高温合金钢或高温合金, 如如Cr17Ni13W、Cr15Ni35W3Ti3AlB等。等。44(2) 汽轮机转子汽轮机转子 34CrMo钢钢 采用正火采用正火(或淬火或淬火)+高温回火处理高温回火处理, 工作温度工作温度480以下以下的汽轮机叶轮和主轴。的汽轮机叶轮和主轴。有较好的工艺性能和较高的

35、热强性有较好的工艺性能和较高的热强性, 长时期使用组织比长时期使用组织比较稳定。但工作温度超过较稳定。但工作温度超过480时热强性明显降低。时热强性明显降低。45二、化工设备用材二、化工设备用材化学工业部门的主要设备有压力容器、换热器、塔设备化学工业部门的主要设备有压力容器、换热器、塔设备和反应釜等。这些设备使用条件比较复杂，温度从低温和反应釜等。这些设备使用条件比较复杂，温度从低温到高温，压力从真空到高温，压力从真空(负压负压)到超高压；物料有易燃、易到超高压；物料有易燃、易爆、剧毒或强腐等。爆、剧毒或强腐等。1、化工设备用金属材料、化工设备用金属材料(1) 低合金结构钢低合金结构钢除要求强

36、度外，还要求有较好的塑性和焊接性，以利设除要求强度外，还要求有较好的塑性和焊接性，以利设备的加工制造。备的加工制造。常用的钢种有常用的钢种有16MnR、15MnVR、18MnMoNbR。46(2) 不锈钢不锈钢铬不锈钢铬不锈钢 1Cr13、2Cr13 在海水、蒸汽和潮湿大气中有足够的耐在海水、蒸汽和潮湿大气中有足够的耐蚀性。但在硫酸、盐酸中耐蚀性较低。用作受力不大的蚀性。但在硫酸、盐酸中耐蚀性较低。用作受力不大的耐蚀零件：轴、活塞杆、阀件、螺栓等。耐蚀零件：轴、活塞杆、阀件、螺栓等。0Cr13、0Cr17Ti具有较好的塑性，耐氧化性酸和硫化具有较好的塑性，耐氧化性酸和硫化氢气体腐蚀。用于化工设

37、备，如用于维纶生产设备。氢气体腐蚀。用于化工设备，如用于维纶生产设备。铬镍不锈钢铬镍不锈钢 1Cr18Ni9、0Cr18Ni11Ti、0Cr17Ni12Mo2 有耐蚀要求的压力容器。固溶处理后有良好的耐蚀性、有耐蚀要求的压力容器。固溶处理后有良好的耐蚀性、耐热性。耐热性。47(3) 耐热钢耐热钢1Cr13Si3、1Cr25Si2铁素体钢铁素体钢, 不宜承受冲击负荷不宜承受冲击负荷, 但但抗氧化性好抗氧化性好, 在含硫的气氛中有好的抗蚀性。最高使用在含硫的气氛中有好的抗蚀性。最高使用温度温度9001150。制造过热器吊架、喷嘴、热交换器。制造过热器吊架、喷嘴、热交换器。1Cr23Ni13、1Cr

38、25Ni20Si2 奥氏体钢奥氏体钢, 有较高的高温强有较高的高温强度及抗氧化性。最高使用温度度及抗氧化性。最高使用温度10501200。制造热裂解管、炉内传送带、炉内支架、高温加热炉管、制造热裂解管、炉内传送带、炉内支架、高温加热炉管、燃烧室构件。燃烧室构件。482、化工设备用有色金属及其合金、化工设备用有色金属及其合金(1) 铜及其合金铜及其合金纯铜纯铜 耐中等浓度的盐酸、醋酸、氢氟酸的腐蚀。对淡水、大耐中等浓度的盐酸、醋酸、氢氟酸的腐蚀。对淡水、大气和碱类溶液的耐蚀能力很好。不耐硝酸、氨和铵盐溶气和碱类溶液的耐蚀能力很好。不耐硝酸、氨和铵盐溶液。用于制造有机合成和有机酸工业上用的蒸发器、

