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1、第二篇第二篇 压力容器压力容器第六章第六章 压力容器与化工设备常用材料压力容器与化工设备常用材料 第七章第七章 压力容器中应力分析与计算压力容器中应力分析与计算第八章第八章 内压容器设计内压容器设计第九章第九章 外压容器的稳定性计算外压容器的稳定性计算第十、十一章第十、十一章 容器附件容器附件第十二章第十二章 压力容器的开孔和补强压力容器的开孔和补强第十三章第十三章 容器支座容器支座2022/10/262第六章第六章 化工设备材料化工设备材料 第一节第一节 概概 述述 根据物料与适宜工作条件选材根据物料与适宜工作条件选材 物料腐蚀性物料腐蚀性：铸铁抗硫化氢：铸铁抗硫化氢 压力压力与与温度温度
2、蠕变蠕变、氢腐蚀氢腐蚀、低温脆性低温脆性等等2022/10/263材料的性能：材料的性能：力学性能力学性能、物理性能物理性能、化学性能化学性能和和机机加工性能加工性能一、力学性能一、力学性能决定许用应力决定许用应力 强度、硬度、弹性、塑性、韧性等强度、硬度、弹性、塑性、韧性等 2022/10/2641 1、强度：、强度：是指材料抵抗外加载荷而不是指材料抵抗外加载荷而不致失效破坏的能力致失效破坏的能力 按所抵抗外作用形式按所抵抗外作用形式按所抵抗外作用形式按所抵抗外作用形式分为：分为：抵抗恒定外力抵抗恒定外力静强度静强度静强度静强度 抵抗冲击外力抵抗冲击外力冲击强度冲击强度 抵抗交变外力抵抗交变
3、外力疲劳强度疲劳强度按环境温度按环境温度按环境温度按环境温度分为：分为：常温下抵抗外力常温下抵抗外力常温强度常温强度常温强度常温强度 高温下抵抗外力高温下抵抗外力高温强度高温强度 低温下抵抗外力低温下抵抗外力低温强度低温强度2022/10/265常温强度指标：常温强度指标：屈服强度和抗拉屈服强度和抗拉(压压)强度强度 屈强比适当屈强比适当 蠕变极限蠕变极限n 疲劳极限疲劳极限r,r=min/max,应力循环系数或应力比，如应力循环系数或应力比，如-1,以以10106 6-10-107 7次不被破坏的应力次不被破坏的应力 （r r循环特性）循环特性）补充补充:静应力与变应力静应力与变应力稳定变应
4、力稳定变应力周期、应力幅和平均应力都周期、应力幅和平均应力都不随时间变化的变应力不随时间变化的变应力2022/10/2672 2、硬度、硬度 局部抵抗能力局部抵抗能力 弹性、强度与塑性的综合性能指标弹性、强度与塑性的综合性能指标 硬度：硬度：布氏硬度布氏硬度(HB)(HB)、洛氏硬度、洛氏硬度(HRC(HRC、HRB)HRB)和维氏硬度和维氏硬度(HV)(HV)低碳钢低碳钢 b b=0.36 HB=0.36 HB 高碳钢高碳钢 b b=0.34 HB=0.34 HB 灰铸铁灰铸铁 b b=0.1 HB=0.1 HB2022/10/2683 3、塑性、塑性延伸率延伸率 断面收缩率 化工设备材料一
5、般要求化工设备材料一般要求5=10%-20%=10%-20%2022/10/2694 4、冲击韧性、冲击韧性 冲击韧度冲击韧度k，使其破坏所消耗的功或吸收，使其破坏所消耗的功或吸收的能除以试件的截面面积的能除以试件的截面面积 低温容器所用钢板低温容器所用钢板k值不得低于值不得低于30J/cm30J/cm2 22022/10/2610二、物理性能二、物理性能 密度、熔点、比热容、热导率、线膨密度、熔点、比热容、热导率、线膨胀系数、导电性、磁性、弹性模量与泊松比胀系数、导电性、磁性、弹性模量与泊松比等。等。(1)(1)密度密度 单位体积内的质量单位体积内的质量。如要求质量轻和惯性小的。如要求质量轻
6、和惯性小的零件，均采用密度小的铝合金制造。零件，均采用密度小的铝合金制造。(2)(2)熔点熔点 熔点是金属或合金从固态向液态转变时的温度熔点是金属或合金从固态向液态转变时的温度。熔点高的金属材料可以用来制造耐高温零件。熔点高的金属材料可以用来制造耐高温零件。(3)(3)导热性导热性 金属传导热量的能力称为导热性金属传导热量的能力称为导热性。一般说，。一般说，金属纯度越高，其导热能力就越大。制造散热器、金属纯度越高，其导热能力就越大。制造散热器、热交换器与活塞等零件时，常选用导热性好的金属。热交换器与活塞等零件时，常选用导热性好的金属。(4)(4)导电性导电性 金属传导电流的性能金属传导电流的性
