化工设备机械基础容器设计.pptx

第三篇 化 工 容 器 第一章 化工设备常用金属和非金属;第一节 铁碳合金—碳钢和铸铁;1.2碳钢与铸铁的不同： : ①碳含量不同，碳含量小于2.11％的是钢，大于2.11％的是铸铁； ②碳的存在形式不同,钢中的碳只有两种存在形式，而铸铁中的碳除形成 Fe3C和溶入固溶体外，总有局部碳以石墨状态存在。 ①钢有良好塑性，铸铁是典型脆性材料； ②钢的抗拉强度与抗压强度相同，铸铁抗拉强度远低于抗压强度；;③钢可进行压力加工和焊接，铸铁适于铸造； ④钢的减震、摩擦性能不如铸铁； ※碳含量的不同是使钢具有不同性能的主要原因，而影响铸铁性能的主要是石墨化程度与石墨的形状。 ;1.3钢的热处理 ①退火和正火 退火是将零件放在炉中，缓慢加热至某一温度〔如图〕，经过一段时间的后，随炉或埋入砂中缓慢冷却。 退火可以消除冷加工导致的硬化，恢复材料的良好塑性，可以细化铸焊工件的粗大晶粒，改善零件的机械性能；可以消除剩余应力，防止工件变形。 正火只是在冷却速度上与退火不同。退火是随炉缓冷，而正火是在空气中冷却。经过正火的零件，有比退火为高的强度与硬度。;;②淬火和回火 淬火是先将工件加热至相变温度以上，保温一段时间，然后快速冷却。目的是获得马氏体以提高工件的硬度和耐磨性。 为了消除淬火后工件的内应力，并降低材料的脆性，钢件在淬火后，几乎总是跟进回火。 所谓回火，就是把淬火后的钢件重新加热至一定温度，经保温烧透后再行冷却的一种热处理操作。 根据工件使用目的要求的不同，回火的加热温度有三种： ※淬火加高温回火由于可以提高钢材的机械性能，所以称为调质处理。 ;③化学热处理 钢的化学热处理就是把钢放入一些介质内〔如碳粉〕加热到一定的温度，使介质原子渗透到钢内改变钢表层的化学成分和组织结构从而使钢件外表具有某些特殊性能。 如碳原子可以提高钢外表耐磨性，铝原子可以提高钢的抗高温氧化性。 ※决定金属材料性能的因素有三：化学组成、组织结构、热处理状态，这三者相互影响不能分割。; 1.4碳钢的分类、牌号、性能、品种与应用 ①按含碳量??多少，碳钢分为下面三种 低碳钢 含碳量小于0.3％，是钢中强度较低、塑性最好的一类。冷冲压及焊接性好，用于制造化工容器及负荷不大的机械零件。 中碳钢 含碳量在0.3—0.6％之间，钢的强度与塑性适中，可用适当的热处理获良的综合机械性能，适于制作轴、齿轮、高压设备顶盖等重要零件。 高碳钢 含碳在0.6以上，钢的强度及硬度均较高，塑性较差，用来制作弹簧、钢丝绳等。;②按钢的质量，碳钢有普通的和优质的两种。 “普通〞与“优质〞的主要区别是有害杂质硫〔引起钢的热脆〕和磷〔引起钢的冷脆〕的控制松严程度不同，和钢材出厂时检验工程和保证条件不同。 这类钢属普通碳素钢，共有五个钢号〔不包括质量等级与脱氧程度〕。Q275、Q255、Q235、Q215、Q195 ※ P107页①②③条 优质碳素结构钢共31个钢号见※ P150页表8-2 碳钢的性能〔机械性能、制造工艺性能、耐蚀性〕; 1.5铸铁 从化学成分看，铸铁中碳与硅的含量要高于钢，硫磷杂质的控制也比较松。一般组成如下：C2-4.5%；Si0.5-3.5%；Mn0.5-1.5%；P0.1-1.0%；S〈0.15% 从组织结构上看，由钢的基体与散布在其中的石墨组成。 ①灰口铸铁〔HT-〕如牌号为HT150—330的灰口铸铁，表示抗拉强度为150 MPa，抗弯强度为330 MPa；；灰铸铁 可用来制造常压容器，但是其工作温度不能超过250； ②球磨铸铁〔QT-〕其强度较高，可以代替钢材，常用来制造压缩机的曲轴等形状复杂的零件。 ③耐蚀铸铁、④耐热铸铁、⑤ 可锻铸铁 铸铁也可参加少量合金元素来提高它的耐蚀性等，这样的铸铁称为合金铸铁，如高硅铸铁，被广泛用来制造耐酸泵等。;第二节 合 金 钢;2.3低合金钢 低合金钢中熔合的合金元素主要是 M n、V、N b、N、Cr、Mo等，含量大多在 1％以下，只有少数低合金钢，其合金元素含量可达2—5％。参加这些合金元素后，钢材的屈服限提高并可扩大的使用温度范围。 ※低合金钢的钢号是以钢中碳含量的万分数的数字为首，后边依次写出所熔入合金元素的元素号及每种元素含量的百分数；当合金元素含量在1.5%以下时，该元素符号后不注数字。当合金元素含量在〔1.5％~2.5％〕时，可在该元素后面注“2〞……以此类推。如 09Mn2V，其含碳0.09％，含锰量为2％，含矾量是1.5%以下；或含锰量为1.5％~2.5％，含矾量是1.5%以下。 ; 低合金结构钢〔GB 1519〕这类钢是供焊接使用的低碳含量的低合金钢。 合金结构钢〔GB3077〕这类钢供压力加工和切削使用。 2.4高合金钢 不锈钢中的主要合金元素是铬、镍、钼、钛。它们对钢