化工设备基础第一章第三讲.ppt

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1、化工设备基础第一章第三讲第一页，共47页。 三、金属材料三、金属材料黑色金属：如钢、铸铁和铁合金等；黑色金属：如钢、铸铁和铁合金等；非铁合金（旧称有色金属）非铁合金（旧称有色金属）:如铜及其合金、如铜及其合金、铝及其合金、铅及其合金等。铝及其合金、铅及其合金等。 钢分为非合金钢（旧称碳钢）、低合金钢和钢分为非合金钢（旧称碳钢）、低合金钢和合金钢三类。合金钢三类。第二页，共47页。v 1碳钢碳钢 碳钢是含碳量小于碳钢是含碳量小于211的铁碳合金的铁碳合金v（1）碳素结构钢）碳素结构钢 这类钢的牌号由代表屈服极限的字母这类钢的牌号由代表屈服极限的字母“Q”、屈服极限的数值（单位屈服极限的数值（单位

2、MPa）、质量等级符）、质量等级符号、脱氧方法符号四个部分顺序组成。质量号、脱氧方法符号四个部分顺序组成。质量等级按由低到高分为等级按由低到高分为A、B、C、D四级；脱四级；脱氧方法符号氧方法符号F、bZ、TZ分别表示沸腾钢、分别表示沸腾钢、半镇静钢、镇静钢、特殊镇静钢，表示镇静半镇静钢、镇静钢、特殊镇静钢，表示镇静钢的钢的Z一般省略不标。一般省略不标。第三页，共47页。v例如，例如，Q235A表示碳素结构钢，屈服极限为表示碳素结构钢，屈服极限为235MPa，A级质量，镇静钢。级质量，镇静钢。v 碳素结构钢有碳素结构钢有 Q195、Q215、 Q235、 Q255、 Q275五个钢种，其中五个

3、钢种，其中 Q235A钢在钢在化工设备制造中应用广泛。化工设备制造中应用广泛。第四页，共47页。v （2）优质碳素结构钢）优质碳素结构钢 优质碳素结构钢的牌号以钢中平均含碳量的万分数（两位优质碳素结构钢的牌号以钢中平均含碳量的万分数（两位数字）表示。数字）表示。 如如 45表示优质碳素结构钢，平均含碳量为万分之四十五，表示优质碳素结构钢，平均含碳量为万分之四十五，即即 0.45。v 优质碳素结构钢有优质碳素结构钢有10、15、20、25、30、35 40、45、55、65、70等，常按含碳量不同分为三类。等，常按含碳量不同分为三类。v （1）低碳钢，含碳量）低碳钢，含碳量 C0.25，常用钢号

4、有，常用钢号有 10、15、20、25等。等。v （2）中碳钢，含碳量）中碳钢，含碳量C 0.250. 60，。常用牌号有，。常用牌号有30、35、40、45、50、55、60等，其中以等，其中以45钢应用最广。钢应用最广。v （3）高碳钢，含碳量）高碳钢，含碳量 C 0.60，钢的强度和硬度均较高，钢的强度和硬度均较高，塑性差，常用来制造弹簧。常用的牌号有塑性差，常用来制造弹簧。常用的牌号有 60、65、70钢。钢。第五页，共47页。v 2低合金钢低合金钢 低合金钢与合金钢是指在碳钢基础上有目的地加入低合金钢与合金钢是指在碳钢基础上有目的地加入某些元素所形成的钢种。常加人的元素有某些元素所形

5、成的钢种。常加人的元素有Si、Mn、Cr、B、W、V、Ni、Ti、Nb、AI等。等。 目的：为了改善钢的性能，满足使用要求。目的：为了改善钢的性能，满足使用要求。 “低合金低合金”是指钢中含有合金元素总量是指钢中含有合金元素总量5. 有有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460. 最常用的是最常用的是Q345钢钢.第六页，共47页。v 3 3合金钢合金钢牌号组成：通常是由含碳量数字、合金元素符号、牌号组成：通常是由含碳量数字、合金元素符号、合金元素含量数字顺序组成。合金元素含量数字顺序组成。各组成的含义各组成的含义：（：（1）含碳量数字为两位数时表示平均含含碳量数字为两位数时表示平均含