7、能。纯金属的导电性比合金好。纯金属的导电性比合金好。常用纯铜、纯铝做导电材料，用导电性差的铜合金和铝常用纯铜、纯铝做导电材料，用导电性差的铜合金和铝合金作电热元件。合金作电热元件。(5)(5)热膨胀性热膨胀性 金属随着温度变化而膨胀、收缩的特性金属随着温度变化而膨胀、收缩的特性。(6)(6)磁性磁性 金属在磁场中被磁化而呈现磁性强弱的能力金属在磁场中被磁化而呈现磁性强弱的能力。铁磁。铁磁性材料性材料(在外加磁场中，能被强烈磁化到很大程度在外加磁场中，能被强烈磁化到很大程度)、顺、顺磁性材料磁性材料(在外加磁场中呈现十分微弱的磁性在外加磁场中呈现十分微弱的磁性)、抗磁性、抗磁性材料材料(能够抗拒
8、或减弱外加磁场磁化作用的金属材料能够抗拒或减弱外加磁场磁化作用的金属材料)铁铁磁性材料可用于制造变压器、电动机、测量仪表等。抗磁性材料可用于制造变压器、电动机、测量仪表等。抗磁性材料则可用作要求避免磁场干扰的零件和结构材料。磁性材料则可用作要求避免磁场干扰的零件和结构材料。2022/10/26132022/10/2614三、化学性能三、化学性能1 1、耐腐蚀性、耐腐蚀性 金属和合金对周围介质侵蚀的抵抗能力金属和合金对周围介质侵蚀的抵抗能力2 2、抗氧化性、抗氧化性 高温氧化，降低表面硬度和抗疲劳强度高温氧化，降低表面硬度和抗疲劳强度 选耐热材料选耐热材料2022/10/26152022/10/
9、2616四、加工工艺性能四、加工工艺性能1 1、可铸性：、可铸性：收缩与偏析收缩与偏析2 2、可锻性、可锻性3 3、焊接性、焊接性4 4、可切削加工性、可切削加工性2022/10/2617第二节第二节 碳钢与铸铁碳钢与铸铁 “铁碳合金铁碳合金”由由9595以上铁和以上铁和4 4碳及碳及1 1左右杂质元素所组成合金左右杂质元素所组成合金 一般含一般含C C量（质量分数）量（质量分数）2 2称为钢；称为钢；大于大于2 2称为铸铁；称为铸铁；当含当含C C量小于时称量小于时称纯铁纯铁(工业纯铁工业纯铁)；含含C C量大于的量大于的铸铁极脆铸铁极脆2022/10/2618一、铁碳合金的组织结构一、铁碳
10、合金的组织结构1 1、金属的组、金属的组织与结构织与结构 在金相显微在金相显微镜下看到的金镜下看到的金属的晶粒，简属的晶粒，简称组织称组织2022/10/2619 电子显微镜观察到金属原子各种规则排列，电子显微镜观察到金属原子各种规则排列，称为金属的晶体结构，简称称为金属的晶体结构，简称结构结构 不同温度下纯铁体心立方与面心立方晶格不同温度下纯铁体心立方与面心立方晶格 体心立方晶格塑性比面心立方晶格的好，体心立方晶格塑性比面心立方晶格的好，而后者的强度高于前者。而后者的强度高于前者。2022/10/2620铸铁中的铸铁中的C C以石墨形式存在，有不同的组织形貌。以石墨形式存在，有不同的组织形貌
11、。球墨铸铁强度最高；细片状石墨次之；粗球墨铸铁强度最高；细片状石墨次之；粗片状石墨最差。片状石墨最差。2022/10/26212 2、纯铁的同素异构转变、纯铁的同素异构转变 体心立方晶格的纯铁称体心立方晶格的纯铁称a a-Fe，面心立方面心立方晶格的铁称为晶格的铁称为g g-Fe。a a-Fe加热可变为加热可变为g g-Fe，反之高温下的反之高温下的g g-Fe冷却可变为冷却可变为a a-Fe。在固态下晶体构造随温度发生变化的现在固态下晶体构造随温度发生变化的现象，称象，称“同素异构转变同素异构转变”。纯铁的同素异构转变是在纯铁的同素异构转变是在910910恒温下完恒温下完成的。在固态下重新排
12、列、结晶过程是钢进成的。在固态下重新排列、结晶过程是钢进行热处理的依据。行热处理的依据。2022/10/26223 3、碳钢的基本组织、碳钢的基本组织 C C在铁中的存在形式有在铁中的存在形式有固溶体固溶体、化合物化合物和和混合物混合物三种。三种。固溶体：固溶体：两种或两种以上的元素在固态下互两种或两种以上的元素在固态下互相溶解，而仍然保持溶剂晶格原来形式。相溶解，而仍然保持溶剂晶格原来形式。三种不同的存在形式，形成了不同的碳三种不同的存在形式，形成了不同的碳钢组织。钢组织。2022/10/2623组元：纯铁、组元：纯铁、FeFe3 3C C符号符号表示表示概念概念性能性能相相固相固相固溶固溶
