化工设备机械基础1-8

工程力学部分复习第一节杆件的拉压例题2-1P30计算如图所示杆件1-1，2-2，3-3截面上的内力（轴力），设p=p`=100N，Q=Q`=200N。第一节弹性体的变形与内力解：图a1.1-1截面取截面右侧为研究对象，其轴力等于截面右侧所有外力的代数和。S1=P-Q=100-200=-100N，为负值，说明是压缩轴力。2.同理得2-2截面上轴力：S2=-Q=-200N（压）图b1.1-1截面S1=P`=100N（拉）2.2-2截面S2=P`-Q`=100-200=-100N（压）3.3-3截面S3=P=100N（拉）

例

求截面1-1，2-2，3-3上的轴力，画轴力图。

轴力图受拉直杆内的应力1.应力的概念：σ=S/A正应力压应力（负值）——引起构件缩短，即压应变（负值）拉应力（正值）——引起构件伸长，即拉应变（正值）

按照以上应力的定义，将某点的应力沿空间三个坐标方向分解，得到两种应力：正应力——方向垂直于横截面的应力，常以σ表示切应力——方向平行于横截面的应力，常以τ表示第二节材料的力学性能应力-应变曲线（p33图2－12）Oσεσeσpσsσb线弹性阶段屈服阶段强化阶段颈缩阶段应力-应变（σ-ε）图σp----比例极限σe----弹性极限σs----屈服极限σb----强度极限Q235-Aσb=375~500MPa低碳钢(C≤0.3%)拉伸实验滑移线颈缩第二节材料的力学性能3.从拉伸试验中得到的力学性能参数拉伸试验的四个阶段：（1）弹性变形阶段与虎克定律曲线ob段表示材料的弹性变形阶段。b点所对应的应力是保证材料不发生不可恢复变形的最高限值，此应力值称为弹性极限，用σe表示。低碳钢的弹性极限σe大约是210MPa。弹性阶段，应力与应变成直线关系，Oa与横轴夹角为θ，则：

此即胡克定律，说明应力与应变成正比，比例常数E叫做弹性模量。胡克定律同样适用于受压杆。

弹性变形阶段OA段，比例极限σP(弹性极限),Q235-A，200MPaEA—抗拉刚度E—弹性模量，低碳钢E=(2.0-2.1)x105MPa去外力后变形完全消失的性质称为弹性。第二节材料的力学性能横向变形横向线应变ν横向变形系数或泊松比纵向线应变第二节材料的力学性能(2)屈服阶段、屈服极限σS

一般认为应力到达屈服极限是材料丧失工作能力的标志，零件的实际工作应力必须低于σs。名义屈服极限σ0.2：

0.2%的塑性应变所对应的应力。滑移线或剪切线Q235-Aσs=235MPa应力几乎不变，应变不断增加，产生明显的塑性变形的现象，称为屈服现象。第二节材料的力学性能塑性良好材料拉伸第二节材料的力学性能（3）强化阶段经过屈服阶段之后，材料又增强了抵抗变形的能力。这时，要使材料继续变形需要增大应力。经过屈服阶段之后，材料重新呈现抵抗继续变形的能力，称为应变硬化。硬化阶段的最高点所对应的正应力，称为材料的强度极限（抗拉强度），并用σb。抗拉强度是压力容器设计常用的性能指标，它是试件拉断前最大负荷下的应力，反映了材料抵抗断裂能力的大小，是衡量材料强度的一个重要指标。低碳钢的σb大约为380MPa。由于外力作用的形式不同，有抗拉强度、抗压强度、抗弯强度和抗剪强度等。第二节材料的力学性能（4）颈缩阶段当应力增长至最大值σb之后，试样的某一局部显著收缩，产生所谓“颈缩”。之后，使试件继续变形所需之拉力减小，应力－应变曲线相应呈现下降，最后导致试样在颈缩处断裂。第二节材料的力学性能（5）试件断裂后的处理（塑性指标）延伸率δ试件被拉断后对接起来测出其长度为l1，则l1-l0是试件在被拉断后总的塑性伸长量，由此定义延伸率δ：δ值反映的是材料在断裂前最大能够承受的塑性变形量，是评价材料塑性好坏的一个指标。对于初始标距分别为l0=10d和l0=5d，延伸率表示为：δ和δ5。低碳钢的δ值为20－30%，认为具有良好的塑性，而灰铸铁的δ大约为1%，认为是典型的脆性材料一般认为：δ＞5%为塑性材料，δ＜5%为脆性材料。第二节材料的力学性能断面收缩率ψ式中A0是试件原始横截面面积，A1是试件拉断后颈缩处测得的最小横截面面积。低碳钢的ψ值大约为60%。σs、σb、δ、ψ是工程上常用的性能指标，在材料手册或机械设计手册中能查到。第二节材料的力学性能试件的中途卸载与重复拉伸在强化阶段卸载后，如重新加载曲线将沿卸载曲线上升。对试件预先加载，使其达到强化阶段，然后卸载；当再加载时试件的线弹性阶段将增加，而其塑性降低。称为冷作硬化.反映材料力学性能的主要指标：强度性能：抵抗破坏的能力，用σs和σb表示。弹性性能：抵抗弹性变形的能力，用E表示。塑性性能：塑性变形的能力，用延伸率δ和截面收缩率ψ表示。16锰钢的机械性能优于低碳钢。4.脆性材料受拉时的力学性能主要特点：不发生颈缩——ψ≈0

不产生伸长量——δ≈0只能测出断裂极限σb，不能测出其它极限。第二节材料的力学性能铸铁拉伸

应力-应变图灰铸铁σb=205MPa二、压缩时材料的力学性能材料压缩试验，通常采用短试样。塑性材料：发生屈服前，与拉伸时应力—应变曲线基本重合；屈服后，其应力—应变曲线上翘，无断裂极限。脆性材料：压缩断裂极限比拉伸断裂极限大很多，通常是抗拉强度的4～5倍。因此铸铁常被做成机座等承压构件。第二节材料的力学性能低碳钢压缩铸铁压缩塑性材料和脆性材料力学性能比较塑性材料脆性材料断裂前有很大塑性变形断裂前变形很小抗压能力与抗拉能力相近抗压能力远大于抗拉能力延伸率δ

