环保设备及应用常用工程材料

1、环境保护设备及应用惯用工程材料环保设备及应用常用工程材料第1页21 材料力学性能 力学性能是指材料在外力作用下所表现出来特征。惯用有强度、塑性、刚度、硬度、韧性、疲劳极限和耐磨性等指标。 一、强度强度是指材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂能力。若将断裂看成变形极限，则可将强度称为变形抵抗能力。 环保设备及应用常用工程材料第2页21 材料力学性能二、塑性塑性是指材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏能力，即材料断裂前塑性变形能力。惯用试样拉断后伸长率A ()和断面收缩率Z ()来表示。1.拉断后伸长率：试样拉断后总伸长量与原来标距长度比值百分数称为伸长率 2.断面收缩率：试样受拉伸拉断后，其截面面

2、积缩减量与原截面面积比值百分数 环保设备及应用常用工程材料第3页21 材料力学性能三、刚度刚度是指材料对弹性变形抵抗能力。假如说强度确保了材料不发生过量塑性变形甚至断裂话，刚度则确保了材料不发生过量弹性变形。五、硬度 1布氏硬度 布氏硬度是在布氏硬度试验机进行测定，其试验原理、方法与条件在国家标准GB/T231金属布氏硬度试验方法中有详细说明。 环保设备及应用常用工程材料第4页21 材料力学性能环保设备及应用常用工程材料第5页21 材料力学性能布氏硬度测量法适合用于铸铁、非铁合金、各种退火及调质钢材，不宜测定太硬、太小、太薄和表面不允许有较大压痕试样或工件。范围为8650HBW2洛氏硬度洛氏硬

3、度是在洛氏硬度试验机进行测定，洛氏硬度测试原理、方法与条件在国家标准GB/T230金属洛氏硬度试验方法有详细说明。洛氏硬度也是采取一定规格压头，在一定载荷作用下压入试样表面，然后测定压痕深度来确定其硬度值。 环保设备及应用常用工程材料第6页环保设备及应用常用工程材料第7页21 材料力学性能详细试验时，又因为压头及载荷不一样而有不一样标尺表示。环保设备及应用常用工程材料第8页21 材料力学性能标尺压头总载荷标注测量范围应用标尺A金刚石圆锥压头588.4N（合60kgf）HRA20-88HRA用于硬度较高材料。比如：硬质合金和薄硬钢带材料。标尺B直径为1.5875mm淬火钢球980.7N（合100

4、kgf）HRB20100HRB用于硬度较低材料。比如：软钢、有色金属、退火钢、正火钢、 铸铁、部分不锈钢等。标尺C金刚石圆锥压头1471N（合150kgf）HRC2070HRC用于硬度很高材料。比如：淬火钢、回火钢、调质钢和部分不锈钢等。环保设备及应用常用工程材料第9页21 材料力学性能四、冲击韧性四、冲击韧性材料韧性则是指材料在塑性变形和断裂全过程中吸收能量能力，它是材料强度和塑性综合表现。材料抵抗冲击载荷作用而不被断裂破坏能力称为冲击韧性。为了确定材料冲击韧性值，惯用一次摆锤冲击试验冲击韧性用标准试样断裂后单位横截面面积所吸收功来表示，符号为K，单位为J/cm2。K越大，表示材料韧性越好，

5、抵抗冲击载荷能力越强。 环保设备及应用常用工程材料第10页21 材料力学性能五、疲劳强度 零件在这种交变载荷下经较长时间工作，在远低于其抗拉强度，甚至小于屈服强度情况下，无显著外观变形而发生断裂现象称为疲劳。 金属材料在长久经受交变载荷作用下不至于断裂最大应力称为疲劳强度，符号为R-1。 在生产实践中，经过改进零件结构形状，防止应力集中，改进表面粗糙度，进行表面热处理、表面强化处理等办法，提升材料疲劳强度。 环保设备及应用常用工程材料第11页21 材料力学性能作业： P35 1；2 环保设备及应用常用工程材料第12页22 惯用金属材料环保设备及应用常用工程材料第13页22 惯用金属材料 一、钢

6、 (铁碳两种元素组成)（一）钢分类1.钢按化学成份可分为：非合金钢、低合金钢和合金钢；2.合金钢按碳质量分数可分为：低碳钢（碳质量分数c0.25%）、中碳钢（0.25% c0.60%）、高碳钢（c0.60%）；3.钢按合金元素含量可分为低合金钢（合金元素总质量分数小于5%）、中合金钢（合金元素总质量分数为5%10%）、高合金钢（合金元素总质量分数大于10%）；4.按钢质量等级分：普通质量钢（s、p0.040%）、优质钢（s、p0.035%）和特殊质量钢（s、p0.025%）5.按钢主要用途分为结构钢、工具钢、特殊性能钢、专业用钢等。 环保设备及应用常用工程材料第14页22 惯用金属材料（二）结