13、体体铁素体铁素体F碳溶于碳溶于Fe中中的间隙固溶体的间隙固溶体具有良好的塑性和韧性，具有良好的塑性和韧性，但强度硬度不高但强度硬度不高奥氏体奥氏体A碳溶于碳溶于Fe中中的间隙固溶体的间隙固溶体与溶碳量和晶粒大小有与溶碳量和晶粒大小有关，硬度较低而塑性较关，硬度较低而塑性较高，易于锻压成形高，易于锻压成形金属金属化合化合物物渗碳体渗碳体Fe3C具有复杂晶格的具有复杂晶格的间隙化合物间隙化合物硬度很高而塑性和韧性硬度很高而塑性和韧性几乎为零，脆性极大几乎为零，脆性极大液相液相L基本组织：基本组织：单相组织：单相组织：F、A、Fe3C 莱氏体莱氏体Ld：（：（A Fe3C）在共晶点上得到，塑性韧性很
14、差，是硬而脆的组织）在共晶点上得到，塑性韧性很差，是硬而脆的组织 珠光体珠光体P：（：（F Fe3C）在共析点上得到，具有良好的力学性能）在共析点上得到，具有良好的力学性能2022/10/2624（1 1）铁素体）铁素体（ferrite）C C溶解在溶解在a a-Fe中形成固溶体称中形成固溶体称铁素体铁素体。a a-Fe原子间隙小，溶碳能力低（室温下原子间隙小，溶碳能力低（室温下），强度、硬度低，塑性和韧性很好。），强度、硬度低，塑性和韧性很好。低碳钢是含铁素体的钢，具有软而韧的性能。低碳钢是含铁素体的钢，具有软而韧的性能。2022/10/2625（2 2）奥氏体）奥氏体（Austenite）
15、C C溶解在溶解在g g-Fe铁中形成固溶体称铁中形成固溶体称奥氏体奥氏体。g g-Fe原子间隙较大，原子间隙较大，C C的溶解度比的溶解度比a a-Fe中中大得多，如在大得多，如在723723时可溶解，在时可溶解，在11471147时时可达最大值。可达最大值。奥氏体组织是在奥氏体组织是在a a-Fe-Fe发生同素异构转变时发生同素异构转变时产生的。产生的。由于奥氏体有较大的溶解度，故塑性、由于奥氏体有较大的溶解度，故塑性、韧性较好，且无磁性韧性较好，且无磁性。2022/10/2626（3 3）渗碳体）渗碳体（Cementite）碳和铁形成一种化合物（碳和铁形成一种化合物（FeFe3 3C C
16、）称）称渗碳体渗碳体。熔点约熔点约16001600，硬度高，塑性几乎等于零。，硬度高，塑性几乎等于零。铁碳合金含碳量小于铁碳合金含碳量小于2 2时，其组织是在铁素时，其组织是在铁素体中散布着渗碳体，是碳素钢。体中散布着渗碳体，是碳素钢。含含C C量大于量大于2 2时，部分时，部分C C以石墨形式存在，称以石墨形式存在，称铸铁。抗拉强度和塑性都比碳钢低。但铸铁具有铸铁。抗拉强度和塑性都比碳钢低。但铸铁具有一定消震能力。一定消震能力。2022/10/2627（4 4）珠光体）珠光体（Pearite）铁素体与渗碳体的机械混合物铁素体与渗碳体的机械混合物 (F(FFeFe3 3C)C)用符号用符号P
17、P表示表示 。力学性能介于铁素体和渗碳体之间，综合力学性能介于铁素体和渗碳体之间，综合了铁素体和渗碳体优点，即其强度、硬度比了铁素体和渗碳体优点，即其强度、硬度比铁素体显著提高；塑性、韧性比铁素体差，铁素体显著提高；塑性、韧性比铁素体差，但比渗碳体要好得多。其组织为层片状结构，其综但比渗碳体要好得多。其组织为层片状结构，其综合力学性能好。合力学性能好。2022/10/2628（5 5）莱氏体）莱氏体（Ledeburite）v莱氏体是由莱氏体是由AFe3C组成的一种机械混合物，用组成的一种机械混合物，用符号符号LdLd表示，其组织结构为渗碳体基体上分布的表示，其组织结构为渗碳体基体上分布的奥氏体
18、，主要体现了渗碳体特点，硬度很高，塑奥氏体，主要体现了渗碳体特点，硬度很高，塑性极差，几乎为零性极差，几乎为零。是一种较粗而硬的金相组织，。是一种较粗而硬的金相组织，存在于白口铸铁、高碳钢中。存在于白口铸铁、高碳钢中。2022/10/2629（6 6）马氏体）马氏体（白色）钢和铁从高温急冷下来的组织，是碳原钢和铁从高温急冷下来的组织，是碳原子在子在a-Fe中过饱和的中过饱和的固溶体固溶体。具有很高的硬度，但很脆，延伸性低，具有很高的硬度，但很脆，延伸性低，几乎不能承受冲击载荷。几乎不能承受冲击载荷。2022/10/2630二、二、铁铁碳碳合合金金状状态态图图2022/10/2631钢在加热时形
19、成单一的奥氏体组织。钢在加热时形成单一的奥氏体组织。按组织不同：按组织不同：含含C C量量0.77%0.77%0.77%过共析钢过共析钢 含含C C量量=0.77%=0.77%共析钢共析钢2022/10/2632 所有生铁组织中都有莱氏体，多数碳以所有生铁组织中都有莱氏体，多数碳以石墨状存在，用作铸件的生铁称为铸铁。石墨状存在，用作铸件的生铁称为铸铁。2022/10/2633三、钢的热处理三、钢的热处理 钢、铁固态下加热、保温和不同的冷却方钢、铁固态下加热、保温和不同的冷却方式，改变金相组织以满足所要求的物理、化学式，改变金相组织以满足所要求的物理、化学与力学性能，称为与力学性能，称为热处理热