>5%延伸率δ

<5%可承受冲击载荷，适合于锻压和冷加工适合于做基础构件或外壳材料的塑性和脆性会因为制造方法工艺条件的改变而改变。第二节材料的力学性能三、温度对材料力学性能的影响1.温度对短时静载试验所得结果的影响（参见P39图2-20）总趋势为随着温度的升高，材料的E，σs，σb均降低，而δ，ψ增大。随着温度的降低，材料的塑性指标减小，室温下塑性良好的材料如钢在液氢温度时变为脆性材料。低温下工作的构件，往往在应力远未达到材料屈服限前即遭破坏，因此在低温（-20℃）下工作的容器，注意材料的选择。温度对短时静载试验结果的影响第二节材料的力学性能2.高温时的蠕变与应力松弛（1）蠕变及蠕变极限(σn)蠕变：是指在高温和一定应力下应变随时间而增加的现象，或者金属在高温和内应力作用下逐渐产生塑性变形的现象。对于某些金属，如铅、锡在常温下也有蠕变现象，而钢和有色金属在温度超过一定值后才会发生蠕变，如碳素钢在300－350℃以上、合金钢在350－400℃以上时才发生蠕变。蠕变极限：在某一高温下，为使试件10万小时内产生的塑性应变值不超过1%，允许试件能够承受的最大应力值，称作在该温度、该蠕变速度条件下的蠕变极限。用σn表示。第二节材料的力学性能

蠕变极限与材料的组成、组织结构有关，而且与工作温度和允许的蠕变速度紧密相连。反映了材料在一定高温下抵抗发生缓慢塑性变形的能力。第二节材料的力学性能（2）持久强度把试件在某一高温下，在规定的时间内不断裂所允许试件承受的最高应力，称作材料在该温度下、该持续时间内的持久强度，用σD表示。（3）应力松弛在总变形量保持不变，初始弹性变形随时间的推移逐渐转化为塑性变形并引起构件内应力减小的现象，称为应力松弛。如高温管道上的法兰连接螺栓。第二节材料的力学性能四、金属的缺口冲击试验是将带有缺口并具有标准尺寸的长方形试件从缺口处冲断的一种试验（P41图2－23）。摆锤冲断试件所消耗的功称为冲击功，用Ak表示，单位为焦耳。单位断口截面的冲击功称为材料的冲击韧性，用akv或akU表示。akv反映了材料抗脆性断裂的能力，也即韧性的好坏。韧性是材料在外加动载荷突然袭击时的一种及时和迅速塑性变形的能力。测取冲击功的目的：一是在一定程度上反映材料的抗脆断能力（材料对微观缺陷敏感性）；二是确定材料的脆性转变温度本节其它内容自学，了解。截面突变（如阶梯轴）和轴力突变，应将杆件在截面突变处和轴力突变处分断，分别求出各段的变形，再相加，得到总体变形。补充：虎克定律的应用

当截面尺寸和轴力沿截面的变化是平缓的，且外力作用线与轴线重合，总体变形积分计算。

例

变截面杆是圆锥的一部分，左右两端的直径分别为d1和d2。如果不计杆件的自重，求在轴向拉力P作用下杆件的变形。

超静定问题

例

三根同材料和截面的钢杆一端铰接墙壁上，另一端铰接在一平板刚体上，其中两侧钢杆长度为L，而中间一根钢杆较两侧的短δ=L/2000，求三杆的装配应力。设E=210GPa。N1=N2，N3=N1+N2

变形协调条件得到：本章作业：检测题自己做，不交。P45习题2.P45习题5.P46习题6.第三章受拉（压）构件的强度计算第一节受拉直杆的强度计算第二节拉（压）杆件连接部分的剪切和挤压强度计算

第一节受拉直杆的强度计算一、强度条件的建立与许用应力的确定1.受拉直杆的强度条件为了保证拉（压）杆的正常工作，必须使其最大工作应力不超过材料在拉伸（压缩）时的基本许用应力，即：此即受拉（压）直杆的强度条件。许用应力从保证材料安全的角度出发，构件截面上的工作应力人为规定一个最高允许值，此最高允许值称为材料的基本许用应力，简称许用应力，用[σ]表示。

第一节受拉直杆的强度计算2.许用应力的确定

许用应力按下式确定：

式中：

[σ]——

许用应力，计算值，MPaσ°——

极限应力或危险应力，试验值，MPan——

安全系数σts

——对于塑性材料σtb——对于脆性材料或塑性材料σ°＝关于安全系数：n的准确取值需综合考虑如下因素：

1.构件的重要程度；

2.计算载荷的精度；

3.材料的质量；

4.构件的加工质量；

5.设计公式的可靠度；

6.构件的工作条件。

第一节受拉直杆的强度计算n的确定原则：在保证安全的前提下尽量取小值。过于安全会造成浪费，过于节省会造成危险。应用强度条件可解决三类实际问题：1.设计构件的截面尺寸：

2.确定最大工作载荷：FP(FN)≤A·[σ]3.校核强度：

第一节受拉直杆的强度计算

例已知油压力p=2MPa，内径D=75mm，活塞杆直径d=18mm，材料的许用应力[σ]=50MPa，校核活塞杆的强度。强度足够

例矩形截面的阶梯轴，AD段和DB段的横截面积为BC段横截面面积的两倍。矩形截面的高度与宽度之比h/b=1.4，材料的许用应力[σ]=160MPa。选择截面尺寸h和b由h/b=1.4第二节拉（压）杆剪切和挤压强度计算一、剪切变形与剪力当杆件承受大小相等、方向相反、作用线相互平行、相距很近的两个横向力作用时，如果该二力相互错动并保持二者作用线之间的距离不变，这时杆件的两个相邻截面将产生相互错动使直杆变为平行折杆。这种受力与变形形式称为剪切。剪切时，杆件横截面上只有剪力一个内力分量。第二节拉（压）杆剪切和挤压强度计算一、剪力内力Q第二节拉（压）杆剪切和挤压强度计算二、连接零件剪切强度的实用计算对于以受剪切为主的构件应进行剪切强度计算。工程上为简化计算，常假设剪力Q在截面内按均匀分布来考虑，所以称为实用计算。剪切强度条件：式中[τ]称为材料的许用剪应力。许用剪应力通过材料剪切试验确定。或者以材料许用拉应力乘以一个系数作为许用剪应力，对于钢材工程中常取[τ]=（0.75－0.80）[σ]1/31/202348塑性材料：[τ]=（0.6～0.8）[σ]脆性材料：[τ]=（0.8～1.0）[σ]强度校核、截面选择和求许可载荷三、剪切强度条件1/31/202349例P=20kN，销钉16Mn，[τ]=140MPa直径d是多少才能安全起吊。1/31/202350补充：剪切变形和剪切虎克定律剪切变形、剪应变γ为剪应变或角应变，rad。由剪应力τ决定1/31/202351剪切虎克定律剪切弹性模量G，MPa1/31/202352剪应力互等定理

