第1章 环保设备常用材料.pptx

环境工程设备与应用第1章 环保设备常用材料 钢铸铁金属材料有色金属及其合金工程塑料合成橡胶高分子材料环保设备材料合成纤维普通陶瓷陶瓷材料特种陶瓷金属基复合材料复合材料非金属基复合材料CONTENTS1.1 材料的基本性能1.2 金属材料1.3 无机非金属材料1.4 高分子材料1.5 复合材料1.6 水处理工程设备常用材料的选择原则（作业） 重点是掌握环保设备常用材料的基本性能与特点；难点是如何根据材料的性能、特点和水工艺设备要求，确定不同材料的适用条件和范围。 §1.1 材料的基本性能一、化学性能材料的化学性能是指材料在所处介质中的化学稳定性，即材料是否会与周围介质发生化学或者电化学作用而引起腐蚀。材料的化学性能指标主要有耐腐蚀性和抗氧化性。1、耐腐蚀性材料对周围介质（如大气、水蒸气、各种电解液等）侵蚀的抵抗能力成为耐腐蚀性。材料的腐蚀性不强，必将影响设备的使用寿命。一般情况下，金属材料在酸性介质中耐腐蚀性较差，有机非金属材料耐酸性能较强。2、抗氧化性在环境工程处理工艺中，有部分设备在高温下操作，如垃圾焚烧炉等。在高温下，钢铁不仅与自由氧发生氧化腐蚀、还会与水蒸气、二氧化碳、二氧化硫等其他发生高温氧化脱碳作用，是钢材的性能下降，特别是降低材料的表面硬度和疲劳强度。因此，高温设备必须选用耐热材料。 二、物理性能物理性能主要指密度、熔点、热膨胀系数、导热性、导电性以及弹性模量等。弹性模量是材料在弹性极限内应力与应变的比值。线膨胀系数是指材料在温度变化1℃时单位长度的伸缩变化值，其值可从机械设计手册中查取。导热系数是指当温度梯度（温度差与器壁厚度的比值）为1K/m，每小时通过每平方米传热面积传过的热量，单位为W/(m·K）。1、强度和塑性file:///H:\2011-2012第一学期\机械制造技术基础\机械制造基础\参考\拉伸实验.MPG拉伸试验（GB6397-1986）三、机械（力学）性能材料的机械性能主要是指材料的强度、塑性、硬度、冲击韧性(度)、疲劳强度等。拉伸试样低碳钢拉伸试验图分析oe段：弹性变形阶段。能恢复原来形状和尺寸。呈线性规律。e点：弹性极限点es段：既有弹性变形，还有微量的塑性变形。当拉力增大到Fs时，即使拉伸力不增加，试样却会继续伸长，这种现象称为“屈服”。 S点：屈服极限点。sb段：当拉力大于Fs时，试样产生大量的塑性变形，直到拉伸力为Fb时，试样横截面发生局部收缩，即产生“缩颈”。 B点：强度极限点。bk段：由于局部产生“缩颈”，试样所能承受的拉伸力迅速减小，直至拉断（K点）。 应力与应变概念 应力： 试样单位横截面上的拉力（MPa）N/mm2；MPa 应变：试样单位长度上的伸长量（无单位或者%）（1）强度指标，单位：MPa(N/mm2）强度: 材料在外力作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。 σs —— 屈服强度(屈服点） σb —— 抗拉强度 屈服强度和抗拉强度在工程上常用屈服强度和抗拉强度来表示金属材料的强度指标。其计算公式为：屈服强度（屈服点）——拉伸试样产生屈服现象时的应力 σs=Fs /A0 (MPa ) 抗拉强度——拉伸试样在拉断前所承受的最大应力σb = Fb/ A0 (MPa ) Fs—试样产生屈服现象时所承受的最大载荷,N Fb—-试样在拉断前所能承受 的最大载荷, N A0——试样原始截面积,mm2金属不能在超过其σs 、 σb 的条件下工作。因此作为强度设计的依据. （2） 塑性指标塑性表示材料在外力作用下，产生永久变形而不引起破坏的能力。（a）伸长率：试样拉断后,其标距的伸长与原始标注的百分比.伸长率的大小与试样的尺寸有关： δ10——试样长径比L0/d0=10 δ5 ——试样长径比L0/d0=5 —缩颈（b）断面收缩率:试样拉断后,缩颈处截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比式中 A0—试样的原始截面积，mm2；A1—试样拉断后,断口处横截面积，mm2；φ =（A0 –A1）/A0×100%说明：δ、Φ值愈大，表明材料的塑性愈好。 (3)硬度硬度:是材料抵抗更硬的物体压入其内的能力。或者说是金属表面抵抗局部塑性变形的能力。硬度是衡量金属软硬的指标。直接影响金属材料的耐磨性，硬度越高，材料的耐磨性越好。硬度的种类有：(a)布氏硬度用HB表示(b)洛氏硬度用HR表示HBS测定(a) 布氏硬度HB用于测定软性材质（HBS≤450）测试原理图：以淬火钢球为压头压头直径有三种: ￠10mm、 ￠5mm、 ￠2.5mm载荷也有三种: 30000N、 7500N 、1870N 硬度HB=F/SF：所加压力S：压痕表面积 特点：优点：测量值较稳定、准确度较洛氏硬度高缺点：测量费时，且压痕较大，不适合成品检验。适用范围：用于测定软性材质（HBS≤450）如:灰口铸铁、软钢 和非铁