6、碳量的万分数，为一位数时表示平均含碳量的千分数碳量的万分数，为一位数时表示平均含碳量的千分数； （2）合金元素含量数字位于合金元素符号之）合金元素含量数字位于合金元素符号之后，通常表示合金元素平均含量的百分数，当合金元素平均含后，通常表示合金元素平均含量的百分数，当合金元素平均含量量15时不标数字。时不标数字。第七页，共47页。v例如例如 40Cr钢平均含碳量为万分之四十，钢平均含碳量为万分之四十，即即04、平均含、平均含Cr1.5；v ICr18Ni9Ti钢平均含碳量为千分之一，钢平均含碳量为千分之一，即即0.1、平均含、平均含Cr18、 Ni9。 Ti1.5。第八页，共47页。（l l）合

7、金渗碳钢：）合金渗碳钢：合金渗碳钢是指经过渗碳热处理后使用的合金渗碳钢是指经过渗碳热处理后使用的低碳合金结构钢，具有低碳合金结构钢，具有的性能，主要应用于制造在摩擦的性能，主要应用于制造在摩擦力，交变接触应力和冲击条件工作的零件。力，交变接触应力和冲击条件工作的零件。如汽车、拖拉机中如汽车、拖拉机中的变速齿轮，内燃机上的凸轮轴、活塞销等。的变速齿轮，内燃机上的凸轮轴、活塞销等。 渗碳钢的含碳量为低碳（渗碳钢的含碳量为低碳（wC=0.100.25 ）。）。 渗碳钢分为碳素渗碳钢和合金渗碳钢两类。渗碳钢分为碳素渗碳钢和合金渗碳钢两类。v 碳素渗碳钢为低碳钢，常用牌号有碳素渗碳钢为低碳钢，常用牌号有

8、15、20等等;v 合金渗碳钢的常用牌号有合金渗碳钢的常用牌号有20Cr、20CrMnTi、20MnVB等，其中等，其中20CrMnTi应用最为广泛。应用最为广泛。第九页，共47页。合金渗碳钢的应用合金渗碳钢的应用第十页，共47页。（2）合金调质钢）合金调质钢：是指经过是指经过处理（淬火处理（淬火+高温回火）后高温回火）后使用的使用的合金结构钢合金结构钢。对于某些受冲击的表面耐磨零件，也可在调对于某些受冲击的表面耐磨零件，也可在调质后进行表面淬火并低温回火，或调质后氮化处理。而对于大截面的碳质后进行表面淬火并低温回火，或调质后氮化处理。而对于大截面的碳素调质钢零件，往往使用正火代替调质处理。素

9、调质钢零件，往往使用正火代替调质处理。 调质钢的含碳量为中碳（调质钢的含碳量为中碳（ WC 0.250. 60）。）。主要应用于主要应用于制造受力复杂，要求综合力学性能的重要零件。制造受力复杂，要求综合力学性能的重要零件。它是它是用钢的主体。用钢的主体。调质钢分为碳素调质钢和合金调质钢两类。调质钢分为碳素调质钢和合金调质钢两类。第十一页，共47页。v40、45 50是常用而廉价的碳素调质钢。是常用而廉价的碳素调质钢。v 合金调质钢的常用牌号有合金调质钢的常用牌号有40Cr、35SiMn、35CrMO、40MnB等，等， 最典型的钢种是最典型的钢种是40Cr，用于制造一般尺寸的重要零件用于制造一

10、般尺寸的重要零件。40Cr钢是应用最广泛的合金调质钢，主要用于较为重要的中小型调质件；如机床齿轮、主轴、钢是应用最广泛的合金调质钢，主要用于较为重要的中小型调质件；如机床齿轮、主轴、花键轴花键轴、顶尖套顶尖套等。等。 35CrMo适用于制造截面较大、载荷较重的调质件和较为重要的中型调质件，如汽轮机的转适用于制造截面较大、载荷较重的调质件和较为重要的中型调质件，如汽轮机的转子、重型汽车的曲轴等。子、重型汽车的曲轴等。 40CrNiMoAl适宜于制作重载、大截面的重要调质件，如挖掘机传动轴、卷板机轴等。适宜于制作重载、大截面的重要调质件，如挖掘机传动轴、卷板机轴等。 38CrMoAl是氮化钢，主要