7、构钢结构钢是品种最多、用途最广、使用量最大一类钢，按其主要用途普通分为工程结构用钢和机械制造用钢（或机械结构用钢）两大类。 1非合金钢（1）普通质量非合金钢普通质量非合金钢是指对生产过程中控制质量无特殊要求普通用途非合金钢。牌号：Q+最低屈服强度+质量等级符号+脱氧方法符号 Q235BZ符号含义：Q是 “屈”字汉语拼音首位字母；环保设备及应用常用工程材料第15页22 惯用金属材料质量等级分A、B、C、D四个等级，表示钢材质量依次提升（S、P含量依次降低）；脱氧方法用F、b、Z、TZ表示沸腾钢、半镇静钢、镇静钢、特殊镇静钢，牌号中“Z”能够省略。比如：Q235A 表示其屈服强度大于235MPa，

8、 质量等级为A级碳素结构钢。Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五个强度等级。应用： 普通质量非合金钢大多用作工程结构钢，普通是热轧成钢板或各种型材如圆钢、方钢、工字钢、钢筋等，少部分也用于要求不高机械结构。环保设备及应用常用工程材料第16页22 惯用金属材料（2）优质非合金钢 优质非合金钢是指除普通非合金钢和特殊质量非合金钢以外非合金钢，在生产过程中需要尤其控制质量（如控制晶粒度，降低硫、磷含量，改进表面质量或增加工艺控制等），既确保化学成份，又确保力学性能。其中优质碳素结构钢牌号用两位数字表示，这两位数字表示该钢中碳平均质量分数万分之几。如45表示其平均含碳量为0.45%。优质

9、碳素结构钢综协力学性能优于普通碳素钢，为了充分发挥其性能潜力，普通都须经热处理后使用。优质碳素结构钢用途广泛，如制造冲压件、焊接件、螺钉、螺母、高压法兰、齿轮、轴类、连杆等。环保设备及应用常用工程材料第17页22 惯用金属材料2低合金结构钢低合金结构钢是在普通碳素结构钢基础上加入少许合金元素而得到，合金元素总量不超出5%，常加入合金元素有Mn、Si、Nb、Mo、Ti、Cu等。少许合金元素加入提升了钢强度，同时也保持了很好塑性、韧性、焊接性和冷、塑性加工性能。其牌号与碳素结构钢相同，质量等级用符号A、B、C、D、E表示，共五个级别。Q345、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、Q6

10、20和Q690八个强度等级等。如Q420A表示其屈服强度为420MPa；质量等级为A级低合金结构钢。低合金结构钢主要用于制造桥梁、船舶、车辆、锅炉、高压容器、输油输气管道、大型结构等。环保设备及应用常用工程材料第18页22 惯用金属材料2低合金结构钢环保设备及应用常用工程材料第19页22 惯用金属材料3.合金结构钢合金结构钢主要用于制造各种机械零件，其质量等级都属于特殊质量等级，大多需经热处理后才能使用，按其用途及热处理特点可分为渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢、超高强度钢等。（1）渗碳钢：渗碳钢通常是指需经渗碳处理后使用钢材，含有外硬内韧性能，用于承受冲击耐磨件，如汽车、拖拉机中变速齿轮，

11、内燃机上凸轮轴、活塞销等。 环保设备及应用常用工程材料第20页22 惯用金属材料（2）调质钢：要用于制造在各种载荷（如扭转、弯曲、冲击等）下工作，受力比较复杂，要求含有良好综协力学性能主要零件，普通需经调质处理后使用。如汽车、拖拉机、机床等上齿轮、轴类件、连杆、高强度螺栓等。它是机械结构用钢主体。 （3）弹簧钢：指因为在淬火和回火状态下弹性，而专门用于制造弹簧和弹性元件钢。钢弹性取决于其弹性变形能力，即在要求范围之内，弹性变形能力使其承受一定载荷，在载荷去除之后不出现永久变形 环保设备及应用常用工程材料第21页22 惯用金属材料合金钢牌号是按照合金钢中碳质量分数及所含合金元素种类（元素符号）和

