过控工程材料课件6.ppt

《过控工程材料课件6.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《过控工程材料课件6.ppt（70页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、概述概述 高温高温：可在：可在10001000以上；以上；低温低温：可达：可达270270；高压高压：可用于：可用于5 5万个大气压；万个大气压；高真空高真空：可达（：可达（10-910-10 mmHg10-910-10 mmHg）且容器内的且容器内的介质介质绝大多数是绝大多数是易燃、易爆、剧易燃、易爆、剧毒和具有强腐蚀性。毒和具有强腐蚀性。由于苛刻的操作条件，上述装备一旦发生事由于苛刻的操作条件，上述装备一旦发生事故就是厂毁人亡，后果惨重。故就是厂毁人亡，后果惨重。第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engine

2、ering Materials MAT,SWJTU教程首页例如：例如：1944年美国的俄亥俄洲发生了一起液化石油年美国的俄亥俄洲发生了一起液化石油气储罐爆炸引起火灾的事故。气储罐爆炸引起火灾的事故。当时一台直径当时一台直径21.8m、高、高12.3m的圆形储罐突的圆形储罐突然发生脆性爆炸，大量的可燃液体和气体从罐内然发生脆性爆炸，大量的可燃液体和气体从罐内喷出，造成一片火海，喷出，造成一片火海，20分钟后又引起其它储罐分钟后又引起其它储罐爆炸。损失惨重，当场死亡爆炸。损失惨重，当场死亡128人。人。第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一

3、页上一页 本章首页 Engineering Materials MAT,SWJTU教程首页7.1 7.1 压力容器用钢压力容器用钢7.2 7.2 高温及低温构件用钢高温及低温构件用钢7.3 7.3 耐腐蚀构件用钢耐腐蚀构件用钢7.4 7.4 零部件用钢零部件用钢7.5 7.5 管道用钢及铸铁管道用钢及铸铁结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materials MAT,SWJTU教程首页第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materials MAT,SWJTU教程首页7.1

4、 7.1 压力容器用钢压力容器用钢容器容器 储气罐储气罐第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用7.1.1 7.1.1 压力容器的工况分析压力容器的工况分析 压力容器不仅承受压力容器不仅承受工作压力工作压力，同时承受，同时承受温度温度、介质腐蚀介质腐蚀和和流体冲刷流体冲刷等的作用，且因用途不同、等的作用，且因用途不同、结构各异、成形工艺复杂，因此从使用和制造工结构各异、成形工艺复杂，因此从使用和制造工艺考虑都对材料性能提出了较高的要求。艺考虑都对材料性能提出了较高的要求。压力容器压力容器失效失效常见的三种情况常见的三种情况 材料因材料因裂纹萌生与扩展裂纹萌生与扩展引起失效；引起失效；脆性破坏

5、脆性破坏失效，如氢脆、碱脆、低温脆化失效，如氢脆、碱脆、低温脆化等；等；容器强度削弱容器强度削弱引起失效，如均匀腐蚀、晶引起失效，如均匀腐蚀、晶间腐蚀、高温氧化、磨损等，导致容器材料性能间腐蚀、高温氧化、磨损等，导致容器材料性能变化及壁厚减薄，承载强度降低最终破坏。变化及壁厚减薄，承载强度降低最终破坏。7.1 7.1 压力容器用钢压力容器用钢第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materials MAT,SWJTU教程首页7.1.2 7.1.2 压力容器对材料性能的要求压力容器对材料性能的要求较高的强度；较高的强度；良好的力学性能；

6、良好的力学性能；较低的缺口敏感性；较低的缺口敏感性；良好的材料组织和组织稳定性；良好的材料组织和组织稳定性；良好的加工工艺性能和焊接性能。良好的加工工艺性能和焊接性能。7.1 7.1 压力容器用钢压力容器用钢第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materials MAT,SWJTU教程首页7.1.3 7.1.3 压力容器材料焊接性能的保证压力容器材料焊接性能的保证（1 1）焊接过程的特点）焊接过程的特点温度高；温度高；温度梯度大；温度梯度大；熔池体积小和冷却熔池体积小和冷却速度快；速度快；各个物理化学过程分段连续进行。各个物理化学过

