[第章过程装备材料.pptVIP

第6章 过程装备材料 6.1 过程装备用金属材料 过程装备：过程工业中一系列设备、机器以及管路组成的一个使物料流动，进行各种物理及化学变化的有机系统。 现代过程工业对过程装备的要求愈来愈高：压力、温度、高速运转、介质腐蚀以及良好的密封等。 过程设备的主体是容器，通常为压力容器，是设备的承压壳体。 金属材料特别是钢材由于其具有良好的综合性能,成为过程装备及压力容器的主要用材. 6.1.1 金属材料的主要性能 物理性能 集态变化、导热、导电等方面的性能，如熔点、膨胀系数、电阻率、比热容、热导率等。 力学性能 金属材料在外力作用下表现出来的性能。由于作用力的特点不同，如力的种类（静态力、动态力等）、施力方式（局部或全面施力）、简单变形还是复杂变形，以及金属在受力状态下所处环境的不同（温度、压力、介质等），会显示出不同的力学性能。 6.1.1 金属材料的主要性能 强度、塑性、韧性(对裂纹和缺口敏感程度的反映, 抵抗冲击破坏的能力)、耐磨性等。 力学性能测试： 拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、疲劳试验、硬度测定等。 6.1.1 金属材料的主要性能 工艺性能：热处理性能及加工工艺性能。 1）热处理指金属在一定的介质中加热、保温和冷却，以改变其整体或表面的组织，从而获得所需要的性能的工艺。热处理原理涉及金属内部金相组织的相关知识。钢材具有良好的热处理性能。 2）加工工艺性能指保证一定的加工质量加工的难易程度， 如焊接性能、切削性能、铸造性能、锻造性能等。 6.1.1 金属材料的主要性能 其他性能 腐蚀性能（电化学腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、微生物腐蚀等）、高温性能等。 压力容器用材料的主要要求 强度、塑性、焊接性能。 纯金属的晶体结构 晶格 晶胞：能反映晶格特征的最小组成单元。晶胞在三维空间的重复排列构成晶格。 体心立方（铬Cr、钨W、钼Mo、钒V、铌Nb等） 面心立方（铜Cu、铝Al、镍Ni、铅Pb、金Au、银 Ag等） 密排六方（锌Zn、镁Mg、铍Be、镉Cd等） 纯金属的结晶过程 结晶：金属从一种原子排列状态转变为另一种原子规则排列状态（晶态）的过程。 一次结晶：液态→固态 二次结晶（重结晶）：固体→固态，同素异构（铁、钴、钛等） 结晶过程：晶核形成与晶体长大。 晶核形成方式: ???(1)自发形核 在液态金属中的短程有序的原子团→ 结晶核心。 (2)非自发形核 金属内部往往含有许多其它杂质→ 结晶核心。 晶体长大形成晶粒 晶界：晶粒间的交界线。 晶粒大小对金属的力学性能的影响：晶粒越小, 则金属的强度, 塑性和韧性越好 。 纯铁的一次结晶和二次结晶 一次结晶 1538℃ ，体心立方（δ-Fe） 二次结晶 1394℃，面心立方（ g-Fe）； 912℃，体心立方（a-Fe）； g-Fe →a- Fe时，体积会膨胀约1％。? 铁碳合金分类： 6.1.4 常用金属材料 钢材分类 1)按化学成分：碳素钢和合金钢。 碳素钢：含C量小于2.11%的铁碳合金。 杂质元素：Si、Mn、S、P等. 有害元素：S和P. S导致热脆, P导致冷脆. 碳素钢按含C量：低碳钢、中碳钢和高碳钢 冷轧钢：用冷态轧制方法生产出来的各种钢材. 冷轧钢的特点是表面光滑, 尺寸准确, 力学性能良好. 冷轧工艺常用来生产薄板、钢带等. 某些供化学反应使用的压力容器常在内壁衬以冷轧的不锈钢板.小直径钢管常用冷轧生产(冷拔钢管). 6)按用途可分为结构钢、工具钢和特殊钢. 钢材供应品种： 钢板、钢管、各种型钢、钢棒、钢丝、钢带、锻件等. 钢号表示方法 ①碳素结构钢 GB/T 700—2006《碳素结构钢》规定了4个牌号: Q195, Q215, Q235, Q275. 质量等级A、B、C、D，其中只有Q235有 C级和D级, D级质量最高, S、P含量最低. 适用于一般工程用热轧钢板、钢带、型钢、棒钢. Q235-B及Q235-C被GB150《钢制压力容器》收录, 作为压力容器壳体用钢. ②优质碳素结构钢 GB/T 699—1999 《优质碳素结构钢》规定了31个牌号, 08F～70Mn, 典型钢号有10, 20, 30, 45等. 当Mn含量较高时, 钢号中将Mn标出, 如50Mn, 锰含量为0.7%～1.0%, 70Mn锰含量为0.9%～1.2%， 高级优质钢,在钢号后加“A” ；特级优质钢,在钢号后加“E”. GB/T 30