11、用于制造尺寸精确、表面耐磨性要求很高的中小型调质件，如精密磨是氮化钢，主要用于制造尺寸精确、表面耐磨性要求很高的中小型调质件，如精密磨床主轴、精密镗床丝杠等。床主轴、精密镗床丝杠等。第十二页，共47页。第十三页，共47页。（3）滚动轴承钢：）滚动轴承钢：也叫轴承钢。滚动轴承钢具有高的抗压也叫轴承钢。滚动轴承钢具有高的抗压强度和抗疲劳强度，有一定的韧性、塑性、耐磨性和耐蚀性，钢的强度和抗疲劳强度，有一定的韧性、塑性、耐磨性和耐蚀性，钢的内部组织、成分均匀，热处理后有良好的尺寸稳定性。内部组织、成分均匀，热处理后有良好的尺寸稳定性。 主要用来制造滚动轴承内外套圈、滚珠、滚粒、保持架等，但在量具、主

12、要用来制造滚动轴承内外套圈、滚珠、滚粒、保持架等，但在量具、冷作模具、低合金刀具、柴油机高压油泵件等方面也有广泛应用。冷作模具、低合金刀具、柴油机高压油泵件等方面也有广泛应用。 第十四页，共47页。：轴承钢种类较多有：轴承钢种类较多有:高碳铬、渗碳、不锈、高温、无磁轴承钢。高碳铬、渗碳、不锈、高温、无磁轴承钢。：滚动轴承钢的牌号以字母：滚动轴承钢的牌号以字母“G”后附铬元素符号后附铬元素符号Cr及其含量的千分及其含量的千分数表示，碳的含量不标出。高碳铬不锈钢用数字（含碳名义千分数）铬之素符号及含数表示，碳的含量不标出。高碳铬不锈钢用数字（含碳名义千分数）铬之素符号及含量百分数和含其它元素符号表

13、示。量百分数和含其它元素符号表示。 例如例如 GCr15表示含表示含 Cr千分之十五，即千分之十五，即1. 5的滚动轴承钢。的滚动轴承钢。v滚动轴承钢的常用牌号有滚动轴承钢的常用牌号有GCr9、 GCr15、GCr15SiMn等，最有代表性的是等，最有代表性的是GCr15。v为了满足轴承在不同工作情况下的使用要求，还发展了特殊用途的轴承钢，如制造轧钢机轴承用的耐冲击为了满足轴承在不同工作情况下的使用要求，还发展了特殊用途的轴承钢，如制造轧钢机轴承用的耐冲击渗碳轴承钢、航空发动机轴承用的高温轴承钢和在腐蚀介质中工作的不锈轴承钢等。渗碳轴承钢、航空发动机轴承用的高温轴承钢和在腐蚀介质中工作的不锈轴

14、承钢等。 第十五页，共47页。（4）不锈钢）不锈钢 含义：含义：耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢。又称不锈耐酸钢。实际应用中，常将耐学浸蚀性介质腐蚀的钢。又称不锈耐酸钢。实际应用中，常将耐弱腐蚀介质腐蚀的钢称为不锈钢，而将耐化学介质腐蚀的钢称为弱腐蚀介质腐蚀的钢称为不锈钢，而将耐化学介质腐蚀的钢称为耐酸钢。由于两者在化学成分上的差异，前者不一定耐化学介质耐酸钢。由于两者在化学成分上的差异，前者不一定耐化学介质腐蚀，而后者则一般均具有不锈性。腐蚀，而后者则一般均具有不锈性。 ：不锈钢的耐蚀性取决于钢中所含的合金元素。铬是