7、程分段连续进行。（2 2）焊接性能的保证）焊接性能的保证正确设计焊接接头的型式；正确设计焊接接头的型式；选择成熟、完善选择成熟、完善的焊接方法；的焊接方法；焊接材料匹配；焊接材料匹配；焊接区金属保焊接区金属保护；护；焊接控制；焊接控制；有效的焊后热处理。有效的焊后热处理。7.1 7.1 压力容器用钢压力容器用钢第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materials MAT,SWJTU教程首页7.1.4 7.1.4 压力容器用钢压力容器用钢 （1 1）低碳钢）低碳钢 国标推荐使用钢号：国标推荐使用钢号：Q235-AFQ235-AF、Q

8、235-AQ235-A、Q235-BQ235-B、Q235-CQ235-C、20R20R 普通低碳钢普通低碳钢 Q235-AFQ235-AF、Q235-AQ235-A、Q235-BQ235-B、Q235-CQ235-C 压力容器承压构件使用普通低碳钢是压力容器承压构件使用普通低碳钢是有限制有限制的，的，且确定材料的许用应力时还要考虑质量系数。且确定材料的许用应力时还要考虑质量系数。优质低碳钢优质低碳钢 20R20R为容器专用优质碳素钢为容器专用优质碳素钢钢板。钢板。7.1 7.1 压力容器用钢压力容器用钢第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineer

9、ing Materials MAT,SWJTU教程首页 Q235Q235系列钢在压力容器中的系列钢在压力容器中的使用规定使用规定：Q235Q235A AF F钢板钢板 容器的设计压力容器的设计压力P0.6 MPaP0.6 MPa；钢板的使用温度为钢板的使用温度为00250250；用于容器壳体时，钢板厚度不大于用于容器壳体时，钢板厚度不大于12 mm12 mm；不得用于易燃介质以及毒性程度为中度、高度不得用于易燃介质以及毒性程度为中度、高度或极度危害介质的压力容器。或极度危害介质的压力容器。7.1 7.1 压力容器用钢压力容器用钢第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用Q235AQ235A钢板

10、钢板 容器的设计压力容器的设计压力P1.0MPaP1.0MPa；钢板的使用温度为钢板的使用温度为03500350；不能用于制造容器壳体；不能用于制造容器壳体；不得用于石油液化气介质以及毒性程度为高度不得用于石油液化气介质以及毒性程度为高度或极度危害介质的压力容器。或极度危害介质的压力容器。Q235BQ235B钢板钢板 容器的设计压力容器的设计压力P1.6MPaP1.6MPa；钢板的使用温度为钢板的使用温度为03500350；用于容器壳体时，钢板厚度不大于用于容器壳体时，钢板厚度不大于20mm20mm；不得用于毒性程度为高度或极度危害介质的压不得用于毒性程度为高度或极度危害介质的压力容器。力容器

11、。7.1压力容器用钢压力容器用钢第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materials MAT,SWJTU教程首页Q235CQ235C钢板钢板 容器的设计压力容器的设计压力P2.5 MPaP2.5 MPa；钢板的使用温度为钢板的使用温度为04000400；用于容器壳体时，钢板厚度不大于用于容器壳体时，钢板厚度不大于30 mm30 mm。7.1压力容器用钢压力容器用钢第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materials MAT,SWJTU教程首页 （2 2）低合金高强度钢

12、）低合金高强度钢 合金化特点合金化特点 a.a.低碳低碳，含碳量，含碳量0.20%0.20%；b.b.锰作主加合金元素锰作主加合金元素，锰产生固溶强化效应，锰产生固溶强化效应可提高钢的强度和韧性，还可降低钢的韧脆转变可提高钢的强度和韧性，还可降低钢的韧脆转变温度，使钢有较好的低温韧性；温度，使钢有较好的低温韧性；c.c.提高提高硅硅的含量；的含量；d.d.加入加入V V、TiTi、NbNb等微合金化元素；等微合金化元素；e.e.加入其他加入其他辅助元素辅助元素，如，如MoMo、NiNi等。等。7.1 7.1 压力容器用钢压力容器用钢第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页