20、处理。1 1、退火和正火、退火和正火铸、锻件切削加工前一般进行退火或正火。铸、锻件切削加工前一般进行退火或正火。退火的功能是：退火的功能是：退火可消除冷作硬化，恢复材料的良好退火可消除冷作硬化，恢复材料的良好塑性；细化铸焊工件的粗大晶粒，改善工件的机械性能；塑性；细化铸焊工件的粗大晶粒，改善工件的机械性能；消除残余应力，防止工件变形；可使高碳钢中的网状渗消除残余应力，防止工件变形；可使高碳钢中的网状渗碳体球化，降低材料硬度，提高塑性，便于切削加工。碳体球化，降低材料硬度，提高塑性，便于切削加工。（1 1 1 1）退火：）退火：）退火：）退火：是将工件加热至某一温度（是将工件加热至某一温度（临界
21、点以上临界点以上），），保温一段时间，然后保温一段时间，然后随炉随炉或埋入沙中或埋入沙中缓慢缓慢冷却下来，以冷却下来，以得到接近平衡状态组织的一种热处理方法。得到接近平衡状态组织的一种热处理方法。（2 2 2 2）正火：）正火：）正火：）正火：正火与退火的不同之处是在空气中冷却，冷却正火与退火的不同之处是在空气中冷却，冷却速度较快。经过正火处理的工件较退火处理硬度和强度要速度较快。经过正火处理的工件较退火处理硬度和强度要高。高。正火和退火主要有四个区别：正火和退火主要有四个区别：正火和退火主要有四个区别：正火和退火主要有四个区别：(1)(1)正火的温度较高正火的温度较高,退火的温度较低退火的温
22、度较低.(2)(2)正火的冷却速度比退火的冷却速度快正火的冷却速度比退火的冷却速度快.(3)(3)使用效果不同，在渗碳处理以后，正火能消除网状渗碳使用效果不同，在渗碳处理以后，正火能消除网状渗碳体，退火则不能体，退火则不能.对含碳量在对含碳量在0.25%0.25%以下的，以下的，正火后可提高正火后可提高硬度，改善切削加工性能，退火却做不到。硬度，改善切削加工性能，退火却做不到。(4)(4)正火的周期短，操作方便；退火的周期长，操作较麻烦正火的周期短，操作方便；退火的周期长，操作较麻烦(指需要控制一定的冷却速度指需要控制一定的冷却速度)。2022/10/26362 2、淬火和回火、淬火和回火 加
23、热至淬火温度加热至淬火温度(临界点以上临界点以上303050)50)，并保温一段时间，后投入淬火剂中冷却。并保温一段时间，后投入淬火剂中冷却。淬火后得到的组织是马氏体。增加硬度、强淬火后得到的组织是马氏体。增加硬度、强度和耐磨性。度和耐磨性。淬火剂：空气、油、水、盐水，冷却能力递增。淬火剂：空气、油、水、盐水，冷却能力递增。碳钢在水和盐水中淬火，合金钢在油中淬火。碳钢在水和盐水中淬火，合金钢在油中淬火。2022/10/2637 回火回火是淬火后进行的一种较低温度的加热是淬火后进行的一种较低温度的加热与冷却热处理工艺。与冷却热处理工艺。回火可以降低或消除零件淬火后的内回火可以降低或消除零件淬火后
24、的内应力，提高韧性。应力，提高韧性。在在150150250250范围内的回火称范围内的回火称“低低温回火温回火”。回火马氏体有较高的硬度和耐磨。回火马氏体有较高的硬度和耐磨性，内应力和脆性有所降低。刃具、量具，性，内应力和脆性有所降低。刃具、量具，要进行低温回火处理。要进行低温回火处理。2022/10/2638 中温回火中温回火温度是温度是300300450450。有一定的弹性和韧性，并有较高硬度。有一定的弹性和韧性，并有较高硬度。轴类、刀杆、轴套等进行中温回火。轴类、刀杆、轴套等进行中温回火。高温回火高温回火温度为温度为500500680680。综合性能：综合性能：强度、韧性、塑性等都较好强
25、度、韧性、塑性等都较好 淬火加高温回火习惯上称为淬火加高温回火习惯上称为“调质处理调质处理”。用于各种轴类零件、连杆、齿轮、受力螺栓等。用于各种轴类零件、连杆、齿轮、受力螺栓等。2022/10/2639 时效热处理：时效热处理：材料经固溶处理或冷塑变形材料经固溶处理或冷塑变形后，在室温或高于室温条件下，其组织和性后，在室温或高于室温条件下，其组织和性能随时间而变化的过程。能随时间而变化的过程。时效可进一步消除内应力，稳定零件时效可进一步消除内应力，稳定零件尺寸，它与回火作用相类似。尺寸，它与回火作用相类似。2022/10/26403 3、表面淬火、表面淬火 使零件表面层比心部具有更高的强度、使