12、其质量分数来编制。普通牌号首位数字表示碳平均质量分数，对于结构钢，以万分数计，对于工具钢，以千分数计。当钢中某种合金元素平均质量分数小于1.5%时，牌号中只标出元素符号，不标明含量；当元素含量为1.5%2.5%、2.5%3.5%、时，在该元素后用整数2、3、标出其近似含量（如合金弹簧钢60Si2Mn）。滚动轴承钢牌号前面以“G”（滚字汉语拼音字首）为标志，其后为铬元素符号Cr，其含量质量分数以千分之几表示，其余与合金结构钢牌号要求相同（如GCr15SiMn钢）。 环保设备及应用常用工程材料第22页22 惯用金属材料（二）工具钢 1碳素工具钢碳素工具钢是高碳钢，其牌号用碳字汉语拼音第一个字母T及

13、平均含碳量千分数表示，比如T8，表示碳素工具钢，平均含碳量为0.8%。环保设备及应用常用工程材料第23页22 惯用金属材料2合金工具钢合金工具钢是在碳素工具钢基础上加入适量合金元素发展起来。其中又可分为刃具钢、模具钢和量具钢。 合金工具钢牌号由“一位数（或不标数字）+元素符号+数字”三部分组成。当钢中c1.0%时，合金工具钢牌号前数字（一位数）表示碳平均质量分数为千分之几；当钢中c1.0%时，为了防止与合金结构钢相混同，牌号前不标数字；后面元素符号及数字表示合金元素平均质量分数。 环保设备及应用常用工程材料第24页22 惯用金属材料（1）刃具、量具用合金工具钢 主要用于制造金属切削刀具合金钢。

14、刃具钢要含有高硬度、高耐磨性、高热硬性及足够韧性与塑性。 低合金工具钢最高工作温度普通不超出300，主要用于低速切削刀具。惯用牌号有9Mn2V、9SiCr、Cr06、CrWMn等主要用于冲模、冷压模、丝锥、板牙、绞刀、拉刀、钻头、冷轧辊、量规及量具等；CrWMn、Cr2及4Cr13、9Cr18等，主要用于制造高精度量规、高精度块规、形状复杂样板及耐腐蚀量具等。 环保设备及应用常用工程材料第25页22 惯用金属材料（2）模具用合金工具钢 用来制造使金属塑性变形所用模具钢材。依据使用条件不一样，分为冷作模具钢和热作模具钢。冷作模具钢工作温度最高在200 300之间。该钢种要有高硬度和耐磨性，以确保

15、模具形状和尺寸不变；要有高强度和足够韧性，以确保工作时承受压力、弯曲力、冲击力等，不易断裂。惯用牌号有T10A、9Mn2V、CrWMn、Cr12、Cr12MoV等。 热作模具钢工作温度最高在300以上。该钢种要有一定硬度和耐磨性，在高温下有高强度和足够韧性，有良好导热性、抗氧化性及耐热疲劳性。惯用牌号有5CrMnMo、5CrNiMo、3Cr2W8V等。 环保设备及应用常用工程材料第26页22 惯用金属材料（3）高速工具钢 是一个高碳高合金工具钢，因为它含有较高热硬性，切削温度高达500600时其硬度仍不降低，能以比低合金工具钢更高切削速度进行切削，故而称为高速钢。惯用牌号有W18 Cr 4V、

16、W6Mo5Cr 4V2、 W6Mo5Cr 4V2Al、W10Mo4Cr 4V3 Al等。主要用于制造较高速度切削刃具，如车刀、刨刀、钻头、铣刀、插齿刀、绞刀、滚刀、拉刀等。 环保设备及应用常用工程材料第27页22 惯用金属材料（三）不锈钢不锈钢属于特殊性能钢，通常是不锈钢（耐大气、蒸汽和水等弱腐蚀介质腐蚀钢）和耐酸钢（耐酸、碱、盐等强度腐蚀介质腐蚀钢）统称，全称不锈耐酸钢，广泛用于化工、石油、卫生、食品、建筑、航空、原子能等行业。其性能要求是要有优良耐蚀性不锈钢牌号与合金工具钢基本相同。当碳质量分数小于0.08%及小于0.03%时，在牌号前分别冠以“0”及“00”表示。 环保设备及应用常用工程

17、材料第28页22 惯用金属材料（四）铸造碳钢铸造碳钢牌号是用“铸钢”两字汉语拼音字首ZG与两组数字组成，第一组数字代表屈服强度最低值，第二组数字代表抗拉强度最低值。如ZG230-450表示屈服强度大于230MPa，抗拉强度大于450MPa铸造碳钢。 环保设备及应用常用工程材料第29页22 惯用金属材料环保设备及应用常用工程材料第30页22 惯用金属材料二、铸铁铸铁是应用广泛一个铁碳合金材料，基本上以铸件形式使用。1.灰铸铁我国灰铸铁牌号用“HT”和其后一组数字表示，“HT”表示“灰铁”二字汉语拼音字首，后面数字为最低抗拉强度，单位为MPa。灰铸铁有六种，HT100，HT150，HT200，HT