13、 本章首页 Engineering Materials MAT,SWJTU教程首页 国标推荐用钢国标推荐用钢 低合金高强度钢钢板：低合金高强度钢钢板：16MnR16MnR、15MnVR15MnVR、15MnVNR15MnVNR、18MnMoNbR18MnMoNbR、13MnNiMoNbR13MnNiMoNbR、07MnCrMoVR07MnCrMoVR等；等；低合金高强度钢钢管：低合金高强度钢钢管：16Mn16Mn、15MnV15MnV 7.1 7.1 压力容器用钢压力容器用钢第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materials M

14、AT,SWJTU教程首页16MnR16MnR 具有良好的综合力学性能、焊接性能、工艺具有良好的综合力学性能、焊接性能、工艺性能及低温冲击韧性，主要用于制造性能及低温冲击韧性，主要用于制造2020400400的中低压压力容器壳体及承压构件、液化石油气瓶的中低压压力容器壳体及承压构件、液化石油气瓶及中小型球罐。及中小型球罐。15MnVR15MnVR 主要用于制造承受较高压力的大型贮罐、主要用于制造承受较高压力的大型贮罐、高压容器内筒及层板、锅炉汽包等；高压容器内筒及层板、锅炉汽包等；7.1 7.1 压力容器用钢压力容器用钢第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 E

15、ngineering Materials MAT,SWJTU教程首页15MnVNR15MnVNR大多用于制造氧气球罐；大多用于制造氧气球罐；18MnMoNbR18MnMoNbR主要用于制造高压容器承压壳体，主要用于制造高压容器承压壳体，如氨合成塔和尿素合成塔。如氨合成塔和尿素合成塔。13MnNiMoNbR13MnNiMoNbR用于单层卷焊厚壁压力容器；用于单层卷焊厚壁压力容器；07MnCrMoVR07MnCrMoVR用于高参数球形容器如大型球用于高参数球形容器如大型球罐，具有高强度、高韧性和优良焊接性。罐，具有高强度、高韧性和优良焊接性。7.1 7.1 压力容器用钢压力容器用钢第第7章章黑色金

16、属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materials MAT,SWJTU教程首页 选择压力容器材料的一般原则选择压力容器材料的一般原则 在满足总体性能要求的前提下，选择材料应在满足总体性能要求的前提下，选择材料应尽可能做到技术上先进，经济上合理，因此，推尽可能做到技术上先进，经济上合理，因此，推荐以下选材原则：荐以下选材原则：1.1.所需钢板厚度在小于所需钢板厚度在小于8mm8mm时，在碳素钢和低时，在碳素钢和低合金高强度钢之间，应尽量选择碳素钢；合金高强度钢之间，应尽量选择碳素钢；2.2.在刚度或结构设计为主的场合，应尽量选在刚度或结构设计为主

17、的场合，应尽量选择碳素钢；择碳素钢；3.3.在强度为主的场合根据设计压力、温度、在强度为主的场合根据设计压力、温度、介质使用限制依次选用介质使用限制依次选用Q235AFQ235AF、Q235AQ235A、Q235BQ235B、Q235CQ235C、20R20R、16MnR16MnR等钢板。等钢板。7.1压力容器用钢压力容器用钢第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materials MAT,SWJTU教程首页7.2.17.2.1高温用钢高温用钢（1 1）高温用钢的工况和特点分析）高温用钢的工况和特点分析高温蠕变现象高温蠕变现象金属在长