剪应力互等定理：在相互垂直的两个平面上，剪应力必然成对存在，且数值相等；两者都垂直于两个平面的交线，方向则共同指向或背离这一交线。第二节拉（压）杆剪切和挤压强度计算三、连接零件的挤压强度计算某些连接零件在发生剪切变形时，其承受外力的表面还伴随有局部承压现象。在局部承压面上的压力称为挤压力，与之相应的应力称为挤压应力。挤压强度条件为：1/31/202354挤压的概念、挤压应力1/31/202355挤压强度条件塑性材料：[σ]jy=(1.7-2.0)[σ]脆性材料：[σ]jy=(2.0-2.5)[σ]1/31/202356例

平键联接，d=70mm，键的尺寸为校核键的强度1/31/202357本章作业：检测题全做。不交。P54习题2,31/31/202359第四章直梁的弯曲第一节梁的弯曲实例与概念以弯曲为主要变形的构件在工程上称为梁。

1/31/202360在内部液体和自重的作用下，卧式容器会发生弯曲变形。1/31/202361起吊重物时，桥式吊车的吊车梁就会发生弯曲变形1/31/202362安装在室外的受到风载的作用的塔设备1/31/202363受管道重量的作用要发生变形的管道托架1/31/202364PPPPPPP工程实际中的弯曲问题1/31/202365受力特点：在构件的纵向对称平面内，受到垂直于梁的轴线的力或力偶作用，使构件的轴线在此平面内弯曲为曲线，这样的弯曲称为平面弯曲。1/31/202366

通过梁的轴线和截面对称轴的平面叫做纵向对称面。

多数情况下，梁上的外力均垂直于梁的轴线，并作用在纵向对称面内，在这样的外力作用下，梁的轴线在纵向对称面内弯曲成为一条平面曲线，这种弯曲变形称为平面弯曲。1/31/202367梁的类型1/31/202368第二节梁横截面上的内力

—

剪力和弯矩一、截面法求内力—剪力Q和弯矩M1/31/2023691/31/202370内力符号规定如下：1/31/2023711/31/202372弯矩正负号MMMM正负使梁下凹为正，向上凸为负弯矩的计算法则：任一横截面内的弯矩在数值上等于该截面一侧所有横行外力对该截面中性轴取矩的代数和，凡向上的外力，其矩取正值，向下的外力，其矩取负值。1/31/202373第三节弯矩方程与弯矩图一、剪力方程式和弯矩方程式二、内力图—剪力图和弯矩图1/31/202374例4-1．简支梁受集度为q的均布荷载作用，画出此梁的剪力图和弯矩图。1/31/202375例4-2．简支梁在C点处受集中荷载P作用，画出此梁的剪力图和弯矩图。1/31/202376例4-3．简支梁在C处受一集中力偶mC的作用，画出剪力图和弯矩图。1/31/2023771/31/2023781/31/202379变形几何条件物理条件：弹性范围内第四节弯曲时横截面上的正应力及其分布规律1/31/202381静力平衡1/31/202382J—横截面对中性轴z的惯性矩，m4W—称为抗弯截面模量，单位为：cm3。梁纯弯曲时横截面上的最大正应力的公式为：1/31/202383横力弯曲横截面翘曲，横向力引起挤压应力平面假设和各纵向纤维不互相挤压不成立均布载荷作用下的矩形截面简支梁，L/h>5时，按纯弯曲正应力计算，误差<1%。1/31/2023841/31/202385梁弯曲时的强度条件

利用强度条件，可对梁进行强度校核、选择截面尺寸及确定许可荷载。1/31/202386

根据强度条件可进行：1、强度校核:2、截面设计:3、确定梁的许可荷载:1/31/202387第六节提高梁弯曲强度的措施一、支撑和荷载的合理布置二、选择合理的截面形状1/31/202388支撑的合理布置1/31/202389载荷的合理布置1/31/202390二、选择合理的截面形状1/31/202391材料远离中性轴矩形0.167h；圆形0.125h；环形0.205h工字钢和槽钢(0.27～0.31)h1/31/202392等强度梁1/31/202393第七节梁的弯曲变形一、梁的挠度和转角变形后梁的轴线称为弹性曲线或挠曲线挠度f梁的挠曲线方程f=f(x)转角θ

1/31/202394二．梁的变形的求解直接积分法和叠加法

1/31/2023951/31/202396本章作业：P83习题5.P84习题9.1/31/202398第五章圆轴的扭转第一节圆轴扭转的实例与概念1/31/202399受力特点：反向力偶变形特点

B端相对于A端面的转角ф，称为扭转角

1/31/2023100第二节扭转时的外力和内力一、扭转时外力偶矩的计算若已知圆周力P和轮子半径R，则外力偶矩若已知P(kW)和n(r/min),1/31/2023101二、扭转时横截面上的内力右手螺旋法则当矢的指向离开截面时扭矩为正，反之为负1/31/2023102第三节扭转时横截面上的应力一、应力分布规律无正应力有剪应力，与半径垂直1/31/2023103变形关系物理关系1/31/2023104二、横截面上剪应力计算公式1/31/2023105截面的极惯性矩抗扭截面模量1/31/2023106第四节扭转的强度条件强度校核、设计截面与确定许可载荷1/31/2023107第五节圆轴的扭转变形与刚度条件一、圆轴的扭转变形1/31/20231081/31/2023复习结束二、扭转的刚度条件要求精密度高、运转稳定的轴：

[θ]=0.25o～0.50o/m要求一般的轴：

[θ]=0.50o～1.0o/m要求精密度低的轴：[θ]=1.0o～3.0o/m第二篇压力容器第六章压力容器与化工设备常用材料第七章压力容器中应力分析与计算第八章内压容器设计第九章外压容器的稳定性计算第十、十一章容器附件第十二章压力容器的开孔和补强第十三章容器支座1/31/2023111第六章化工设备材料第一节概述

根据物料与适宜工作条件选材

物料腐蚀性：铸铁抗硫化氢

压力与温度

蠕变、氢腐蚀、低温脆性等1/31/2023112材料的性能：

力学性能、物理性能、化学性能和机加工性能一、力学性能——决定许用应力强度、硬度、弹性、塑性、韧性等1/31/20231131、强度：是指材料抵抗外加载荷而不致失效破坏的能力按所抵抗外作用形式分为：抵抗恒定外力——静强度抵抗冲击外力——冲击强度抵抗交变外力——疲劳强度按环境温度分为：常温下抵抗外力——常温强度高温下抵抗外力——高温强度低温下抵抗外力——低温强度1/31/2023114常温强度指标：屈服强度和抗拉(压)强度屈强比适当蠕变极限σn

疲劳极限σr,r=

σmin/

σmax,应力循环系数或应力比，如σ-1,以106-107次不被破坏的应力（r—循环特性）补充:静应力与变应力稳定变应力——周期、应力幅和平均应力都不随时间变化的变应力1/31/20231162、硬度