18、250，HT300，HT350。如HT200用于制造汽缸体、缸盖、机座等 环保设备及应用常用工程材料第31页22 惯用金属材料2.球墨铸铁我国球墨铸铁牌号由“QT”加上两组数字组成，“QT”表示“球铁”二字汉语拼音字首，其后两组数字分别表示最低抗拉强度和最低断后伸长率。主要用于制造汽车、拖拉机轮毂（gu）、中低压阀门等。 环保设备及应用常用工程材料第32页22 惯用金属材料三、有色金属及其合金（一）铝及铝合金铝含量（质量分数）不低于99.00%时，为工业纯铝。其牌号为：1系列,1表示工业纯铝；第二位字符表示原始纯铝改型；后两位数字与铝质量分数相关。 1变形铝合金变形铝合金依据其性能特点和用途可

19、分为防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金、锻铝合金等。变形铝合金牌号用四位字符体系表示，合金组别按主要合金元素划分由第一位数字表示，其中2为以铜为主要合金元素；3为以锰为主要合金元素；4为以硅为主要合金元素；5为以镁为主要合金元素；6为以镁硅为主要合金元素；7为以锌为主要合金元素；8为以其它合金元素为主要合金元素铝合金；第二位字母表示原始合金改型情况，A表示为原始合金，其它字母则表示为原始合金改型，最终两位数字用以标识同一组别中不一样铝合金。 环保设备及应用常用工程材料第33页22 惯用金属材料（1）防锈铝合金包含Al-Mn系和Al-Mg系合金，其主要性能特点是含有很高塑性、较低或中等强度、优良耐

20、蚀性能和良好焊接性能。经典牌号有5A05、3A21。管道、容器、铆钉、油箱等。（2）硬铝合金包含Al-Cu-Mg系和Al-Cu-Mn系两类，其强度高，经典牌号有2A01、2A11。飞机构件、蒙皮、螺旋桨、叶片等。 （3）超硬铝合是强度最高变形合金，经典牌号有7A04、7A09。飞机蒙皮、桨叶、壁板、大梁、起落架部件等。 （4）锻铝合金热塑性好，可用锻压方法来制造形状较复杂零件。经典牌号有2A50、2A70。内燃机活塞、叶轮、叶片等。 环保设备及应用常用工程材料第34页22 惯用金属材料2铸造铝合金铸造铝合金特点是密度小，比强度高，含有良好抗腐蚀性和铸造性。依据主加元素不一样，铸造铝合金主要有A

21、l-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系、Al-Zn系四种。铸造铝合金牌号用化学元素及数字表示，数字表示该元素平均含量。在牌号最前面用“ZAl”表示铸造铝合金，比如ZAlSi7Mg，表示铸造铝合金，平均含硅量为7，平均含镁量小于1。另外还有用合金代号表示法，合金代号由字母“Z L”（分别是“铸”、“铝”汉语拼音第一个字母）及其后三位数字组成，ZL后面第一个数字表示合金系列，其中1、2、3、4分别表示铝硅、铝铜、铝镁、铝锌系列合金，最终两个数字表示顺字号。优质合金数字后面附加字母“A”。 环保设备及应用常用工程材料第35页22 惯用金属材料2铸造铝合金Al - Si系：有良好铸造性能和耐磨性能，热

22、胀系数小 ；壳体、缸体、箱体、框架、活塞；等 Al-Cu系：外壳（电器配件、相机）、活塞、徽章、早期钱币等Al-Mg系：密度最小(2.55g/cm3)，强度最高(355MPa左右) ，在大气和海水中抗腐蚀性能好 ；螺旋桨、起落架等 ；Al-Zn系：尺寸稳定，惯用于制作模型、型板及设备支架等 环保设备及应用常用工程材料第36页22 惯用金属材料（二）铜及铜合金1黄铜黄铜是以锌为主要合金元素铜合金。良好力学性能、耐腐蚀和加工性能。2青铜青铜原指铜与锡合金，现除了黄铜和白铜外，铜与其它元素组成合金均称青铜。按其化学成份不一样，青铜分为锡青铜和无锡青铜两大类。锡青铜有良好耐腐蚀、减摩擦、抗磁和低温韧性