18、时间的恒温、恒应力作用下，发生缓慢的塑性变金属在长时间的恒温、恒应力作用下，发生缓慢的塑性变形的现象称为蠕变。温度越高，蠕变变形越快。形的现象称为蠕变。温度越高，蠕变变形越快。高温组织结构变化高温组织结构变化渗碳体的石墨化、珠光体的球化、合金元素的再分配、新渗碳体的石墨化、珠光体的球化、合金元素的再分配、新相的形成等。相的形成等。高温力学性能变化高温力学性能变化高温下金属材料的力学性能与载荷作用时间有密切的关系，高温下金属材料的力学性能与载荷作用时间有密切的关系，因此需要考虑时间和温度两个因素。因此需要考虑时间和温度两个因素。7.2高温及低温构件用钢高温及低温构件用钢 第第7章章黑色金属及其选

19、用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materials MAT,SWJTU教程首页发动机叶片发动机叶片航空发动机航空发动机汽轮机叶片汽轮机叶片汽车阀门汽车阀门耐耐热热钢钢的的用用途途 （2 2）高温用钢的性能要求）高温用钢的性能要求 高温用钢的热强性及对强韧性的考虑高温用钢的热强性及对强韧性的考虑 a.a.蠕变极限蠕变极限：材料在恒定的温度和载荷作用下，在规定的材料在恒定的温度和载荷作用下，在规定的时间内，其蠕变变形量不超过某一规定值的最大时间内，其蠕变变形量不超过某一规定值的最大应力，称为蠕变极限。应力，称为蠕变极限。b.b.持久强度持久强度：在某一高温

20、下，材料受载发生蠕变，当达到在某一高温下，材料受载发生蠕变，当达到额定时间为额定时间为10105 5小时后，材料产生断裂时的破坏应小时后，材料产生断裂时的破坏应力，称为该材料的持久强度。力，称为该材料的持久强度。7.2.17.2.1高温用钢高温用钢第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materials MAT,SWJTU教程首页 c.c.松弛稳定性松弛稳定性：装备构件在高温长期应力作用下，其总装备构件在高温长期应力作用下，其总变形不变，所受的应力岁随时间的增加而变形不变，所受的应力岁随时间的增加而自发的逐渐降低的现象称为应力松弛。材

21、自发的逐渐降低的现象称为应力松弛。材料抵抗应力松弛的性能称为松弛稳定性。料抵抗应力松弛的性能称为松弛稳定性。高温用钢的化学稳定性高温用钢的化学稳定性 7.2.17.2.1高温用钢高温用钢第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materials MAT,SWJTU教程首页 （3 3）高温用钢）高温用钢 珠光体耐热钢珠光体耐热钢 常用钢种有常用钢种有15CrMo15CrMo、12Cr1MoV12Cr1MoV等。等。这类钢中合金元素含量少，故其膨胀系数小，这类钢中合金元素含量少，故其膨胀系数小，导热性好，并具有良好的冷、热加工性能和焊接导热

22、性好，并具有良好的冷、热加工性能和焊接性能，广泛用于制造性能，广泛用于制造工作温度小于工作温度小于600600的锅炉及的锅炉及管道、压力容器、汽轮机转子等管道、压力容器、汽轮机转子等。热处理简单，。热处理简单，通常采用正火处理。通常采用正火处理。7.2.17.2.1高温用钢高温用钢第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materials MAT,SWJTU教程首页 （3 3）高温用钢）高温用钢 马氏体耐热钢马氏体耐热钢 常用钢种为常用钢种为1Cr131Cr13、2Cr132Cr13、4Cr9Si24Cr9Si2、1Cr11MoV1Cr

23、11MoV等。等。这类钢含有大量的这类钢含有大量的CrCr，抗氧化性及热强性均高，抗氧化性及热强性均高，淬透性好。经淬火后得到马氏体，高温回火后组淬透性好。经淬火后得到马氏体，高温回火后组织为回火索氏体。织为回火索氏体。用于制造用于制造600600以下受力较大的零件，如汽轮以下受力较大的零件，如汽轮机叶片、内燃机进气阀、转子、轮盘及紧固件等。机叶片、内燃机进气阀、转子、轮盘及紧固件等。7.2.17.2.1高温用钢高温用钢第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materials MAT,SWJTU教程首页 （3 3）高温用钢）高温用钢