26、零件表面层比心部具有更高的强度、硬度、耐磨性和疲劳强度，而心部则具有一硬度、耐磨性和疲劳强度，而心部则具有一定的韧性。定的韧性。2022/10/26414 4、化学热处理、化学热处理 渗碳、渗氮渗碳、渗氮(氮化氮化)、渗铬、渗硅、渗铝、氰、渗铬、渗硅、渗铝、氰化化(碳与氮共渗碳与氮共渗)等。等。渗碳、氰化可提高零件的硬度和耐磨性；渗碳、氰化可提高零件的硬度和耐磨性；渗铝可提高耐热、抗氧化性；渗铝可提高耐热、抗氧化性；氮化与渗铬的零件，表面比较硬，可显著提氮化与渗铬的零件，表面比较硬，可显著提高耐磨和耐腐蚀性；高耐磨和耐腐蚀性；渗硅可提高耐酸性等。渗硅可提高耐酸性等。2022/10/2642第三
27、节第三节 碳素钢碳素钢一、常存杂质元素对钢材性能的影响一、常存杂质元素对钢材性能的影响 硫、磷、锰、硅、氧、氮、氢等硫、磷、锰、硅、氧、氮、氢等 1 1 硫硫 有害元素。有害元素。FeSFeS和和 FeFe形成低熔点形成低熔点(985)(985)化合物。钢材热加工化合物。钢材热加工1150115012001200，过早熔化，过早熔化而导致工件开裂，称而导致工件开裂，称“热脆热脆”。高级优质钢：高级优质钢：S S0.02%0.02%0.03%0.03%；优质钢：优质钢：S S0.03%0.03%0.045%0.045%；普通钢：普通钢：S S0.055%0.055%0.7%0.7%以下。以下。2
28、022/10/26432 2 磷磷 有害元素。虽能使强度、硬度增高，但有害元素。虽能使强度、硬度增高，但塑性、冲击韧性显著降低。塑性、冲击韧性显著降低。特别是在低温时，使钢材显著变脆，称特别是在低温时，使钢材显著变脆，称“冷脆冷脆”。使冷加工及焊接性变坏，使冷加工及焊接性变坏，高级优质钢：高级优质钢：P P0.025%0.025%；优质钢：优质钢：P P0.04%0.04%；普通钢：普通钢：P P0.085%0.085%。2022/10/26443 3 锰锰 脱氧剂。有益元素。脱氧剂。有益元素。MnS(1600)MnS(1600)，部分消除硫的有害作用。，部分消除硫的有害作用。锰具有很好的脱氧
29、能力，与锰具有很好的脱氧能力，与FeOFeO成为成为MnOMnO进进入炉渣，从而改善钢的品质，特别是降低脆性，入炉渣，从而改善钢的品质，特别是降低脆性，提高强度和硬度。提高强度和硬度。在在0.5%0.5%0.8%0.8%以下时，看成是常存杂质。以下时，看成是常存杂质。优质碳素结构钢中，正常含锰量是优质碳素结构钢中，正常含锰量是0.5%0.5%0.8%0.8%；高锰结构钢可达；高锰结构钢可达0.7%0.7%1.2%1.2%。2022/10/26454 4 硅硅 脱氧剂。有益的元素。脱氧剂。有益的元素。硅与硅与FeOFeO能结成密度较小的硅酸盐炉渣能结成密度较小的硅酸盐炉渣而被除去。而被除去。硅在
30、钢中溶于铁素体内使强度、硬度硅在钢中溶于铁素体内使强度、硬度增加，塑性、韧性降低。增加，塑性、韧性降低。镇静钢中的含硅量常在镇静钢中的含硅量常在0.1%0.1%0.37%0.37%，沸腾钢中只含有沸腾钢中只含有0.03%0.03%0.07%0.07%。由于钢中硅含量一般不超过由于钢中硅含量一般不超过0.5%0.5%，对，对钢性能影响不大。钢性能影响不大。2022/10/26465 5 氧氧 有害元素。在炼钢末期要加入锰、硅、有害元素。在炼钢末期要加入锰、硅、铁和铝进行脱氧，但不可能除尽。铁和铝进行脱氧，但不可能除尽。FeOFeO、MnOMnO、SiO2SiO2、Al2O3Al2O3，使强度、塑
31、，使强度、塑性降低。尤其是对疲劳强度、冲击韧性等有性降低。尤其是对疲劳强度、冲击韧性等有严重影响。严重影响。2022/10/26476 6 氮氮 长时间放置或在长时间放置或在200200300300加热氮以加热氮以氮化物形式的析出，硬度、强度提高，塑性氮化物形式的析出，硬度、强度提高，塑性下降，发生时效。下降，发生时效。钢液中加入钢液中加入AlAl、TiTi或或V V进行固氮处理，进行固氮处理，使氮固定在使氮固定在AlNAlN、TiNTiN或或VNVN中，可消除时效倾中，可消除时效倾向。向。2022/10/26487 7 氢氢 氢脆、白点等缺陷。氢脆、白点等缺陷。变脆变脆：氢化物变形小氢化物变