15、使不锈钢获得耐蚀性的基本元素，当钢不锈钢的耐蚀性取决于钢中所含的合金元素。铬是使不锈钢获得耐蚀性的基本元素，当钢中含铬量达到中含铬量达到1.2左右时，铬与腐蚀介质中的氧作用，在钢表面形成一层很薄的氧化膜（左右时，铬与腐蚀介质中的氧作用，在钢表面形成一层很薄的氧化膜（ 自钝化自钝化膜），可阻止钢的基体进一步腐蚀。膜），可阻止钢的基体进一步腐蚀。 第十六页，共47页。 Cr是不锈钢获得耐蚀性的基本合金元素，一般不锈钢含是不锈钢获得耐蚀性的基本合金元素，一般不锈钢含 Cr11.7以上；大多数不锈钢的含以上；大多数不锈钢的含C量为量为0.10.2。除铬。除铬外，常用的合金元素还有外，常用的合金元素还有

16、镍镍、钼钼、钛钛、铌铌、铜铜、氮氮等，以等，以满足各种用途对不锈钢组织和性能的要求。满足各种用途对不锈钢组织和性能的要求。常见牌号：常见牌号：铬不锈钢的常用牌号有铬不锈钢的常用牌号有ICr13、 2Cr13、 3Cr13 4Cr13、 ICrl7、8Crl7等。等。铬镍不锈钢的常用牌号有铬镍不锈钢的常用牌号有 OCr19Ni9、ICr19Ni9、ICrl8Ni9Ti等。等。第十七页，共47页。v1、铁素体不锈钢。含铬1230。其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高 ， 耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。v2、奥氏体不锈钢。含铬大于18，还含有 8左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。综合性

17、能好，可耐多种介质腐蚀。v3、奥氏体 - 铁素体双相不锈钢。兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点，并具有超塑性。v4、马氏体不锈钢。强度高，但塑性和可焊性较差。v5、沉淀硬化型不锈钢。具有有很好的成形性能和良好的焊接性，可作为超高强度的材料在核工业、航空和航天工业中应用。第十八页，共47页。（5）耐热钢：）耐热钢：在高温条件下，具有抗氧化性和足够的高温强度以及良好在高温条件下，具有抗氧化性和足够的高温强度以及良好的耐热性能的钢称作耐热钢。的耐热性能的钢称作耐热钢。 耐热钢分为抗氧化钢和热强钢两类。耐热钢分为抗氧化钢和热强钢两类。 在高温下有较好的抗氧化性又有一定强度的钢称为抗氧化钢，常用牌号有在高温

18、下有较好的抗氧化性又有一定强度的钢称为抗氧化钢，常用牌号有OCrl9Ni9 3Cr18Mn12Si2N等。等。 抗氧化钢一般要求较好的化学稳定性，但承受的载荷较低。抗氧化钢一般要求较好的化学稳定性，但承受的载荷较低。 高温下有一定抗氧化能力和较高强度以及良好组织稳定性的钢称为热强钢，常高温下有一定抗氧化能力和较高强度以及良好组织稳定性的钢称为热强钢，常用牌号有用牌号有1Cr13、1Cr18Ni9Ti、1Cr5M。1CrllMoV等。等。 热强钢则要求较高的高温强度和相应的抗氧化性。耐热钢常用于制造锅炉、汽轮机、热强钢则要求较高的高温强度和相应的抗氧化性。耐热钢常用于制造锅炉、汽轮机、动力机械、

19、工业炉和航空、石油化工等工业部门中在高温下工作的零部件。这些部件动力机械、工业炉和航空、石油化工等工业部门中在高温下工作的零部件。这些部件除要求高温强度和抗高温氧化腐蚀外，根据用途不同还要求有足够的韧性、良好的可除要求高温强度和抗高温氧化腐蚀外，根据用途不同还要求有足够的韧性、良好的可加工性和焊接性，以及一定的组织稳定性。加工性和焊接性，以及一定的组织稳定性。 第十九页，共47页。 耐热钢和不锈耐酸钢在使用范围上互有交叉，一些不锈钢兼具耐热钢特性，既可用作为不锈耐酸钢，也可作为耐热钢使用。 第二十页，共47页。 4有色金属有色金属定义：狭义的有色金属定义：狭义的有色金属又称非铁金属，是铁、锰、