39、蛇液。用于制造有机合成和有机酸工业上用的蒸发器、蛇管等。管等。黄铜黄铜 耐蚀性与纯铜相似，大气中耐蚀性要比铜好，应用很广。耐蚀性与纯铜相似，大气中耐蚀性要比铜好，应用很广。H80、H68塑性好塑性好, 制造容器零件。制造容器零件。H62机械性能较高机械性能较高, 做深冷设备的筒体、管板、法兰和螺母等。做深冷设备的筒体、管板、法兰和螺母等。49蒸发器蒸发器法兰法兰50锡青铜锡青铜强度、硬度高，铸造性能好，耐蚀性好。强度、硬度高，铸造性能好，耐蚀性好。用来铸造耐蚀和耐磨零件，如泵外壳、阀门、齿轮、轴用来铸造耐蚀和耐磨零件，如泵外壳、阀门、齿轮、轴瓦、蜗轮等零件。瓦、蜗轮等零件。51(2) 铝及其合

40、金铝及其合金工业纯铝工业纯铝 广泛应用于制造硝酸、含硫石油工业、橡胶硫化和含硫广泛应用于制造硝酸、含硫石油工业、橡胶硫化和含硫的药剂等生产所用设备。如反应器、热交换器、槽车和的药剂等生产所用设备。如反应器、热交换器、槽车和管件等。管件等。防锈铝防锈铝 防锈铝的耐蚀性比纯铝高。用作空气分离的蒸馏塔、热防锈铝的耐蚀性比纯铝高。用作空气分离的蒸馏塔、热交换器、各式容器和防锈蒙皮等。交换器、各式容器和防锈蒙皮等。52(3) 铅及其合金铅及其合金铅在许多介质中，特别是在热硫酸和冷硫酸中，具有很铅在许多介质中，特别是在热硫酸和冷硫酸中，具有很高的耐蚀性。铅的强度和硬度低，不适宜单独制作化工高的耐蚀性。铅的

41、强度和硬度低，不适宜单独制作化工设备零件，主要作设备衬里。设备零件，主要作设备衬里。533、化工设备用非金属材料、化工设备用非金属材料(1) 无机非金属材料无机非金属材料化工陶瓷化工陶瓷 化工陶瓷化学稳定性很高，主要用于制作塔、泵、管道、化工陶瓷化学稳定性很高，主要用于制作塔、泵、管道、耐酸瓷砖和设备衬里。耐酸瓷砖和设备衬里。玻璃玻璃 化工生产上常见的为硼化工生产上常见的为硼-硅酸玻璃硅酸玻璃(耐热玻璃耐热玻璃)和石英玻璃，和石英玻璃，用来制造管道、离心泵、热交换器管、精馏塔等。用来制造管道、离心泵、热交换器管、精馏塔等。54天然耐酸材料天然耐酸材料 花岗岩耐酸性高，常用以砌制硝酸和盐酸吸收塔

42、，以替花岗岩耐酸性高，常用以砌制硝酸和盐酸吸收塔，以替代不锈钢和某些贵重金属。代不锈钢和某些贵重金属。 中性长石热稳定性好，耐酸性高，可以衬砌设备或配制中性长石热稳定性好，耐酸性高，可以衬砌设备或配制耐酸水泥。耐酸水泥。 石棉可用做绝热石棉可用做绝热(保温保温)和耐火材料，也用于设备密封衬和耐火材料，也用于设备密封衬垫和填料。垫和填料。55(2) 有机非金属材料有机非金属材料 工程塑料工程塑料 耐酸酚醛塑料用于制作搅拌器、管件、阀门、设备衬里耐酸酚醛塑料用于制作搅拌器、管件、阀门、设备衬里等。等。 硬聚氯乙烯塑料可用于制造塔器、贮槽、离心泵、管道、硬聚氯乙烯塑料可用于制造塔器、贮槽、离心泵、管

43、道、阀门等。阀门等。 聚四氟乙烯塑料常用作耐蚀、耐温的密封元件，无油润聚四氟乙烯塑料常用作耐蚀、耐温的密封元件，无油润滑的轴承、活塞环及管道。滑的轴承、活塞环及管道。不透性石墨不透性石墨 用各种树脂浸渍石墨消除孔隙得到不透性石墨。它具有用各种树脂浸渍石墨消除孔隙得到不透性石墨。它具有很高的化学稳定性，可作换热设备，如氯乙烯车间的石很高的化学稳定性，可作换热设备，如氯乙烯车间的石墨换热器等。墨换热器等。56搅拌器搅拌器换热器换热器离心泵离心泵577.4 7.4 航空航天器用材航空航天器用材航空航天器用材很广泛：工程塑料、橡胶、陶瓷材料和航空航天器用材很广泛：工程塑料、橡胶、陶瓷材料和各种金属。各

