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过程设备机械设计基础

7.过程设备常用材料

过程设备用材的基本要求

1.力学性能

强度：确定许用应力的依据，，

，

持久强度/蠕变强度

塑性：反映材料可塑性指标，=10~20%，

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冷弯实验/压扁实验

韧性：抵抗缺陷扩展能力指标，=40~60J/cm2

硬度：抵抗外物侵入的能力

材料在高温和低温下的力学性能

1

过程设备用材的基本要求

2.加工工艺性

可焊性：少的焊接缺陷

可锻性：不发生热脆

可塑性：优良的塑性加工性能

机械加工性能：保证好的切削性

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过程设备用材的基本要求

3.耐腐蚀性

抵抗腐蚀性介质侵蚀的能力

腐蚀是指材料与它所处环境介质之间发生化学－物理的

相互作用，而引起的变质和破坏

腐蚀会导致：

①巨大的经济损失

②资源和能源的严重浪费

③引发灾难事故

④污染人类生存环境

3

过程设备用材的基本要求

4.材料的物理性能

导热系数：设备要求传热

线膨胀系数：防止热应力

密度：决定设备的重量

熔点和导电性

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碳钢

碳钢：碳含量在0.02%～1.7％之间的铁碳合金

其中铁含量需50%，若铁含量50%，则成为合金。

铸铁(castiron)：碳含量大于2.5％的铁碳合金

灰口铸铁、白口铸铁、球墨铸铁

熟铁：碳含量小于0.02％

生铁：高炉（炼铁炉）生产出来的含碳大于2％的铁-碳合金

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碳及常存杂质对钢材性能的影响

碳(C)：决定钢材的硬度和塑性

磷(P)：增加钢的冷脆性；减低生铁熔点

硫(S)：增加钢的热脆性

铬(Cr)：提高钢的强度和硬度；提高钢的高温机械性能；提高钢

的抗腐蚀性和抗氧化性

镍(Ni)：提高钢的强度而不显著降低其韧性；提高钢的低温韧性；

提高钢的抗腐蚀能力，不仅能耐酸，而且能抗碱和大气的

腐蚀

锰(Mn)：提高低碳和中碳珠光体钢的强度；促进晶粒长大的作用，

粗化晶粒；还可与硫结成MnS，起脱硫作用。

硅(Si)：提高钢中固溶体的强度和冷加工硬化程度使钢的韧性和

塑性降低；显著地提高钢的弹性极限、屈服极限和屈强比；

提高钢在高温时的抗氧化性。

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碳及常存杂质对钢材性能的影响

铝(Al)：细化晶粒；改善钢低温时的韧性；提高钢的抗氧化性

能；

铌(Nb)：细化晶粒，降低钢的过热敏感性和回火脆性；有极

好的抗氢性能

钛(Ti)：提高钢