24、铁素体型耐热钢铁素体型耐热钢 常用钢种有常用钢种有0Cr13Al0Cr13Al、1Cr171Cr17、2Cr25N2Cr25N等。等。这类钢的主要合金元素是这类钢的主要合金元素是CrCr，CrCr扩大铁素体扩大铁素体区，通过退火，可得到铁素体组织。强度不高，区，通过退火，可得到铁素体组织。强度不高，但耐高温氧化。但耐高温氧化。用于用于油喷嘴、炉用部件、燃烧室油喷嘴、炉用部件、燃烧室等。等。7.2.17.2.1高温用钢高温用钢第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materials MAT,SWJTU教程首页 （3 3）高温用钢）高温用

25、钢 奥氏体型耐热钢奥氏体型耐热钢 常用钢种有常用钢种有1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti、2Cr21Ni12N2Cr21Ni12N、2Cr23Ni132Cr23Ni13、4Cr14Ni14W2Mo4Cr14Ni14W2Mo等。等。钢中含有较多的奥氏体稳定化元素钢中含有较多的奥氏体稳定化元素NiNi，经固，经固溶处理后组织为奥氏体。其化学稳定性和热强性溶处理后组织为奥氏体。其化学稳定性和热强性都比铁素体型和马氏体型耐热钢强，工作温度可都比铁素体型和马氏体型耐热钢强，工作温度可达达750750820820。用于制造一些比较重要的零件，如用于制造一些比较重要的零件，如燃气轮机燃气轮机轮盘和叶片

26、、排气阀、炉用部件轮盘和叶片、排气阀、炉用部件等。这类钢一般等。这类钢一般进行固溶处理，也可通过固溶处理加时效提高其进行固溶处理，也可通过固溶处理加时效提高其强度。强度。7.2.1 7.2.1 高温用钢高温用钢第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materials MAT,SWJTU教程首页7.2.2 7.2.2 低温用钢低温用钢 一般用于一般用于00以下温度的材料称为低温材料，以下温度的材料称为低温材料，低温金属材料普遍使用低合金钢、镍钢、铬镍奥低温金属材料普遍使用低合金钢、镍钢、铬镍奥氏体钢、还有使用钛合金、铝合金等有色金属。氏

27、体钢、还有使用钛合金、铝合金等有色金属。（1 1）低温脆断的特点及影响低温钢韧性的因素）低温脆断的特点及影响低温钢韧性的因素 低温脆断的特点低温脆断的特点 a.a.低温脆断的名义应力都较低；低温脆断的名义应力都较低；b.b.构件低温脆断之前没有明显的塑性变形，或构件低温脆断之前没有明显的塑性变形，或只有局部的少量塑性变形；只有局部的少量塑性变形；c.c.脆性断裂一旦开始便以极高的速度发展；脆性断裂一旦开始便以极高的速度发展；d.d.低温下脆性断裂的材料，其原有韧性均较低，低温下脆性断裂的材料，其原有韧性均较低，尤其是有缺口试样。尤其是有缺口试样。7.2 7.2 高温及低温构件用钢高温及低温构件

28、用钢 第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materials MAT,SWJTU教程首页7.2.2 7.2.2 低温用钢低温用钢 影响低温韧性的因素影响低温韧性的因素 a.a.晶体结构；晶体结构；b.b.化学成分；化学成分；c.c.晶粒尺晶粒尺寸；寸；d.d.热处理与显微组织；热处理与显微组织；e.e.缺口效应和缺口效应和应力集中；应力集中；f.f.其他影响金属材料韧性的因其他影响金属材料韧性的因素。素。（2 2）低温用钢的力学性能特点）低温用钢的力学性能特点 b b/s s比值：其比值愈接近比值：其比值愈接近1 1，变脆，变脆的可

29、能性愈大；的可能性愈大；低温冲击韧性及韧脆转变温度。低温冲击韧性及韧脆转变温度。第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materials MAT,SWJTU教程首页 （3 3）低温用钢）低温用钢 （工作温度在（工作温度在-20-20-269-269之间）之间）低合金低温用钢低合金低温用钢 常用钢种有常用钢种有16Mn16Mn、09Mn2V09Mn2V等。以等。以MnMn为为主加元素，用以改善钢的低温韧性。主加元素，用以改善钢的低温韧性。16MnDR16MnDR用于用于4040，09Mn2VDR09Mn2VDR用于用于7070。镍钢镍钢

