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《化工设备设计基础》听课笔记:21

第二篇 化工设备常用材料

化工设备大多数是由金属材料制成,一小部分由非金属材料制成。

金属材料

黑色金属:碳钢、合金钢

有色金属:铝、铜及其合金

非金属材料

化工陶瓷、化工搪瓷

金属材料的基本性能:

一、机械性能

指标:弹性、塑性、强度、硬度、韧性

1、强度:材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。强度随温度的升高而下降。

强度常用指标:屈服极限σs和强度极限σb

此外还有蠕变极限、持久极限、疲劳极限。

2、塑性

①概念:材料在外力作用下产生塑性变形而不产生破坏的能力。(不出现裂纹或断裂)

②指标:

a、延伸率(δ):试件拉断后,总的伸长长度与原始长度比值的百分率。

b、断面收缩率(ψ) :断面缩小的面积与原始截面积比值的百分率。

δ与ψ越大,表明金属材料的塑性越好,可弯卷、锻压、冷冲、焊接等加工。

3、硬度

材料抵抗硬物压入的能力。材料越硬,材料就越耐磨。

指标分为:①布氏硬度(HB)  ②洛氏硬度(HR)  ③维氏硬度(IIV)

区别是实验中采用的压头和压力不同而测的值不同。

4、韧性

材料对裂纹及缺口敏感程度的反映。是衡量材料抗裂纹扩展的能力。

指标:

①冲击韧性:抵抗冲击力作用而不致破坏的能力。

②断裂韧性:抵抗材料存有微裂纹时而不致破坏的能力。

③无塑性转变温度:材料在某一温度区间随温度的降低,其韧性值突然降低,此温度为无塑性转变温度。用于确定材料的最低使用温度。

韧性对压力容器用材料十分重要,是压力容器用钢必检项目。塑性好的材料,一般韧性好,但塑性不等于韧性。

二、化学性能

1、化学成分

钢的化学成分主要是铁和碳。由于冶炼方法的限制,钢中不可避免的存有硫、磷、锰、硅等杂质,这些元素对钢的性能有很大的影响。

 ①碳:随含碳量的增加,材料强度与硬度增加,塑性与韧性降低,且焊接性能变差,容易出现裂纹。

②硫:是钢中的一种有害元素,它使钢在热加工时容易折裂,这种现象称为“热脆”。

③磷:使钢材变硬、变脆,特别是使钢在低温时显著变脆,这种现象称为“冷脆”。

④锰:能消除硫的有害影响,提高钢的强度和硬度,是一种有益元素。

⑤硅:可提高钢的强度和硬度,提高钢的耐蚀性能,是主要的耐蚀合金元素之一。

2、化学性能

指材料的化学稳定性。主要指耐蚀性能和抗氧化性能。

三、物理性能

材料的物理性能指金属的密度、熔点、导热、导电、热膨胀性、弹塑性模量等。

四、工艺性能

指材料的铸造性、煅造性、可焊性、切削加工性和冷弯曲性能等。

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