化工设备基本知识-化工设备常用材料

钢的热处理学校名称：1.热处理概念:热处理就是将钢在固态范围内加热到给定的温度,经过保温,然后按选定的冷却速度冷却,以改变其内部组织结构,从而获得所需要的性能的一种工艺。2.热处理目的:通过热处理可以充分发挥金属材料的潜力,改善金属材料的性能,延长使用寿命和节省金属材料。3.一般零件热处理工艺过程：

锻造→预先热处理→机械加工(粗加工)→最终热处理→机械加工(精加工)4.热处理分类：（1）普通热处理:退火、正火（预先热处理）；

淬火、回火等（最终热处理）。预先热处理：通常为退火和正火,目的是消除上道工序产生的缺陷，为后面的工序做准备。最终热处理：主要为淬火加回火、表面淬火等，目的是获得零件使用时所要求的性能。（2）表面热处理:表面淬火、化学热处理等。（1）退火和正火：

退火:将钢加热到适当温度,保温一定时间,然后缓慢冷却(炉冷、坑冷)的热处理工艺。正火：将钢加热到适当温度,保温一定时间,然后出炉空冷的热处理工艺。退火和正火主要用作预先热处理,目的是:软化钢材以利于切削加工;消除内应力以防止工件変形;细化晶粒,改善组织,为零件的最终热处理做好准备。与退火相比,正火冷却速度较快,得到的组织比较细小,强度和硬度也稍高一些。（2）淬火和回火：

淬火：将钢加热到适当温度,保温一定时间后,快速冷却(水冷或油冷)的热处理工艺。淬火后的钢硬而脆,组织不稳定,而且有内应力,不能满足使用要求。因此,淬火后必须回火。回火：按照温度范围不同,回火分为三类:低温回火、中温回火和高温回火。

低温回火:回火温度范围为150~250℃,回火后的钢具有高硬度和高耐磨性,主要用于各种工具、滚动轴承、渗碳件和表面淬火件;中温回火:回火温度范围为350~500℃,回火后的钢具有较高的弹性极限和屈服强度,一定的韧性和硬度,主要用于各种弹簧和模具等;高温回火:回火温度范围为500~650℃,回火后的钢具有强度、硬度、塑性和韧性都较好的综合力学性能。（3）表面热处理表面淬火：表面淬火是将钢的表面快速加热至淬火温度,并立即快速冷却的淬火工艺。表面淬火后般进行低温回火,以满足工件表层的高硬度、高耐磨性要求。表面淬火不改变钢表层的成分,仅改变表层的组织,且心部组织及性能不发生変化。

化学热处理：化学热处理是向工件表层渗入某种元素的热处理工艺。按照渗入元素的不同,化学热处理分为渗碳、渗氮(氮化)、碳氮共渗(氰化)、渗金属等。渗碳是向工件表层渗入碳元素的热处理工艺,适用于低碳钢和低碳合金钢。渗碳后由于工件表层和心部的含碳量不同,再经过淬火和低温回火热处理,便获得了外硬内韧的性能。渗氮是向工件表层渗入氮原子的热处理工艺。渗氮用钢大都含有Cr、Mo、Al、V等元素,经渗氮后工件表层形成各种高硬度的、致密而稳定的氮化物,从而使钢具有高的表面硬度、耐磨性和耐蚀性。金属材料学校名称：1．非合金钢：含碳量小于2.11%的铁碳合金。按钢的用途、质量等级等,将非合金钢分为碳素结构钢、优质碳素结构钢和碳素、工具钢等。(1)碳素结构钢：这类钢的牌号由代表屈服极限的字母“Q”(“屈”的汉语拼音字首)、屈服极限的数值(单位MPa)、质量等级符号、脱氧方法符号四个部分顺序组成。(2)优质碳素结构钢：优质碳素结构钢的牌号以钢中平均碳质量分数的万分数(两位数字)表示。如45表示优质碳素结构钢,平均碳质量分数为万分之四十五。

低碳钢（含碳量ωc≤O.25％）

优质碳素结构钢中碳钢（含碳量ωc＞O.25％～0.60％）

高碳钢（含碳量叫ωc＞0.60％）2．低合金钢与合金钢：低合金钢与合金钢是指在碳钢基础上有目的地加入某些元素所形成的钢种。(1)合金渗碳钢：通常经渗碳并淬火、低温回火后使用,具有外硬内韧的性能,主要用于制造承受强烈冲击载荷和摩擦磨损的机械零件,如汽车、拖拉机中的变速齿轮,内燃机上的凸轮轴、活塞销等，渗碳钢的含碳量为低碳。(2)合金调质钢：通常经调质后使用,具有优良的综合机械性能,广泛用于制造汽车、拖拉机、机床上的轴、齿轮、连杆、螺栓、螺母等。它是机械零件用钢的主体，调质钢的含碳量为中碳。(3)滚动轴承钢：主要用于制造滚动轴承的内、外圈以及滚动体,此外还可用于制造某些工具,例如模具、量具等。(4)不锈钢：一般把能够抵抗空气、蒸汽和水等弱腐蚀性介质腐蚀的钢称为不锈钢。能够抵抗酸、碱、盐等强腐蚀性介质腐蚀的钢称为耐酸钢。在日常习惯上把不锈钢和耐酸钢统称为不锈钢。不锈钢主要用来制造在各种腐蚀性介质中工作的零件或构件,例如化工装置中的各种管道、阀门和泵,医疗手术器械,防锈刃具和量具等。(5)耐热钢：主要用于热工动力机械(汽轮机、燃气轮机、锅炉和内燃机)、化工机械、石油装置和加热炉等高温条件工作的构件。耐热钢分为抗氧化钢和热强钢两类。3．铸铁：铸铁是碳含量>2.11%的铸造铁、碳、硅合金。与钢相比,铸铁含C、Si量较高,含杂质元素S、P较多,组织中有石墨。因此,铸铁的力学性能(特别是抗拉强度及塑性、韧性)较钢低许多,但铸铁具有优良的铸造性、减振性、耐磨性、切削加工性以及低的缺口敏感性等,而且生产工艺和设备简单,成本低廉,因此在工业生产中得到广泛应用。

