工程材料的性能和过程材料(简)分析.ppt

过程设备材料选用 工程材料的性能 材料的力学性能 作为结构材料，应具备的最主要性能是力学性能，即材料抵抗外力的能力。 力学性能包括弹性、刚度、强度、塑性、硬度、冲击韧性及疲劳强度等。 金属材料在加工及使用过程中所受的外力称为载荷。根据载荷作用性质不同，可以分为静载荷和动载荷。 静载时材料的力学性能 （1）强度 （2）塑性 说明 直径d0 相同时，L0?，? ?。只有当L0/d0为常数时，塑性值才有可比性。 当L0 = 10d0 时，伸长率用?10 (现用A 11.3 ) 表示； 当L0 = 5d0 时，伸长率用?5 (现用A )表示。 显然?5 ?10 ( 3 ) 硬 度 a. 布氏硬度 a. 布氏硬度 b. 洛氏硬度 c. 维氏硬度 常用硬度的比较 动载时材料的力学性能 （4）冲击韧性 （4）冲击韧性 Titanic 号钢板（左图）和近代船用钢板（右图）的冲击试验结果 （5）疲劳强度 材料的物理性能 物理性能包括密度、熔点、比热、导热系数、线膨胀系数、导电性、磁性、弹性模量、泊松比等。 材料的化学性能 化学性能，即材料在所处介质中的化学稳定性。 化学性能包括耐腐蚀性、抗氧化性。 耐腐蚀性——金属和合金对周围介质（大气、水汽、各种电解液）侵蚀的抵抗能力。 抗氧化性——金属材料在高温下抵抗氧化的能力。 材料的加工工艺性能 加工工艺性能，即材料是否易于加工成形的性能。 加工工艺性能包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能、热处理性能等。 材料的加工工艺性能 可铸性——液体金属材料是否易于铸成优质铸件的性能。 可锻性——金属性材料承受压力加工（锻造、轧制、辗压等）时，改变原来形状而不破坏的能力。 焊接性——金属材料是否易于焊接在一起，并获得优质焊接接头的能力。 切削加工性——材料是否易于被刀具切削的性能。 热处理性能——包括淬透性、淬硬性、氧化和脱碳、变形及开裂等。 过程设备常用材料 工程材料的分类 铁碳合金的组织结构 铁碳合金——碳钢和铸铁，是工业应用最广的合金。 含碳量为0.02%~2.11%的称钢。 含碳量为 2.11%~6.69%的称铸铁。 含碳量大于Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆，已无实用价值。 一、碳量对力学性能的影响 亚共析钢随含碳量增加，P 量增加，钢的强度、硬度升高，塑性、韧性下降。  ⑸ 用途 广泛用于硝酸和氮肥工业的耐蚀件。 c. 奥氏体不锈钢 主要是18-8（18Cr-8Ni）型不锈钢。 ⑴ 性能特点：具有良好的耐蚀， 冷热加工性及可焊性，高的塑韧性,无磁性。 ⑵ 热处理：采用固溶处理。即加热到1100℃使碳化物溶解后水冷。 组织为单相奥氏体。 c. 奥氏体不锈钢 ⑶ 常用钢种 为1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti 广泛用于化工设备及管道。 性能要求： 高的抗氧化性 高的热强性 抗氧化钢： 如：CrAl4Si、Cr18Ni25Si2 热强性： 如：15CrMo、1Cr13 、 1Cr11MoV 铸 铁 工业上使用的铸铁主要是灰口铸铁。 组织特点:钢的基体+G（石墨） 例如，机床床身、内燃机的汽缸体、缸套、活塞环及轴瓦、曲轴等都可用铸铁制造. 一、灰铸铁 石墨形态：片状 编号方法：HT + 一组数字 数字表示最低抗拉强度值，单位MPa 牌号实例：HT100、HT150、HT200 灰铸铁的组织是由液态铁水缓慢冷却时通过石墨化过程形成的。 灰 铸铁 的显 微组 织 用途： 制造承受压力和震动的零件,如机床床身、各种箱体、壳体、泵体、缸体。 二、球墨铸铁 石墨形态：球状 编号方法：QT数字1—数字2 数字1表示最低抗拉强度值，单位MPa 数字2表示最低延伸率，单位﹪ 牌号实例：QT400-15、QT600-3、 QT700-2 球墨铸铁的组织是由液态铁水经石墨化和球墨化处理得到。 球墨铸铁的显微组织 球墨铸铁的性能： 强度是碳钢的70~90%。强度、塑韧性明显优于灰铸铁。（球状石墨对基体的割裂作用小） 铸 铁 球化剂——稀土镁 铸 铁 铁素体加珠光体球墨铸铁 铁素体球墨铸铁 珠光体球墨铸铁 铸 铁 用途： 承受震动、载荷大的零件，如曲轴、传动齿轮等。 核燃料贮存运输容器(QT350-22) 铸铁曲轴 QT700-2 有色金属及合金 在工业生产中，通常把铁及其合金称为黑色金属，把其他非铁金属及其合金称为有色金属。 有色金属的产量和用量不如黑色金属多，但由于其具有许多优良的特性，如特殊的电、磁、热性能，耐蚀性能及高的比强度(强度与密度之比)等，已成为现代工业中不可