局部抵抗能力弹性、强度与塑性的综合性能指标

硬度：布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRC、HRB)和维氏硬度(HV)

低碳钢σb=0.36HB

高碳钢σb=0.34HB

灰铸铁σb=0.1HB1/31/20231173、塑性延伸率

δ断面收缩率

ψ化工设备材料一般要求δ5=10%-20%1/31/20231184、冲击韧性

冲击韧度αk，使其破坏所消耗的功或吸收的能除以试件的截面面积低温容器所用钢板αk值不得低于30J/cm21/31/2023119二、物理性能

密度、熔点、比热容、热导率、线膨胀系数、导电性、磁性、弹性模量与泊松比等。(1)密度

单位体积内的质量。如要求质量轻和惯性小的零件，均采用密度小的铝合金制造。(2)熔点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。(3)导热性

金属传导热量的能力称为导热性。一般说，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。(4)导电性

金属传导电流的性能。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合金作电热元件。(5)热膨胀性

金属随着温度变化而膨胀、收缩的特性。(6)磁性

金属在磁场中被磁化而呈现磁性强弱的能力。铁磁性材料(在外加磁场中，能被强烈磁化到很大程度)、顺磁性材料(在外加磁场中呈现十分微弱的磁性)、抗磁性材料(能够抗拒或减弱外加磁场磁化作用的金属材料)铁磁性材料可用于制造变压器、电动机、测量仪表等。抗磁性材料则可用作要求避免磁场干扰的零件和结构材料。1/31/20231221/31/2023123三、化学性能1、耐腐蚀性金属和合金对周围介质侵蚀的抵抗能力2、抗氧化性高温氧化，降低表面硬度和抗疲劳强度选耐热材料1/31/20231241/31/2023125四、加工工艺性能1、可铸性：收缩与偏析2、可锻性3、焊接性4、可切削加工性1/31/2023126第二节碳钢与铸铁

“铁碳合金”由95％以上铁和0.05％～4％碳及1％左右杂质元素所组成合金

一般含C量（质量分数）0.02％～2％称为钢；大于2％称为铸铁；当含C量小于0.02％时称纯铁(工业纯铁)；含C量大于4.3％的铸铁极脆1/31/2023127一、铁碳合金的组织结构1、金属的组织与结构在金相显微镜下看到的金属的晶粒，简称组织1/31/2023128

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，简称结构

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，而后者的强度高于前者。1/31/2023129铸铁中的C以石墨形式存在，有不同的组织形貌。

球墨铸铁强度最高；细片状石墨次之；粗片状石墨最差。1/31/20231302、纯铁的同素异构转变

体心立方晶格的纯铁称a-Fe，面心立方晶格的铁称为g-Fe。

a-Fe加热可变为g-Fe，反之高温下的g-Fe冷却可变为a-Fe。在固态下晶体构造随温度发生变化的现象，称“同素异构转变”。纯铁的同素异构转变是在910℃恒温下完成的。在固态下重新排列、结晶过程是钢进行热处理的依据。1/31/20231313、碳钢的基本组织C在铁中的存在形式有固溶体、化合物和混合物三种。固溶体：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。三种不同的存在形式，形成了不同的碳钢组织。

1/31/2023132组元：纯铁、Fe3C基本组织：

单相组织：F、A、Fe3C

莱氏体Ld：（A＋Fe3C

）在共晶点上得到，塑性韧性很差，是硬而脆的组织

珠光体P：（F＋Fe3C

）在共析点上得到，具有良好的力学性能1/31/2023133（1）铁素体（ferrite）

C溶解在a-Fe中形成固溶体称铁素体。

a-Fe原子间隙小，溶碳能力低（室温下0.006％），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。1/31/2023134（2）奥氏体（Austenite）

C溶解在g-Fe铁中形成固溶体称奥氏体。

g-Fe原子间隙较大，C的溶解度比a-Fe中大得多，如在723℃时可溶解0.8％，在1147℃时可达最大值2.06％。

奥氏体组织是在a-Fe发生同素异构转变时产生的。由于奥氏体有较大的溶解度，故塑性、韧性较好，且无磁性。1/31/2023135（3）渗碳体（Cementite）

碳和铁形成一种化合物（Fe3C）称渗碳体。熔点约1600℃，硬度高，塑性几乎等于零。铁碳合金含碳量小于2％时，其组织是在铁素体中散布着渗碳体，是碳素钢。含C量大于2％时，部分C以石墨形式存在，称铸铁。抗拉强度和塑性都比碳钢低。但铸铁具有一定消震能力。1/31/2023136（4）珠光体（Pearite）

铁素体与渗碳体的机械混合物

(F＋Fe3C)用符号P表示。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，其综合力学性能好。1/31/2023137（5）莱氏体（Ledeburite）

莱氏体是由A＋Fe3C组成的一种机械混合物，用符号Ld表示，其组织结构为渗碳体基体上分布的奥氏体，主要体现了渗碳体特点，硬度很高，塑性极差，几乎为零。是一种较粗而硬的金相组织，存在于白口铸铁、高碳钢中。1/31/2023138（6）马氏体（白色）

钢和铁从高温急冷下来的组织，是碳原子在a-Fe中过饱和的固溶体。具有很高的硬度，但很脆，延伸性低，几乎不能承受冲击载荷。1/31/2023139二、铁碳合金状态图1/31/2023140钢在加热时形成单一的奥氏体组织。按组织不同：含C量<0.77%——亚共析钢。含C量>0.77%——过共析钢含C量=0.77%——共析钢1/31/2023141

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。1/31/2023142三、钢的热处理

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、化学与力学性能，称为热处理。1、退火和正火铸、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；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。（1）退火：是将工件加热至某一温度（临界点以上），保温一段时间，然后随炉或埋入沙中缓慢冷却下来，以得到接近平衡状态组织的一种热处理方法。（2）正火：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高。正火和退火主要有四个区别：

(1)正火的温度较高,退火的温度较低.

(2)正火的冷却速度比退火的冷却速度快.