铸铁一般分为：灰口铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁及蠕墨铸铁。各种铸铁石墨的形状如图1-2所示。图1-2铸铁中石墨的形状4．有色金属：在化学工业中经常遇到强腐蚀、低温等特殊生产条件，有色金属具有耐蚀性好、低温塑性好和韧性高等特殊性能，因而在化工设备中经常采用有色金属及其合金。

（1）铝及其合金（2）铜及其合金:铜合金按主要合金元素分

黄铜——以锌为主要合金元素青铜——以锌以外的其他元素为主要合金元素（3）铅及其合金（4）滑动轴承合金非金属材料学校名称：非金属材料主要有：无机非金属材料（如陶瓷、搪瓷、玻璃等）

有机非金属材料(如塑料、橡胶、涂料等)1．陶瓷

陶瓷陶瓷是用黏土、长石和石英等天然原料(普通陶瓷)或人工化合物如氧化物、氮化物、碳化物等(特种陶瓷)经成型、干燥和烧结等工序制成的。

在化工生产中用得较多的是耐酸陶瓷。耐酸陶瓷的种类较多,如以高硅酸性粘士、长石和石英等天然原料可制成耐酸陶、耐酸耐温陶和硬质瓷,以人工化合物为原料可制成莫来石瓷、氧化铝瓷、氟化钙瓷。2．化工搪瓷

化工搪瓷是由含硅量高的瓷釉经过900℃左右的高温烧成,瓷釉紧贴在金属胎表面。化工搪瓷具有优良的耐腐蚀性能,除氢氟酸、热磷酸和强碱外,能耐大多数无机酸、有机酸和有机溶剂的腐蚀。

搪瓷的导热系数不到钢的1/40,热膨胀系数较大,故搪瓷设备不能直接用火焰加热以免损坏搪瓷面。可以用蒸汽或油浴缓慢加热。使用温度为-30~270℃。化工搪瓷已用于反应罐、储罐、换热器、蒸发器、塔和阀门等。3．玻璃

化工上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。它们有良好的热稳定性和耐腐蚀性,在化工生产上用来做管道或管件,也可做容器、反应器、泵、热交换器、隔膜阀等。4．塑料

以高分子合成树脂为主要原料,在一定条件下塑制而成的型材或产品总称为塑料。塑料的特点是密度小、电绝缘性好、耐腐蚀、具有优良的耐磨、减摩性能,吸振性和消声性也很好。塑料的品种繁多,应用广泛。在化工行业中常用的塑料有耐酸酚醛塑料、硬质聚氯乙烯、聚四氟乙烯等。5．橡胶

橡胶具有高的弹性、一定的耐蚀性(有的品种耐油,有的品种能耐酸碱)、良好的耐磨性、吸振性、绝缘性以及足够的强度和积储能量的能力,在各行各业中均获得了广泛的应用,如胶鞋、胶管、运输带、各种轮胎、密封材料,减振零件等。橡胶的种类较多,在化工行业中主要用于衬里、密封件等。6．涂料

涂料用来涂在物体表面,然后固化形成薄涂层,起到保护和装饰等作用。传统的涂料称为油漆,但目前已出现少用或完全不用油漆,而改用各种树脂的涂料在化工行业中涂料用来保护设备免遭大气及酸、碱等介质的腐蚀。多数情况下用于涂刷设备管道的外表面,也常用做设备内壁的防腐蚀涂层。材料的性能学校名称：1.材料制造性能：反映材料在制造过程中所表现出的特性，主要有：铸造性能、锻造性能、焊接性能和切削加工性能等。2.

材料使用性能：反映材料在使用中所表现的特性，包括：物理性能、化学性能和力学性能。（1）材料物理性能：主要有密度、熔点、导电性、导热性、热膨胀性和磁性等。（2）材料化学性能：主要有高温抗氧化性、耐腐蚀性等。3.材料力学性能：强度、硬度、塑性、韧性、疲劳等。（1）强度：反映材料在外力作用下抵抗破坏的能力。这里的破坏对应两种情况:一是发生较大足的塑性变形,在外力去除后不能恢复到原来的形状和尺寸;另一种情况是发生断裂。（2）塑性：反映材料在外力作用下发生塑性变形的能力。如果材料能发生较大的塑性变形面不破坏,则称材料的塑性好。（3）硬度反映金属抵抗比它