30、 常用钢种有常用钢种有2.25%2.25%镍钢、镍钢、3.5%3.5%镍钢、镍钢、9.0%9.0%镍钢。镍钢。7.2.2 7.2.2 低温用钢低温用钢第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用（3 3）低温用钢）低温用钢 高锰奥氏体钢高锰奥氏体钢 20Mn23Al 20Mn23Al 使用温度使用温度-196;-196;15Mn26Al4 15Mn26Al4 使用温度使用温度-253-253。铬镍奥氏体不锈钢铬镍奥氏体不锈钢 0Cr18Ni90Cr18Ni9、1Cr18Ni91Cr18Ni9等，在等，在-200-200以下使用。以下使用。7.2.2低温用钢低温用钢第第7章章黑色金属及其选用黑色金

31、属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materials MAT,SWJTU教程首页7.3.1耐蚀低合金钢耐蚀低合金钢（1 1）耐蚀低合金钢及合金元素对耐蚀性能的影）耐蚀低合金钢及合金元素对耐蚀性能的影响响 为提高低合金钢的耐腐蚀性能，常加入的合金为提高低合金钢的耐腐蚀性能，常加入的合金元素有元素有CuCu、P P、CrCr、AlAl、SiSi、V V、TiTi、NbNb、RERE等。等。7.3 7.3 耐腐蚀构件用钢耐腐蚀构件用钢 第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materials MAT,SWJT

32、U教程首页 （2 2）常用耐蚀低合金钢）常用耐蚀低合金钢 耐大气腐蚀的低合金钢（耐候钢）耐大气腐蚀的低合金钢（耐候钢）常用的有铜系、磷钒系、磷稀土系及各种元素复常用的有铜系、磷钒系、磷稀土系及各种元素复合使用的系列抗大气腐蚀的低合金钢。如合使用的系列抗大气腐蚀的低合金钢。如16MnCu16MnCu、15MnVCu15MnVCu、12MnPV12MnPV等。等。耐海水腐蚀低合金钢耐海水腐蚀低合金钢 常加入的合金元素有常加入的合金元素有CuCu、P P、CrCr、MoMo、AlAl、RERE等。等。耐湿耐湿H2SH2S腐蚀开裂用低合金钢腐蚀开裂用低合金钢 常用钢种有常用钢种有08PV08PV、10

33、MnSiCu10MnSiCu等。等。7.3 7.3 耐腐蚀构件用钢耐腐蚀构件用钢 第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materials MAT,SWJTU教程首页 抗氢、氮、氨腐蚀用低合金钢抗氢、氮、氨腐蚀用低合金钢 在过程装备的工程应用上，目前氢、氮、氨同时存在在过程装备的工程应用上，目前氢、氮、氨同时存在的工艺环境主要是合成氨。的工艺环境主要是合成氨。用材推荐：用材推荐：a.a.使用在使用在220220以下以下，可以不考虑氢腐蚀与氮化问题，可以不考虑氢腐蚀与氮化问题，即可用即可用碳素钢碳素钢或或一般的高强度低合金钢一般的高强度

34、低合金钢制造；制造；b.b.使用在使用在350350以下以下，可以不考虑氮化，采用一般，可以不考虑氮化，采用一般含含低铬、钼抗氢钢低铬、钼抗氢钢制造；制造；c.c.在在350350以上以上使用时，要同时考虑抗氢腐蚀及抗氮使用时，要同时考虑抗氢腐蚀及抗氮化问题，使用化问题，使用含含TiTi、V V、NbNb及较高及较高CrCr、MoMo的低合金钢的低合金钢，重，重要构件使用要构件使用高合金钢高合金钢。常用钢种有微碳纯铁、常用钢种有微碳纯铁、0.5Mo0.5Mo（外国钢号）、（外国钢号）、10MoWVNb10MoWVNb等。等。7.3 7.3 耐腐蚀构件用钢耐腐蚀构件用钢 第第7章章黑色金属及其选