44、种金属。 这些材料或是比强度高，或是具有特殊的使用性能，如这些材料或是比强度高，或是具有特殊的使用性能，如较好的热强性、抗氧化性和耐蚀性。较好的热强性、抗氧化性和耐蚀性。1、中碳调质钢、中碳调质钢 Cr-Mn-Si钢：钢：30CrMnSiA、30CrMnSiNi2A、40CrMnSiMoVA。Cr-Ni-Mo钢：钢：40CrNiMoA、34CrNi3MoA。超高强钢：超高强钢：H-11(0.35C-5Cr-1.5Mo-1.0Si-0.4V)用于火箭发动机外壳、喷气涡轮机轴、喷气式客机的起用于火箭发动机外壳、喷气涡轮机轴、喷气式客机的起落架、超音速喷气机机体等。落架、超音速喷气机机体等。5859

45、2、高合金耐热钢高合金耐热钢 1Cr13、2Cr25N、0Cr25Ni20、0Cr12Ni20Ti3AlB等。等。用于制造涡轮泵及火箭发动机用于制造涡轮泵及火箭发动机，航空发动机转子和其它航空发动机转子和其它零件。零件。涡轮泵涡轮泵火箭发动机火箭发动机603、高温合金、高温合金 TD-Ni、TD-NiCr(在镍或镍在镍或镍-20%铬基体中加入铬基体中加入2%左右左右弥散分布的氧化钍弥散分布的氧化钍ThO2颗粒，产生弥散强化的高温合颗粒，产生弥散强化的高温合金金)。制造燃气涡轮发动机的燃烧室等高温工作构件和。制造燃气涡轮发动机的燃烧室等高温工作构件和航天飞机的隔热材料。航天飞机的隔热材料。K40

46、3(Ni-11Cr-5.25Co-4.65W-4.3Mo-5.6Al)等铸造镍等铸造镍基合金。制造涡轮工作叶片和导向器叶片。基合金。制造涡轮工作叶片和导向器叶片。铁基高温合金铁基高温合金GH2018(Fe-42Ni-19.5Cr-2.0W-4.0Mo-0.55Al-2.0Ti)，制造在，制造在500700下承受较大应力的构下承受较大应力的构件，如机匣、燃烧室外套等。件，如机匣、燃烧室外套等。614、镍基耐蚀合金、镍基耐蚀合金 镍与镍基耐蚀合金是在高温、高压、高浓度等苛刻腐蚀镍与镍基耐蚀合金是在高温、高压、高浓度等苛刻腐蚀环境工作的结构材料。环境工作的结构材料。 锻造镍锻造镍(Ni200、Ni2

47、01)韧性、塑性优良，能适应多种腐韧性、塑性优良，能适应多种腐蚀环境。是制造航天器及导弹元件。蚀环境。是制造航天器及导弹元件。镍基耐蚀合金，如镍基耐蚀合金，如Monel K-500(Ni-29.5Cu)，强度与，强度与硬度较高；硬度较高；Inconel718(Ni-19Cr-18.5Fe-5.1Nb-3Mo-0.9Ti)从从-250705均具有优良的力学性能。是制造泵均具有优良的力学性能。是制造泵轴、涡轮等航空发动机零部件。轴、涡轮等航空发动机零部件。625、铝及其合金、铝及其合金 LF5、LF11、LF21制造油箱、油管，制造铆钉。制造油箱、油管，制造铆钉。LY11 制造螺旋桨叶片、蒙皮、梁、螺栓和铆钉等中等制造螺旋桨叶片、蒙皮、梁、螺栓和铆钉等中等强度的结构零件。强度的结构零件。LC4、LC6制造飞机大梁、起落架等结构中的主要受力制造飞机大梁、起落架等结构中的主要受力件。件。 LD7、LD10 适合制造高温下