32、形小 白点：白点：组织缺陷处扩散氢，时间长组织缺陷处扩散氢，时间长 2022/10/2649二、分类与牌号二、分类与牌号按用途：按用途：建筑及工程用钢、结构钢、弹簧钢、建筑及工程用钢、结构钢、弹簧钢、轴承钢、工具钢和特殊性能钢（不锈钢、耐轴承钢、工具钢和特殊性能钢（不锈钢、耐热钢）热钢）按含碳量：按含碳量：低碳钢、中碳钢和高碳钢低碳钢、中碳钢和高碳钢按脱氧方式：按脱氧方式：镇静钢和沸腾钢镇静钢和沸腾钢按品质：按品质：普通钢、优质钢和高级优质钢普通钢、优质钢和高级优质钢（一）按钢中碳含量（一）按钢中碳含量 （1 1）低碳钢低碳钢 (C 0.3%)C 0.3%)：强度较低、塑性最强度较低、塑性最好
33、。冷压及焊接性能好，适于制作焊制的化工容好。冷压及焊接性能好，适于制作焊制的化工容器及负荷不大的机械零件；器及负荷不大的机械零件；（2 2）中碳钢中碳钢 (0.(0.3 3 C 0.6%)C 0.6%)C 0.6%)：强度、硬度较高，强度、硬度较高，塑性差，用来制作弹簧、钢丝绳等。塑性差，用来制作弹簧、钢丝绳等。（1 1）普通碳素钢）普通碳素钢 质量等级质量等级A A，B B，C C，D D。A A 最差，最差，D D 最好最好 脱氧方法为脱氧方法为F F，b b，Z Z，TZTZ（后两者标注可省略后两者标注可省略）。化工压力容器用钢一般选用镇静钢化工压力容器用钢一般选用镇静钢Z Z。普通碳素
34、钢有普通碳素钢有 Q235-AQ235-A，屈服强度数值（，屈服强度数值（MPaMPa）还包括：还包括：Q195Q195、Q215Q215、Q255Q255及及Q275Q275，共共5 5个钢种。个钢种。（二）按钢的质量（二）按钢的质量 碳钢有普通与优质两种。区别？碳钢有普通与优质两种。区别？硫硫S S 磷磷P PQ195Q195、Q275Q275不分级；不分级；Q215Q215、Q255Q255分为分为A A、B B两个等级。两个等级。Q235Q235分为分为A A、B B、C C、D D四个等级四个等级2022/10/2652（2 2）优质碳素钢）优质碳素钢 S S0.03%0.03%0.
35、045%0.045%；P P0.04%0.04%08 08、1010、1515、2020、2525、3030、3535、4040、4545、5050、8080等。平均含碳量的万分之几。等。平均含碳量的万分之几。牌号含义：牌号含义：4545号钢中含碳量平均为号钢中含碳量平均为0.45%(0.42%0.45%(0.42%0.50%)0.50%)。45Mn45Mn，锰含量较高的优质非合金钢。，锰含量较高的优质非合金钢。2022/10/2653 优质低碳钢优质低碳钢（含（含C C0.25%0.25%），如），如0808、1010、1515、2020、2525；塑性好，焊接性能好，壳体、接；塑性好，焊接
36、性能好，壳体、接管。管。优质中碳钢优质中碳钢（含（含C C量量0.3%0.3%0.60%0.60%）,如如3030、3535、4040、4545、5050与与5555；4545号钢搅拌轴号钢搅拌轴 优质高碳钢优质高碳钢（含（含C C0.6%0.6%），如），如6060、6565、7070、8080。6060、6565钢主要用来制造弹簧，钢主要用来制造弹簧，7070、8080钢用来制造钢丝绳等。钢用来制造钢丝绳等。2022/10/2654（3 3）高级优质钢）高级优质钢 S S0.02%0.02%0.03%0.03%；P P0.025%0.025%，均，均0.03%0.03%。它的表示方法是在优
37、质钢号后面加一个它的表示方法是在优质钢号后面加一个A A字，字，如如20A20A。碳素工具钢碳素工具钢如如T8T8表示平均碳含量为的优质碳素工具钢。若牌号表示平均碳含量为的优质碳素工具钢。若牌号末尾加末尾加“A A”，表示钢中硫、磷含量较少，为高级优，表示钢中硫、磷含量较少，为高级优质钢，如质钢，如T10AT10A。优质铸造碳钢优质铸造碳钢如ZG200 400表示。S200 MPa，b400 MPa的铸钢。（1 1）容器专用钢板）容器专用钢板如如20R20R，16MnR16MnR。R R 容容（三）专用钢材（三）专用钢材 碳钢有普通与优质两种。区别？碳钢有普通与优质两种。区别？（2 2）锅炉专
38、用钢板钢管）锅炉专用钢板钢管如如20g20g，20G20G。g,G g,G 锅，小写板，大写管锅，小写板，大写管（3 3）焊接气瓶专用钢板）焊接气瓶专用钢板如如HP245HP245HP365HP365。数字表示屈服极限。数字表示屈服极限2022/10/2660三、碳钢的品种及规格三、碳钢的品种及规格品种：品种：钢板、钢管、型钢、铸钢和锻钢钢板、钢管、型钢、铸钢和锻钢（1 1）钢板（）钢板（压力容器用热扎厚钢板）压力容器用热扎厚钢板）（P109P109P109P109）4mm4mm6mm6mm厚度间隔为厚度间隔为 6mm 6mm30mm30mm厚度间隔为厚度间隔为 lmmlmm 30mm 30m