(3)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.对含碳量在0.25%以下的，正火后可提高硬度，改善切削加工性能，退火却做不到。

(4)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)。1/31/20231452、淬火和回火

加热至淬火温度(临界点以上30℃～50℃)，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、强度和耐磨性。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。1/31/2023146

回火是淬火后进行的一种较低温度的加热与冷却热处理工艺。回火可以降低或消除零件淬火后的内应力，提高韧性。在150℃～250℃范围内的回火称“低温回火”。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，要进行低温回火处理。

1/31/2023147

中温回火温度是300℃～450℃。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。

高温回火温度为500℃～680℃。综合性能：强度、韧性、塑性等都较好淬火加高温回火习惯上称为“调质处理”。用于各种轴类零件、连杆、齿轮、受力螺栓等。1/31/2023148

时效热处理：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，稳定零件尺寸，它与回火作用相类似。1/31/20231493、表面淬火

使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，而心部则具有一定的韧性。1/31/20231504、化学热处理

渗碳、渗氮(氮化)、渗铬、渗硅、渗铝、氰化(碳与氮共渗)等。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；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；渗硅可提高耐酸性等。1/31/2023151第三节碳素钢一、常存杂质元素对钢材性能的影响硫、磷、锰、硅、氧、氮、氢等

1

硫有害元素。FeS和Fe形成低熔点(985℃)化合物。钢材热加工1150～1200℃，过早熔化而导致工件开裂，称“热脆”。高级优质钢：S＜0.02%～0.03%；优质钢：S＜0.03%～0.045%；普通钢：S＜0.055%～0.7%以下。1/31/20231522磷

有害元素。虽能使强度、硬度增高，但塑性、冲击韧性显著降低。特别是在低温时，使钢材显著变脆，称“冷脆”。使冷加工及焊接性变坏，高级优质钢：P＜0.025%；优质钢：P＜0.04%；普通钢：P＜0.085%。1/31/20231533锰

脱氧剂。有益元素。

MnS(1600℃)，部分消除硫的有害作用。锰具有很好的脱氧能力，与FeO成为MnO进入炉渣，从而改善钢的品质，特别是降低脆性，提高强度和硬度。在0.5%～0.8%以下时，看成是常存杂质。优质碳素结构钢中，正常含锰量是0.5%～0.8%；高锰结构钢可达0.7%～1.2%。1/31/20231544硅

脱氧剂。有益的元素。硅与FeO能结成密度较小的硅酸盐炉渣而被除去。硅在钢中溶于铁素体内使强度、硬度增加，塑性、韧性降低。镇静钢中的含硅量常在0.1%～0.37%，沸腾钢中只含有0.03%～0.07%。由于钢中硅含量一般不超过0.5%，对钢性能影响不大。1/31/20231555氧

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。

FeO、MnO、SiO2、Al2O3，使强度、塑性降低。尤其是对疲劳强度、冲击韧性等有严重影响。

1/31/20231566氮

长时间放置或在200～300℃加热氮以氮化物形式的析出，硬度、强度提高，塑性下降，发生时效。钢液中加入Al、Ti或V进行固氮处理，使氮固定在AlN、TiN或VN中，可消除时效倾向。

1/31/20231577氢

氢脆、白点等缺陷。变脆：氢化物变形小白点：组织缺陷处扩散氢，时间长

1/31/2023158二、分类与牌号按用途：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、耐热钢）按含碳量：低碳钢、中碳钢和高碳钢按脱氧方式：镇静钢和沸腾钢按品质：普通钢、优质钢和高级优质钢（一）按钢中碳含量

（1）低碳钢(C<0.3%)：强度较低、塑性最好。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；

（2）中碳钢(0.3％

<C<0.6%)：强度、塑性适中，可通过热处理获得优良的综合机械性能，用于制作轴、齿轮、高压设备顶盖等重要零件；

（3）高碳钢（C>0.6%)：强度、硬度较高，塑性差，用来制作弹簧、钢丝绳等。（1）普通碳素钢

质量等级A，B，C，D。A最差，D最好脱氧方法为F，b，Z，TZ（后两者标注可省略）。

化工压力容器用钢一般选用镇静钢Z。普通碳素钢有Q235-A，屈服强度数值（MPa）还包括：Q195、Q215、Q255及Q275，共5个钢种。（二）按钢的质量

碳钢有普通与优质两种。区别？硫S磷PQ195、Q275不分级；Q215、Q255分为A、B两个等级。Q235分为A、B、C、D四个等级1/31/2023161（2）优质碳素钢S＜0.03%～0.045%；P＜0.04%08、10、15、20、25、30、35、40、45、50、…80等。平均含碳量的万分之几。

牌号含义：45号钢中含碳量平均为0.45%(0.42%～0.50%)。

45Mn，锰含量较高的优质非合金钢。1/31/2023162

优质低碳钢（含C＜0.25%），如08、10、15、20、25；塑性好，焊接性能好，壳体、接管。

优质中碳钢（含C量0.3%～0.60%）,如30、35、40、45、50与55；45号钢搅拌轴

优质高碳钢（含C＞0.6%），如60、65、70、80。60、65钢主要用来制造弹簧，70、80钢用来制造钢丝绳等。1/31/2023163（3）高级优质钢S＜0.02%～0.03%；P＜0.025%，均＜0.03%。它的表示方法是在优质钢号后面加一个A字，如20A。碳素工具钢如T8表示平均碳含量为0.8％的优质碳素工具钢。若牌号末尾加“A”，表示钢中硫、磷含量较少，为高级优质钢，如T10A。优质铸造碳钢如ZG200—400表示。σS≥200MPa，σb≥400MPa的铸钢。（1）容器专用钢板如20R，16MnR。R—容（三）专用钢材

碳钢有普通与优质两种。区别？（2）锅炉专用钢板钢管如20g，20G。g,G—锅，小写板，大写管（3）焊接气瓶专用钢板如HP245～HP365。数字表示屈服极限1/31/2023169三、碳钢的品种及规格品种：钢板、钢管、型钢、铸钢和锻钢（1）钢板（压力容器用热扎厚钢板）（P109）

4mm～6mm厚度间隔为0.5mm6mm～30mm厚度间隔为lmm30mm～60mm厚度间隔为2mm

一般碳素钢板材有Q235-A、Q235-A·F、08、10、15、20等。1/31/2023170（2）钢管（P111）

无缝钢管和有缝钢管。无缝钢管有冷轧和热轧。普通无缝钢管常用材料有10、15、20等。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、水煤气管，分镀锌(白铁管)和不镀锌(黑铁管)两种。1/31/2023171（3）型钢（1）圆钢和方钢

Q235－A·F、20、25、45及合金钢，主要用来制造各种轴件；（2）扁钢

Q235A、Q235－A·F、20及16Mn等，常用作各类桨叶。（3）角钢、工字钢及槽钢

Q235A、Q235－A·F、及16Mn等，可做各类设备的支架、塔盘支承及各类加强结构。1/31/2023172（4）铸钢和锻钢

铸钢用ZG表示，ZG25、ZG35等，用于制造各种承受重载荷的复杂零件，如泵壳、阀门、泵叶轮等。锻钢有08、10、15、…、50等牌号。石油化工容器用20、25等制作管板、法兰、顶盖等。1/31/2023173五、铸铁