20、铬以外的所有金属的统称。 广义的有色金属广义的有色金属还包括有色合金。有色合金是以一种有色金属为基体（通常大于50%），加入一种或几种其他元素而构成的合金。 这64种有色金属包括：铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡、铜、铅、锌、锡、钴、镍、锑、汞、镉、铋、金、银、铂、钌、铑、钯、锇、铱、铍、锂、铷、铯、钛、锆、铪、钒、铌、钽、钨、钼、镓、铟、铊、锗、铼、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇、硅、硼、硒、碲、砷、钍。 第二十一页，共47页。特性：特性：有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，电阻比纯金属大、电阻温度系数小，具有良好的综合机械性能。常用的有色合金有铝合金、铜合金、镁合

21、金、镍合金、锡合金、钽合金、钛合金、锌合金、钼合金、锆合金等。重要性：重要性：有色金属是国民经济发展的基础材料，航空、航天、汽车、机械制造、电力、通讯、建筑、家电等绝大部分行业都以有色金属材料为生产基础。随着现代化工、农业和科学技术的突飞猛进，有色金属在人类发展中的地位愈来愈重要。它不仅是世界上重要的战略物资，重要的生产资料，而且也是人类生活中不可缺少的消费资料的重要材料。第二十二页，共47页。（1）铝及其合金）铝及其合金 工业纯铝的牌号有工业纯铝的牌号有1070、1060、1050等（对应的原牌号为等（对应的原牌号为LI、L2 L3），），数字越小则纯度越低。数字越小则纯度越低。 铝合金分为

22、形变铝合金和铸造铝合金两类。其牌号由四位数字组成。铝合金分为形变铝合金和铸造铝合金两类。其牌号由四位数字组成。 如如 5A02 3A21、ZAlSi12等。等。特性：特性： 铝的耐腐蚀性好，铝的导热性能好，不易产生火花，铝不铝的耐腐蚀性好，铝的导热性能好，不易产生火花，铝不污染物品和不改变物品颜色等。污染物品和不改变物品颜色等。第二十三页，共47页。第二十四页，共47页。（2）铜及其合金）铜及其合金 工业纯铜按杂质含量可分为工业纯铜按杂质含量可分为 T1、T2、 T3、 T4四个牌四个牌号，纯度依次降低。号，纯度依次降低。 以锡以外的其他元素为主要合金以锡以外的其他元素为主要合金元素的青铜称为

23、无锡青铜。元素的青铜称为无锡青铜。按主要合金元素的种类分为按主要合金元素的种类分为是以锌为主要合是以锌为主要合金元素的铜合锌金；金元素的铜合锌金；是以锌以外的其他元是以锌以外的其他元素为主要合金元素的铜合金素为主要合金元素的铜合金。以锡为主要合金元素的青铜称以锡为主要合金元素的青铜称为锡青铜为锡青铜第二十五页，共47页。按成形方法分为按成形方法分为压力加工铜合金压力加工铜合金:铸造铜合金：牌号组成由铸造铜合金：牌号组成由Z，Cu，合金元素符号及其含量百分数，合金元素符号及其含量百分数，如：如： ZCuZn38表示平均含表示平均含 Sn38、其余为铜的铸造黄铜；、其余为铜的铸造黄铜；如如 ：ZC

24、uSn10Zn2表示平均含表示平均含 Sn10、 Zn2、其余铜的铸造锡青铜。、其余铜的铸造锡青铜。 加工黄铜加工黄铜:牌号由牌号由H后附含铜量的百分数表示：如后附含铜量的百分数表示：如 H80表示平均含铜表示平均含铜 80、其余为锌的黄铜、其余为锌的黄铜加工青铜：牌号由加工青铜：牌号由Q后附主要合金元素的符号及平均含量后附主要合金元素的符号及平均含量如如 QSn4-3表示含表示含Sn 4，含，含Zn3%第二十六页，共47页。 铜及其合金的特性和用途铜及其合金的特性和用途：含锌低於36的黄铜合金由固溶体组成具有良好的冷加工性能为了改善普通黄铜的性能常添加其他元素如铝镍锰锡硅铅等。 能提高黄铜的