39、m60mm60mm厚度间隔为厚度间隔为2mm2mm 一般碳素钢板材有一般碳素钢板材有 Q235-AQ235-A、Q235-AQ235-AF F、0808、1010、1515、2020等。等。2022/10/2661（2 2）钢管）钢管 （P111P111）无缝钢管和有缝钢管。无缝钢管和有缝钢管。无缝钢管有冷轧和热轧。无缝钢管有冷轧和热轧。普通无缝钢管常用材料有普通无缝钢管常用材料有1010、1515、2020等。等。专门用途的无缝钢管，如热交换器用钢管、专门用途的无缝钢管，如热交换器用钢管、石油裂化用无缝管、锅炉用无缝管等。有缝管、石油裂化用无缝管、锅炉用无缝管等。有缝管、水煤气管，分镀锌水煤
40、气管，分镀锌(白铁管白铁管)和不镀锌和不镀锌(黑铁管黑铁管)两种。两种。2022/10/2662（3 3）型钢）型钢（1 1）圆钢和方钢）圆钢和方钢 Q235Q235AFAF、2020、2525、4545及合金钢，主要用来制造各种及合金钢，主要用来制造各种轴件；轴件；（2 2）扁钢）扁钢 Q235AQ235A、Q235Q235AFAF、2020及及1616MnMn等，常用作各类桨叶。等，常用作各类桨叶。（3 3）角钢、工字钢及槽钢）角钢、工字钢及槽钢 Q235AQ235A、Q235Q235AFAF、及及1616MnMn等，可做各类设备的支架、等，可做各类设备的支架、塔盘支承及各类加强结构。塔盘
41、支承及各类加强结构。2022/10/2663（4 4）铸钢和锻钢）铸钢和锻钢 铸钢用铸钢用 ZGZG表示，表示，ZG25ZG25、ZG35ZG35等，用等，用于制造各种承受重载荷的复杂零件，如泵壳、于制造各种承受重载荷的复杂零件，如泵壳、阀门、泵叶轮等。阀门、泵叶轮等。锻钢有锻钢有0808、1010、1515、5050等牌号。等牌号。石油化工容器用石油化工容器用2020、2525等制作管板、法兰、等制作管板、法兰、顶盖等。顶盖等。2022/10/2664五、铸铁五、铸铁 含含C C量量2%2%以上，含有以上，含有S S、P P、SiSi、MnMn等杂质。等杂质。脆性材料，抗拉强度较低，但有良好
42、铸造性、脆性材料，抗拉强度较低，但有良好铸造性、耐磨性、减振性及切削加工性。耐磨性、减振性及切削加工性。在一些介质在一些介质(浓硫酸、醋酸、盐溶液、有机浓硫酸、醋酸、盐溶液、有机溶剂等溶剂等)中有相当好的耐腐蚀性能。中有相当好的耐腐蚀性能。铸铁可分为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、铸铁可分为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁和特殊性能铸铁等。蠕墨铸铁和特殊性能铸铁等。2022/10/26651 1、灰铸铁、灰铸铁 2.7%2.7%4.0%4.0%，片状石墨形式，断面暗灰色。，片状石墨形式，断面暗灰色。有优良的铸造性、减振性能，支架、阀体、有优良的铸造性、减振性能，支架、阀体、泵体泵体(机座、管路
43、附件等机座、管路附件等)。在化工生产中可做烧碱生产中的熬碱锅、联在化工生产中可做烧碱生产中的熬碱锅、联碱生产中的碳化塔及淡盐水泵等。碱生产中的碳化塔及淡盐水泵等。HTHT和抗拉强度和抗拉强度sb值表示，如值表示，如 HT100HT100，其中，其中100100表示表示sb100MPa100MPa。常用灰铸铁牌号有常用灰铸铁牌号有HT100HT100、HT150HT150、HT200HT200、HT250HT250、HT300HT300、HT350HT350。2022/10/26662 2、球墨铸铁、球墨铸铁 简称球铁。简称球铁。在强度、塑性和韧性方面大大超过灰铸在强度、塑性和韧性方面大大超过灰
44、铸铁，甚至接近钢材。铁，甚至接近钢材。用用QTQT、抗拉强度值、延伸率表示，如、抗拉强度值、延伸率表示，如QT400-18QT400-18，其中，其中400400表示表示sb400MPa400MPa，1818表表示示d=18%。2022/10/26673 3、高硅铸铁、高硅铸铁 有高的耐蚀性能，含硅量增加耐蚀性增加。有高的耐蚀性能，含硅量增加耐蚀性增加。强度低、脆性大及内应力大，易于脆裂强度低、脆性大及内应力大，易于脆裂 热导率小，线膨胀系数大，不适于制造温差热导率小，线膨胀系数大，不适于制造温差较大的设备，否则容易产生裂纹。较大的设备，否则容易产生裂纹。常用于各种耐酸泵、冷却排管和热交换器常