含C量2%以上，含有S、P、Si、Mn等杂质。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。在一些介质(浓硫酸、醋酸、盐溶液、有机溶剂等)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、蠕墨铸铁和特殊性能铸铁等。1/31/20231741、灰铸铁2.7%～4.0%，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、泵体(机座、管路附件等)。在化工生产中可做烧碱生产中的熬碱锅、联碱生产中的碳化塔及淡盐水泵等。

HT和抗拉强度sb值表示，如HT100，其中100表示sb＝100MPa。常用灰铸铁牌号有HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350。1/31/20231752、球墨铸铁

简称球铁。在强度、塑性和韧性方面大大超过灰铸铁，甚至接近钢材。用QT、抗拉强度值、延伸率表示，如QT400-18，其中400表示sb＝400MPa，18表示d=18%。1/31/20231763、高硅铸铁

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。常用于各种耐酸泵、冷却排管和热交换器牌号有：STSi11Cu2CrR、STSi15R、STSi15Mo3R等。1/31/2023177第四节合金钢

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。一、分类与编号按合金元素总含量分：合金含量<5%，低合金钢合金含量5%-10%，中合金钢合金含量>10%，高合金钢1/31/2023178按用途分：

合金结构钢调质结构钢、表面硬化钢低碳马氏体钢、非调质结构钢

合金工具钢

特殊性能钢不锈钢和耐热钢等

1/31/2023179

一种是汉字牌号，如35铬钼；另一种是用国际化学符号，如35CrMo。表示含碳量平均为万分之35(或0.35%)，含Cr、Mo在1%左右。当平均质量分数≥1.5%、≥2.5%，≥3.5%时，在元素符号后面应标明含量，可相应表示为2、3、4。如36Mn2Si。1/31/2023180二、合金元素对钢的影响

目前常用的合金元素有：铬(Cr)，锰(Mn)，镍(Ni)，硅(Si)，硼(B)，钨(W)，钼(Mo)，钒(V)，钛(Ti)和稀土元素(Re)等。1/31/20231811、铬

提高耐腐蚀性能和抗氧化性能。含量达到13％时，能使钢的耐腐蚀能力显著提高，并增加钢的热强性。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。1/31/20231822、锰

提高强度和提高低温冲击韧性。3、镍提高淬透性，有很高的强度，而又保持良好的塑性和韧性。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。镍被广泛应用于不锈耐酸钢和耐热钢中。1/31/20231834、硅

提高强度、高温疲劳强度、耐热性及耐H2S等介质的腐蚀性。硅含量增高会降低钢的塑性和冲击韧性。5、铝强脱氧剂，显著细化晶粒，提高冲击韧性，降低冷脆性。提高抗氧化性和耐热性，对抵抗H2S介质腐蚀有良好作用。价格便宜，在耐热钢中常以它来代替铬。1/31/20231846、钼

提高高温强度、硬度、细化晶粒、防止回火脆性。钼能抗氢腐蚀。7、钒于固溶体中提高高温强度，细化晶粒，提高淬透性。铬钢中加少量钒，在保持钢的强度情况下，能改善钢的塑性。1/31/20231858、钛

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。在不锈钢中稳定碳，防止晶间腐蚀提高耐热性。9、稀土元素提高强度，改善塑性、低温脆性、耐腐蚀性及焊接性能。1/31/2023186三、可焊接的低合金高强度钢

碳含量通常小于0.25%。有较高的屈服强度（300～1000MPa）和屈强比（ss/sb=0.65～0.95），较好的冷热加工性能、良好的焊接性能，较低的冷脆倾向以及较好的抗大气、海水等腐蚀能力。1/31/2023187低合金高强度钢按性能和用途分高强度钢、低温钢和耐蚀钢1、高强度钢350MPa强度级，典型牌号为16Mn；400MPa强度级，典型钢号为14MnMoV500MPa强度级，典型12MnNiCrMoVCu

用于船舶、车轴、压力容器、锅炉、输送管线等的焊接结构件。1/31/20231882、低温钢主要有09Mn2V(-70℃)、06MnNb(-90℃)3、耐蚀钢

10MnPNbRE钢耐海洋大气及海水腐蚀，

12MnAlV钢制造炼油厂耐高温硫化氢设备。

1/31/2023189

大型化工容器16MnR，质量比碳钢轻l/3；与碳钢相比，用15MnV制造球形贮罐可节省钢材约45%。根据容器的具体操作条件(温度、压力)和制造加工(卷板、焊接)要求，选用1/31/2023190四、特殊性能钢

不锈钢、耐热钢和高温合金及低温用钢1、不锈钢不锈钢和耐酸钢的统称，也称不锈耐酸钢一般称耐空气、蒸汽和水等弱腐蚀介质的钢为不锈钢，称耐酸、碱、盐等强烈腐蚀性介质的钢为耐酸钢。1/31/2023191

通常按钢的金相组织分为:

铁素体不锈钢奥氏体不锈钢奥氏体-铁素体双相不锈钢马氏体不锈钢等1/31/2023192（1）铁素体不锈钢

含C≤0.15％，铬量在12～30％。有些钢种还含有钼、钛等元素。不锈纲中的含C量都较低，Cr23C6而消耗了铬。都在13％以上。对晶间腐蚀比较敏感；铬含量高时，脆性转变温度高，可焊性较差。

lCr13、2Cr13、受冲击载荷较大的零件

0Cr13、0Cr17Ti耐氧化性酸和硫化氢气体的腐蚀，部分代替高铬镍型不锈钢

1/31/2023193（2）奥氏体不锈钢

优异的综合性能，包括优良的力学性能，冷、热加工和成型性，可焊性和在许多介质中的良好耐蚀性。含氯离子，发生晶间腐蚀的倾向。锰和氮代替不锈钢中的镍，发展出了铬锰镍氮系和铬锰氮系不锈钢。例如Cr18Mn8Ni5、Cr18Mn10Ni5Mo3N。1/31/2023194

在400℃～800℃的温度范围内，碳从奥氏体中以碳化铬（Cr23C6）形式沿晶界析出，使晶界附近的合金元素（铬与镍）含铬量降低到耐腐蚀所需的最低含量（12%）以下，腐蚀就在此贫铬区产生。这种沿晶界的腐蚀称为晶间腐蚀。1/31/2023195防止晶间腐蚀的方法：1）降低含碳量<0.06%时不易产生，<0.03%时可靠地克服，超低碳不锈钢，如00Cr19Nil02）稳定碳原子，加入Ti，Nb，V，Mo稳定剂，广泛用，0Cr18Nil0Ti、0Cr18NillNb3）形成双相组织，加入铁素体促成元素Ti，Al，Si，Mo，铁素体含铬高、补充快，5%以内，阻断腐蚀通路。1/31/2023196防止晶间腐蚀的方法：4）控制热规范，快速加热和冷却，或非常缓慢。5）补充热处理稳定化退火（免疫处理）：850度保温2小时，充分扩散高温淬火水冷（固熔）：1100度左右加热后淬火，单相奥氏体1/31/2023197