25、强度硬度和耐蚀性但使塑性降低适合作海轮冷凝管及其他耐蚀零件。 能提高黄铜的强度和对海水的耐腐性故称海军黄铜用作船舶热工设备和螺旋桨等。 能改善黄铜的切削性能这种易切削黄铜常用作钟表零件。黄铜铸件常用来制作阀门和管道配件等。 第二十七页，共47页。 的铸造性能减摩性能好和机械性能好适合於制造轴承蜗轮齿轮等。 是现代发动机和磨床广泛使用的轴承材料。铝青铜强度高耐磨性和耐蚀性好用於铸造高载荷的齿轮轴套船用螺旋桨等。铍青铜和磷青铜的弹性极限高导电性好适於制造精密弹簧和电接触元件铍青铜还用来制造煤矿油库等使用的无火花工具。 以镍为主要添加元素的铜合金。工业用白铜分为结构白铜和电工白铜两大类。 结构白铜结

26、构白铜的特点是机械性能和耐蚀性好色泽美观。这种白铜广泛用於制造精密机械化工机械和船舶构件。 电工白铜电工白铜一般有良好的热电性能。锰铜康铜考铜是含锰量不同的锰白铜是制造精密电工仪器变阻器精密电阻应变片热电偶等用的材料。 第二十八页，共47页。黄铜黄铜青铜青铜第二十九页，共47页。白铜白铜第三十页，共47页。（3）铅及其合金）铅及其合金 铅在许多介质中，特别是在硫酸中，具有很高的耐铅在许多介质中，特别是在硫酸中，具有很高的耐腐蚀性。铅强度和硬度都低、不耐磨、非常软、比重腐蚀性。铅强度和硬度都低、不耐磨、非常软、比重大等，大等，不适宜单独做化工设备，不适宜单独做化工设备，只适于做设备的衬里只适于做

27、设备的衬里 。 铅与锑的合金称为硬铅，强度和硬度都比纯铅高铅与锑的合金称为硬铅，强度和硬度都比纯铅高。 硬铅的主要牌号为硬铅的主要牌号为 PbSb4、 PbSb6、 PbSb8和和 PbSb10 用途：用途：铅和硬铅在硫酸、化肥、化纤、农药、电器设备中可用来做加料管、鼓泡器、耐酸泵和阀门等零件。由于铅具有铅和硬铅在硫酸、化肥、化纤、农药、电器设备中可用来做加料管、鼓泡器、耐酸泵和阀门等零件。由于铅具有耐辐射的特点，在工业上用作耐辐射的特点，在工业上用作 X射线和射线和射线的防护材料。铅合金的自润性、磨合性和减振性好，噪射线的防护材料。铅合金的自润性、磨合性和减振性好，噪音小，是良好的轴承合金。

28、铅合金还用于铅蓄电池极板、铸铁管口、电缆封头的铅封等。音小，是良好的轴承合金。铅合金还用于铅蓄电池极板、铸铁管口、电缆封头的铅封等。第三十一页，共47页。 （4）滑动轴承合金）滑动轴承合金 滑动轴承合金用来制造滑动轴承的轴瓦及其滑动轴承合金用来制造滑动轴承的轴瓦及其内衬（称为轴承衬）。内衬（称为轴承衬）。分类分类组成组成举例举例锡基轴承合金锡基轴承合金以锡为基体，再加以锡为基体，再加入锑及铜等合金元入锑及铜等合金元素的合金素的合金ZSnSb11Cu6表示平均含表示平均含Sb11 Cu6、其余为锡的锡基轴承合金。、其余为锡的锡基轴承合金。铅基轴承合金铅基轴承合金以铅为基体，再加以铅为基体，再加人

29、锑、锡及铜等合人锑、锡及铜等合金元素的合金金元素的合金ZPbSb16Sn16Cu2表示平均含表示平均含 Sb 16、 Sn 16、 Cu 2、余为铅、余为铅的铅基轴承合金。的铅基轴承合金。铜基轴承合金铜基轴承合金有有ZCuPb30、ZCuSn10Pb1、ZCuAl10Fe3铝基轴承合金铝基轴承合金ZAlSn6CuNi1第三十二页，共47页。v四、非金属材料四、非金属材料 分无机材料和有机材料分无机材料和有机材料 如陶瓷、搪瓷、玻璃；塑料、橡胶、涂料如陶瓷、搪瓷、玻璃；塑料、橡胶、涂料等等 非金属材料具有优良的耐腐蚀性能，资源非金属材料具有优良的耐腐蚀性能，资源丰富，成形工艺简单，应用广泛。还可