45、用于各种耐酸泵、冷却排管和热交换器牌号有：牌号有：STSi11Cu2CrRSTSi11Cu2CrR、STSi15RSTSi15R、STSi15Mo3RSTSi15Mo3R等。等。2022/10/2668第四节第四节 合金钢合金钢 在碳钢中添加适量的一种或多种合金在碳钢中添加适量的一种或多种合金元素，得到或改善某些性能。元素，得到或改善某些性能。一、分类与编号一、分类与编号 按合金元素总含量分：按合金元素总含量分：合金含量合金含量5%10%10%，高合金钢高合金钢2022/10/2669按用途分：按用途分：合金结构钢合金结构钢 调质结构钢、表面硬化钢调质结构钢、表面硬化钢 低碳马氏体钢、非调质结
46、构钢低碳马氏体钢、非调质结构钢 合金工具钢合金工具钢 特殊性能钢特殊性能钢 不锈钢和耐热钢等不锈钢和耐热钢等 2022/10/2670 一种是汉字牌号，如一种是汉字牌号，如3535铬钼；铬钼；另一种是用国际化学符号，如另一种是用国际化学符号，如35CrMo35CrMo。表示含碳量平均为万分之表示含碳量平均为万分之35(35(或或0.35%)0.35%)，含，含 CrCr、MoMo在在1%1%左右。左右。当平均质量分数当平均质量分数1.5%1.5%、2.5%2.5%，3.5%3.5%时，在元素符号后面应标明含量，可时，在元素符号后面应标明含量，可相应表示为相应表示为2 2、3 3、4 4。如。如
47、36Mn2Si36Mn2Si。2022/10/2671二、合金元素对钢的影响二、合金元素对钢的影响 目前常用的合金元素有：铬目前常用的合金元素有：铬(Cr)(Cr)，锰，锰(Mn)(Mn)，镍，镍(Ni)(Ni)，硅，硅(Si)(Si)，硼，硼(B)(B)，钨，钨(W)(W)，钼，钼(Mo)(Mo)，钒，钒(V)(V)，钛，钛(Ti)(Ti)和稀土元素和稀土元素(Re)(Re)等。等。2022/10/26721 1、铬、铬 提高耐腐蚀性能和抗氧化性能。提高耐腐蚀性能和抗氧化性能。含量达到含量达到1313时，能使钢的耐腐蚀能力显时，能使钢的耐腐蚀能力显著提高，并增加钢的热强性。著提高，并增加钢的
48、热强性。提高钢的淬透性，显著提高钢的强度、硬提高钢的淬透性，显著提高钢的强度、硬度和耐磨性，但使塑性和韧性降低。度和耐磨性，但使塑性和韧性降低。2022/10/26732 2、锰、锰 提高强度和提高低温冲击韧性。提高强度和提高低温冲击韧性。3 3、镍、镍 提高淬透性，有很高的强度，而又保持良提高淬透性，有很高的强度，而又保持良好的塑性和韧性。好的塑性和韧性。提高耐腐蚀性和低温冲击韧性。提高耐腐蚀性和低温冲击韧性。镍基合金具有更高的热强性能。镍基合金具有更高的热强性能。镍被广泛应用于不锈耐酸钢和耐热钢中。镍被广泛应用于不锈耐酸钢和耐热钢中。2022/10/26744 4、硅、硅 提高强度、高温疲
49、劳强度、耐热性及耐提高强度、高温疲劳强度、耐热性及耐H2SH2S等介质的腐蚀性。等介质的腐蚀性。硅含量增高会降低钢的塑性和冲击韧性。硅含量增高会降低钢的塑性和冲击韧性。5 5、铝、铝 强脱氧剂，显著细化晶粒，提高冲击韧性，强脱氧剂，显著细化晶粒，提高冲击韧性，降低冷脆性。降低冷脆性。提高抗氧化性和耐热性，对抵抗提高抗氧化性和耐热性，对抵抗H2SH2S介质介质腐蚀有良好作用。腐蚀有良好作用。价格便宜，在耐热钢中常以它来代替铬。价格便宜，在耐热钢中常以它来代替铬。2022/10/26756 6、钼、钼 提高高温强度、硬度、细化晶粒、防止回提高高温强度、硬度、细化晶粒、防止回火脆性。钼能抗氢腐蚀。火
50、脆性。钼能抗氢腐蚀。7 7、钒、钒 于固溶体中提高高温强度，细化晶粒，提于固溶体中提高高温强度，细化晶粒，提高淬透性。高淬透性。铬钢中加少量钒，在保持钢的强度情况下，铬钢中加少量钒，在保持钢的强度情况下，能改善钢的塑性。能改善钢的塑性。2022/10/26768 8、钛、钛 强脱氧剂，可提高强度、细化晶粒，提高强脱氧剂，可提高强度、细化晶粒，提高韧性，减小铸锭缩孔和焊缝裂纹等倾向。韧性，减小铸锭缩孔和焊缝裂纹等倾向。在不锈钢中稳定碳，防止晶间腐蚀提高耐在不锈钢中稳定碳，防止晶间腐蚀提高耐热性。热性。9 9、稀土元素、稀土元素 提高强度，改善塑性、低温脆性、耐腐蚀提高强度，改善塑性、低温脆性、耐