加入Mo提高对氯离子Cl-的耐蚀能力，lCr18Nil2Mo3Ti。

0Cr18Nil8Mo2Cu2Ti。同时加入Mo、Cu，则在室温、浓度为50%以下的硫酸中也具有较高的耐蚀性，也可提高在低浓度盐酸中的抗腐蚀性1/31/20231982、耐热钢和高温合金

例如石油化工的乙烯裂解、氨的合成等，温度往往达到1000℃以上。

300℃～350℃即需选用耐热钢，一般耐热钢工作温度都在700℃以下，700℃～1000℃用高温合金。1/31/2023199耐热钢

Cr、Al、Si铁素体形成元素，被高温气体氧化后生成一种致密的氧化膜。

Ni、Mn奥氏体形成元素，提高高温强度和改善抗渗碳性。

V、Nb、Ti形成强碳化物提高高温强度。

C和N扩大和稳定奥氏体提高高温强度

B和Re均为耐热钢中添加的微量元素，可以显著提高钢材的抗氧化性，并改善其热塑性。1/31/2023200耐热钢

按特性和用途可分为抗氧化钢（又称高温不起皮钢）和热强钢。抗氧化钢是指高温下具有较好的抗氧化性，并有适当强度的钢种。热强钢高温下有较好的抗氧化性和耐腐蚀能力，且有较高的强度。常用来高温工作下的汽缸、螺栓及锅炉的过热器等。

1/31/2023201高温合金

铁基合金、镍基合金、钴基合金。

铁基耐热合金工作温度<700℃，含有相当高的Cr、Ni成分和其他强化元素。

镍基耐热合金是目前在700℃～900℃，使用最广泛的一种高温合金。这类合金的Ni含量通常在50%以上。

钴基耐热合金的高温强度主要靠固溶强化获得。钴价格昂贵，应用受到很大的限制，一般在1000℃以上才用。

1/31/20232021/31/20232033、低温用钢

深冷分离、空气分离等。（温度≤-20℃）目前国外低温设备用的钢材主要是以高铬镍钢为主，也有使用镍钢、铜和铝等。我国无铬镍的低温钢材系列。

16MnDR、07MnNiCrMoVDR、15MnNiDR、09Mn2VDR、09MnNiDR1/31/2023204第五节有色金属1/31/2023205一、铝及其合金

浓硝酸以及干氯化氢、氨气中耐腐蚀卤素离子的盐类、氢氟酸以及碱溶液都会破坏铝表面的氧化膜。铝不会产生火花，常用于制作含易挥发性介质的容器；铝不会使食物中毒，不沾污物品，不改变物品颜色，在食品工业中代替不锈钢。铝的导热性能好，适合于作换热设备

1/31/2023206变形铝合金（工业纯铝和防锈铝）和铸造铝合金1、变形铝合金（1）工业纯铝

L+序号，序号大纯度低。工业高纯铝LG1（1A85）、LG2（1A90），抗硫腐蚀，浓硝酸设备，高压釜、槽车、贮槽、阀门、泵。工业纯铝L6（8A06），耐硫腐蚀、防污染而不要求强度的设备，例如：反应器、热交换器、深冷设备、塔器等。

1/31/2023207（2）防锈铝

由铝锰系或铝镁组成的铝合金，LF2，LF3，LF5……等。强度比纯铝高

LF2、LF3用于中等强度的零件或设备；

LF5制造油箱、管道、低压容器、铆钉

LF6用于受力零件及焊制容器。由于熔焊的铝材在低温(0～-196℃)下冲击韧性不下降，很适合做低温设备。1/31/20232082、铸造铝合金

是铝、硅合金。

Al-Si系，俗称"硅铝明"，典型牌号ZAlSi7Mg，合金号为ZL101；

Al-Cu系，应用最早，热强性高，300℃，耐腐蚀性较差。典型牌号ZAlCu5Mn，合金号为ZL201；

Al-Mg系，室温力学性能高，耐腐蚀性能好，但热强性低。铸造性能差，典型牌号ZAlMg10，合金号为ZL301；1/31/2023209Al-Zn系，Zn在Al中溶解度大，再加入硅及少量镁、铬等元素，具有良好的综合性能，典型牌号ZAlZn11Si17，合金号为ZL401。铝的铸造性、流动性好，铸造时收缩率和生成裂纹的倾向性都很小。耐蚀性好，且密度小，广泛用来铸造形状复杂的耐蚀零件，如管件、泵、阀门、汽缸、活塞等。1/31/2023210二、铜及其合金

半贵重金属1、纯铜（紫铜）低温时可保持较高的塑性和冲击韧性，用于制作深冷设备和高压设备垫片。耐稀硫酸、亚硫酸、稀的和中等浓度的盐酸、醋酸、氢氟酸及其它非氧化性酸等介质的腐蚀，对淡水、大气、碱类溶液的耐蚀能力很好。不耐各种浓度的硝酸、氨和铵盐溶液。1/31/2023211

变形纯铜的牌号Tl、T2、T3、TU1、TU2、TP1、TP2等。

T1、T2是高纯度铜，用于制造电线，配制高纯度合金。

T3杂质含量和含氧量比T1、T2高，主要用于一般材料，如垫片、铆钉等。

TU1、TU2为无氧铜，纯度高，主要用作真空器件。

TP1、TP2为磷脱氧铜，多以管材供应，主要用于冷凝器、蒸发器、换热器、热交换器的零件等。1/31/20232122、铜合金

黄铜：铜与锌的合金称黄铜白铜：镍的质量分数含量低于50%的铜镍合金称为简单（普通）白铜，再加入锰、铁、锌或铝等元素的白铜称为复杂（特殊）白铜。青铜：其它合金。铜与锡Sn的合金称为锡青铜；铜与铝、硅、铅、铍、锰等组成的合金称无锡青铜。1/31/2023213（1）黄铜

Cu与Zn的合金称黄铜。铸造性能好，力学性能比纯铜高，耐蚀性能与纯铜相似，在大气中耐腐蚀性比纯铜好，价格便宜，应用较广。在黄铜中加入锡、铝、硅、锰等元素，特种黄铜。锰、铝能提高强度；铝、锰和硅提高抗蚀性和减磨性；铝能改善切削加工性。1/31/2023214