30、单丰富，成形工艺简单，应用广泛。还可单独用作结构材料或作密封、保温材料。独用作结构材料或作密封、保温材料。第三十三页，共47页。第五节第五节 金属材料的腐蚀与防护金属材料的腐蚀与防护 材料腐蚀是全世界面临的一个严重问题。 腐蚀不仅消消耗了人们创造的宝贵财富，而且破坏了生产、生活等许多活动的正常运行。 腐蚀和环境污染的关系也越来越引起人们的关注。 据报道，全世界每年因腐蚀造成的直接经济损失大约在7000亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾害总和的6倍，占各国国民生产总值（GNP）的2%4%。我国腐蚀损失占国民生产总值（GNP）4%，钢铁因腐蚀而报废的数量约占当年产量的25%30%。生产设备的腐蚀经

31、常导致工厂停产停车，劳动生产率低、成本上升，甚至发生火灾、爆炸等安全事故。美国挑战者航天飞机在升空几分钟后爆炸，原因就在于燃烧管腐蚀，这是一个很惨痛的教训。 第三十四页，共47页。一、腐蚀基本概念一、腐蚀基本概念1、含义：金属材料在周围介质作用下发生破坏、含义：金属材料在周围介质作用下发生破坏称为腐蚀。称为腐蚀。 化工生产的特点要求我们要认真学习金属的化工生产的特点要求我们要认真学习金属的腐蚀以及腐蚀以及 防止腐蚀的一些知识。防止腐蚀的一些知识。第三十五页，共47页。二、腐蚀机理及类型二、腐蚀机理及类型所有的材料尤其是金属，都存在着腐蚀与防护的问题。钢铁的所有的材料尤其是金属，都存在着腐蚀与防

32、护的问题。钢铁的腐蚀原理与其它金属有许多共性，所以在讨论金属腐蚀原理及腐蚀原理与其它金属有许多共性，所以在讨论金属腐蚀原理及其防护时，往往以其防护时，往往以为主要研究对象。为主要研究对象。根据腐蚀因素、腐蚀环境和腐蚀表面状态、金属腐蚀的机理可以分为根据腐蚀因素、腐蚀环境和腐蚀表面状态、金属腐蚀的机理可以分为化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀多因素腐蚀。多因素腐蚀。 第三十六页，共47页。 金属的化学腐蚀是金属在干燥气体（如氧、氯、硫化氢等）和非电解质溶液中进行化学反应的结果。化学反应作用引起腐蚀，在腐蚀过程中不产生电流。金属的化学腐蚀只在特定的情况下发生，不具普遍性。例如：金属的氧化M+OM

33、O。 第三十七页，共47页。 金属和介质发生电化学反应而引起的腐蚀，在腐蚀过程中有阳极和阴极区，电流可以通过金属在一定的距离中流动，如金属在各种电介质溶液（如海水、酸、碱、盐溶液、潮湿大气等）中的腐蚀。在一般情况下，电化学腐蚀主要为微电池腐蚀和浓差电池腐蚀。 第三十八页，共47页。 这是多因素引起的腐蚀。由于各种因素的相互作用，往往产生非常激烈的腐蚀，一般包括应力腐蚀、腐蚀疲劳、空蚀腐蚀等。 应力腐蚀：应力腐蚀：材料在应力和腐蚀环境的共同作用下引起的破坏叫应力腐蚀。这里需强调的是应力和腐蚀的共同作用。腐蚀疲劳腐蚀疲劳：材料或零件在交变应力和腐蚀介质的共同作用下造成的失效叫做腐蚀疲劳。 空蚀腐蚀