23、。主要用于制造弹性元件、耐摩擦零件及耐腐蚀零件。环保设备及应用常用工程材料第37页22 惯用金属材料（二）铜及铜合金3.白铜白铜是以镍为主加合金元素铜合金。白铜含有较高强度和塑性，耐蚀性和抗腐蚀疲劳性能，优良冷、热加工性能，主要用于制造精密仪器、仪表零件、机械零件；医疗器械。 环保设备及应用常用工程材料第38页22 惯用金属材料（三）钛及钛合金 纯钛强度低，塑性及低温性能好，耐腐蚀性高，具良好压力加工工艺性能。 钛合金(添加铝、钼、铬、锡、锰、钒)：型室温强度低，但高温强度高；有良好抗氧化性、焊接性和耐腐蚀性。 型较高轻度，优良冲压性能，耐热性和抗氧化性低。布置作业： P35 3；4；5 环保

24、设备及应用常用工程材料第39页23金属材料腐蚀与防护腐蚀是指金属因为环境介质作用而造成变质和破坏。金属腐蚀现象在我们身边无处不在，每年给我国带来损失数以亿计，造成灾难。 环保设备及应用常用工程材料第40页23金属材料腐蚀与防护 一、化学腐蚀金属化学腐蚀是指金属与周围介质直接发生化学反应而引发变质和损坏现象。它是一个氧化-还原反应过程，也就是腐蚀介质中氧化剂直接同金属表面原子相互作用而形成腐蚀产物。 主要发生在四种介质 ：1.金属在干燥大气体中腐蚀：2.金属在高温气体中腐蚀：H2O、SO2、CO23.其它氧化剂引发化学腐蚀：含硫、卤素原子4.金属在非电解质溶液中腐蚀：Al在CCl4环保设备及应用

25、常用工程材料第41页23金属材料腐蚀与防护二、电化学腐蚀金属电化学腐蚀指金属与介质发生电化学反应而引发变质和损坏。其特点是在腐蚀过程中有电流产生。金属在各中酸、碱、盐溶液、潮湿大气、工业用水中腐蚀，都属于电化学腐蚀。电化学腐蚀是一个比化学腐蚀更为普遍、危害愈加严重腐蚀类型。1.电极电位：形成双电层金属及电解质溶液；2.腐蚀电池 ：电极电位不一样两种金属，用导线连接后，放入电解质溶液环保设备及应用常用工程材料第42页23金属材料腐蚀与防护三、金属腐蚀防护办法了解发生腐蚀原因是为了提出防腐有效办法，到达防腐、减腐、缓腐目标，以控制腐蚀造成破坏，延长金属材料或金属设备使用寿命。 （一）涂敷保护层在金

26、属表面涂敷耐腐蚀保护层，使金属与腐蚀环境或介质分开，从而到达预防金属腐蚀目标。1金属保护层金属保护层常成为镀层，通常以涂敷工艺来命名。2、非金属保护层非金属保护层分为无机涂层和有机涂层。无机涂层指搪瓷、玻璃涂层、硅酸盐涂层和化学涂层。 环保设备及应用常用工程材料第43页23金属材料腐蚀与防护（二）电化学保护依据电化学腐蚀原理，假如把要保护金属电极电位提升，或是把金属电极电位降低到一定程度，则可降低腐蚀速度，甚至使腐蚀完全停顿。这种经过改变电极电位来控制金属腐蚀方法成为电化学保护。电化学保护有阴极保护和阳极保护。1阴极保护：阴极保护又分为外加电流法和牺牲阳极法。2阳极保护：阳极保护是把被保护设备

27、与外加直流电源正极相连，在一定电解质溶液中，把金属阳极电位降低到一定程度，使金属表面生成一个阻止腐蚀钝化膜，从而降低金属腐蚀作用，使设备受到保护。 环保设备及应用常用工程材料第44页23金属材料腐蚀与防护（三）腐蚀介质缓蚀在腐蚀介质中加入缓蚀剂，改变介质性质，可降低或消除对金属腐蚀作用。所谓缓蚀剂就是能够阻止或减缓金属在环境介质中腐蚀物质。它用量很小(0.1%1%)，但效果显著。缓蚀剂缓蚀作用，有三种说法：一是吸附学说，缓蚀剂加到腐蚀介质中，吸附在金属表面，使金属隔离了金属表面；二是成膜学说，缓蚀剂与金属或介质中离子发生反应，在金属表面生成不溶或难溶含有保护作用各种膜，妨碍了腐蚀过程；三是电极抑制学说，缓蚀剂抑制了金属在腐蚀介质中电化学过程，减缓了腐蚀速度。腐蚀介质不一样，所使用缓蚀剂不一样，一