常用的黄铜牌号有H80、H68、H62等

H80大气、淡水及海水中有较高耐腐蚀性、加工性能优良，可作薄壁管和波纹管。

H68塑性好，可在常温下冲压

H62在室温下塑性较差，但机械强度较高，易焊接，价格低廉，可做深冷设备的筒体、管板、法兰及螺母等。

锡黄铜HSn70-l含有1%的锡，能提高在海水中的耐蚀性。称海军黄铜。1/31/2023215（2）白铜

镍含量低于50%的铜镍合金称为简单（普通）白铜，再加入锰、铁、锌或铝等元素的白铜称为复杂（特殊）白铜。白铜是工业铜合金中耐腐蚀性能最优者，抗冲击腐蚀、应力腐蚀性能亦良好，是海水冷凝管的理想材料。1/31/2023216（3）青铜

铜与锡的合金称为锡青铜；铜与铝、硅、铅、被、锰等组成的合金称无锡青铜。锡青铜分铸造锡青铜和压力加工锡青铜。锡青铜典型牌号ZQSn10-1，有高强度和硬度，能承受冲击载荷，耐磨性很好，具有优良的铸造性，比纯铜耐腐蚀。锡青铜用来铸造耐腐蚀和耐磨零件，如泵壳、阀门、轴承、蜗轮、齿轮、旋塞等。无锡青铜力学性能好1/31/2023217三、钛及其合金

钛的密度小（4.507g/cm3）、强度高、耐腐蚀性好、熔点高。工业纯钛牌号有TA0、TA2、TA3(编号愈大、杂质含量愈多)。纯钛加工性能良好；有良好的耐蚀性。钛也是很好的耐热材料。在钛中添加锰、铝或铬钼等元素，可获得性能优良的钛合金。1/31/2023218四、镍及其合金

高强度和塑性，好的延伸性和可锻性。好的耐腐蚀性，用于制造处理碱介质的化工设备。牌号为NCu28-2.5-1.5的蒙乃尔耐蚀合金应用最广。蒙乃尔合金能在500℃时保持高的力学性能，能在750℃以下抗氧化，在非氧化性酸、盐和有机溶液中比纯镍、纯铜更具耐蚀性。1/31/2023219五、铅及其合金

硬度低、强度小，不宜单独作为设备材料，只适于做设备的衬里。热导率小；纯铅不耐磨，非常软。但在许多介质中，特别是在硫酸(80%的热硫酸及92%的冷硫酸)中铅具有很高的耐蚀性。

铅与锑合金称为硬铅，硬度、强度都比纯铅高，在硫酸中的稳定性也比纯铅好。硬铅的主要牌号为

PbSb4、PbSb6、PbSb8和

PbSb10。1/31/2023220

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。

铅耐辐射，可用作

X、g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。铅合金还用于铅蓄电池极板、铸铁管口、电缆封头的铅封等。1/31/2023221第六节非金属材料

既可用作结构材料，又能作设备的保护衬里、涂层，还可做设备的密封材料、保温材料和耐火材料。非金属材料分为无机非金属材料（陶瓷、搪瓷、岩石、玻璃等）及有机非金属材料（塑料、涂料、橡胶等）及近20～30年来发展的复合材料（玻璃钢、不透性石墨等）。1/31/2023222一、无机非金属材料1、化工陶瓷好的耐腐蚀性、耐热性和一定机械强度。导热性差，热膨胀系数较大，受碰击或温差急变而易破裂。1/31/20232232、化工搪瓷由含硅量高的瓷釉通过900℃左右的高温煅烧，使瓷釉密着在金属表面。具有优良的耐腐蚀性能、力学性能和电绝缘性能，但易碎裂。热导率不到钢的1/4，热膨胀系数大。不能直接用火焰加热，以免损坏搪瓷表面，可以用蒸汽或油浴缓慢加热。使用温度为-30℃～270℃。1/31/20232243、辉绿岩铸石用辉绿岩熔融后制成，可制成板、砖等材料作设备衬里，也可做管材。铸石除不耐氢氟酸和熔融碱腐蚀外，对各种酸、碱、盐都具有良好的耐腐蚀性能。1/31/20232254、玻璃化工用的玻璃不是一般的钠钙玻璃，而是硼玻璃（耐热玻璃）或高铝玻璃，它们有好的热稳定性和耐腐蚀性。有耐腐蚀性、清洁、透明、阻力小、价格低等特点，但质脆、耐温度急变性差，不耐冲击和振动。目前已成功采用在金属管内衬玻璃或用玻璃钢加强玻璃管道，来弥补其不足。1/31/2023226二、有机非金属材料1、工程塑料是用高分子合成树脂为主要原料，加入添加剂以改善产品性能。热塑性材料遇热软化或熔融，冷却后又变硬，可反复多次。聚氯乙烯、聚乙烯等。热固性塑料固化后不能用加热的方法使之再软化，酚醛树脂、氨基树脂等。有良好的耐腐蚀性能、一定机械强度、良好的加工性能和电绝缘性能，价格较低1/31/2023227（1）硬聚氯乙烯（PVC）塑料使用温度为-10～+55℃。当温度在60～90℃时，强度显著下降。（2）聚乙烯（PE）塑料在室温下，除硝酸外，对各种酸、碱盐溶液均稳定，对氢氟酸特别稳定。（3）耐酸酚醛塑料（PF）使用温度为-30℃～+130℃。这种塑料性质较脆、冲击韧性较低。1/31/2023228（4）聚四氟乙烯（PTFE）塑料

耐强腐蚀性介质腐蚀。甚至超过贵重金属金和银，有塑料王之称。常用作耐腐蚀、耐高温密封元件及高温管道。有良好的自润滑性，还可以用作无油润滑压缩机的活塞环。有突出的耐热和耐寒性，使用温度范围为-200℃～250℃。1/31/2023229（5）玻璃钢又称玻璃纤维增强塑料。用合成树脂为粘结剂，以玻璃纤维为增强材料，按一定成型方法制成。具有优良的耐腐蚀性能，强度高和良好的工艺性能，是一种新型非金属材料。树脂不同而差异很大。环氧玻璃钢（常用）、酚醛玻璃钢（耐酸性好）、呋喃玻璃钢（耐腐蚀性好）、聚酯玻璃钢（施工方便）等。1/31/20232302、涂料

品种多，选择范围广、适应性强、使用方便、价格低、适于现场施工等。涂层较薄容易脱落，应用受到了限制。防锈漆、底漆、大漆、酚醛树脂漆、环氧树脂漆以及某些塑料涂料，如聚乙烯涂料、聚氯乙烯涂料等。用静电喷涂。涂料利用率高，容易进行机械化、自动化的大型生产，减少溶剂和涂料的挥发和飞溅，涂膜质量稳定。1/31/20232313、不透性石墨