34、：空蚀腐蚀：运动物体受到空化冲击后表面出现的变形和材料剥蚀现象，又称空蚀或气蚀，空蚀和腐蚀的共同作用叫空蚀腐蚀 第三十九页，共47页。腐蚀分类：按破坏特征分：腐蚀分类：按破坏特征分：1、均匀腐蚀、均匀腐蚀 腐蚀发生在金属表面的全部或大部，也称全面腐蚀。多数情况下，金属表面会生成保护性的腐蚀产物膜，使腐蚀变慢。有些金属 , 如钢铁在盐酸中 , 不产生膜而迅速溶解。通常用平均腐蚀率（即材料厚度每年损失若干毫米）作为衡量均匀腐蚀的程度，也作为选材的原则 , 一般年腐蚀率小于 1 1.5mm, 可认为合用（有合理的使用寿命）。2、局部腐蚀、局部腐蚀腐蚀只发生在金属表面的局部。其危害性比均匀腐蚀严重得多

35、，它约占化工机械腐蚀破坏总数的 70 , 而且可能是突发性和灾难性的 , 会引起爆炸、火灾等事故。 第四十页，共47页。三、防腐措施三、防腐措施 1 1、隔离腐蚀介质、隔离腐蚀介质2 2、电化学保护、电化学保护 阴极保护：牺牲阳极保护法；外加电流保护法；阴极保护：牺牲阳极保护法；外加电流保护法； 阳极保护阳极保护3 3、缓蚀剂保护、缓蚀剂保护（1 1）阳极型缓蚀剂）阳极型缓蚀剂（2 2）阴极型缓蚀剂）阴极型缓蚀剂（3 3）混合型缓蚀剂）混合型缓蚀剂第四十一页，共47页。 在设备和工程材料选择方面，在满足生产主要技术、工艺和经济指标的前提下，应尽可能使用在给定的腐蚀条什下稳定性好的材料。如：在H

36、2S04溶液贮槽中采用衬金属铅和陶瓷材料：在建户外结构时，在强度允许的情况下，使用金属铝及其合金，因为铝在一般空气中不易腐蚀，表面有一层氧化膜保护层；在设计方面，设备和工程的结构和组合应该符合防腐蚀规律。要尽量避免不同金属的搭接和铆接。焊缝不宜太多，各部分受力要均匀。在技术规范和生产工艺上，如果有选择余地的话，应把反应温度低、压力小、生产腐蚀性副产物少、防腐蚀要求不苛刻和设备维修容易等条件作为首要考虑内容。 第四十二页，共47页。以各种方法将耐腐蚀的材料覆盖在被保护的底材上，使其不与腐蚀介质直接接触免遭腐蚀的方法，都属于这一类。最常用、最简便的是在金属表面覆盖上防腐涂料、塑料、橡胶、搪瓷、陶瓷

37、、玻璃、石材等非金属材料。此外，在金属表面可以化学镀、电镀、热喷镀、热溶浸镀一层耐腐性良好的金属、金属合金，如：Ni、Cr、Zn、Al、Sn、Cu等金属。金属覆盖保护可分为阴极覆盖保护和阳极覆盖保护，作为阳板覆盖层的金属，应比主体金属有更负的电极电位，例如：在铁上覆盖Zn、Al等；阴极覆盖层金属的电极电位比被保护的主体金属更正，如在铁上覆盖Ni、Cu、Sn、Pb等，主体金属是阳极，霞盖层是阴极，所以覆盖层必须是完整的才能达到保护底材的目的。第四十三页，共47页。 电化学腐蚀的必要条件是：阳极、阴极、电介质、电流回路。除去或改变其中任何一个条件即可阻止或减缓腐蚀的进行。涂层能将金属周围的电介质隔离开，实际上也有电化学防腐的作用。电化学防腐主要通过阴极保护和阳极保护来实现。 第四十四页，共47页。 根据腐蚀介质的成分和作用特点，对腐蚀介质予以处理，一般是从腐蚀介质中除去具有腐蚀性或促进腐蚀的物质，此外，在腐蚀介质中加入缓蚀剂。 第四十五页，共47页。v材料常有性能材料常有性能v钢的热处理钢的热处理v金属材料金属材料v非金属材料非金属材料第四十六页，共47页。谢谢！第四十七页，共47页。