35、用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materials MAT,SWJTU教程首页7.3.2 7.3.2 耐蚀高合金钢耐蚀高合金钢 耐蚀高合金钢加入合金元素总量为耐蚀高合金钢加入合金元素总量为12%12%38%38%，常加入的合金元素有，常加入的合金元素有CrCr、NiNi、SiSi、MoMo、CuCu、MnMn、N N、TiTi、NbNb等，其中等，其中CrCr为主加为主加元素。元素。7.3 7.3 耐腐蚀构件用钢耐腐蚀构件用钢 第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materials MAT,

36、SWJTU教程首页 耐蚀高合金钢的类型及常用钢种耐蚀高合金钢的类型及常用钢种 马氏体钢马氏体钢 1Cr131Cr13、2Cr132Cr13、3Cr133Cr13、4Cr134Cr13等等,只在氧化性只在氧化性介质中耐蚀，在非氧化性介质中不能达到良好的介质中耐蚀，在非氧化性介质中不能达到良好的钝化，耐蚀性很低。钝化，耐蚀性很低。1Cr131Cr13、2Cr132Cr13钢钢,耐蚀性较好，且有较好的机耐蚀性较好，且有较好的机械性能。一般采用调质处理。制作叶片、水压机械性能。一般采用调质处理。制作叶片、水压机阀、结构架、螺栓、螺帽等。阀、结构架、螺栓、螺帽等。3Cr133Cr13、4Cr134Cr1

37、3钢钢,采用淬火、低温回火处理。采用淬火、低温回火处理。制作具有较高硬度和耐磨性的医疗工具、量具、制作具有较高硬度和耐磨性的医疗工具、量具、滚珠轴承等。滚珠轴承等。7.3 7.3 耐腐蚀构件用钢耐腐蚀构件用钢 第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materials MAT,SWJTU教程首页医用医用镊子镊子 铁素体钢铁素体钢 1Cr171Cr17、1Cr17Ti1Cr17Ti等，耐蚀性比等，耐蚀性比Cr13Cr13型钢更好。型钢更好。这类钢在退火或正火状态下使用，强度较低、塑性这类钢在退火或正火状态下使用，强度较低、塑性很好，可用形

38、变强化提高强度。很好，可用形变强化提高强度。用作耐蚀性要求很高而强度要求不高的构件，用作耐蚀性要求很高而强度要求不高的构件，例如化工设备、容器和管道等。例如化工设备、容器和管道等。7.3 7.3 耐腐蚀构件用钢耐腐蚀构件用钢 第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materials MAT,SWJTU教程首页铁素体型不锈钢的用途铁素体型不锈钢的用途硝酸生产装置硝酸生产装置合成氨生产装置合成氨生产装置 奥氏体钢奥氏体钢 Cr18Ni9Cr18Ni9型型（即（即18-818-8型型不锈钢）不锈钢）,耐蚀性很好。耐蚀性很好。这类钢强度、硬度

39、低，无磁性这类钢强度、硬度低，无磁性,塑性、韧性和耐塑性、韧性和耐蚀性均较蚀性均较Cr13Cr13型不锈钢更好。型不锈钢更好。一般利用形变强化提高强度，其形变强化能一般利用形变强化提高强度，其形变强化能力比铁素体型不锈钢要强。可采用固溶处理进一力比铁素体型不锈钢要强。可采用固溶处理进一步提高奥氏体型不锈钢的耐蚀性。步提高奥氏体型不锈钢的耐蚀性。制作化工设备零件、输送管道、抗磁仪表、制作化工设备零件、输送管道、抗磁仪表、医疗器械等。医疗器械等。热处理工艺是热处理工艺是固溶处理或固溶处理固溶处理或固溶处理+稳定化处稳定化处理理（含（含TiTi、NbNb的钢）。的钢）。7.3 7.3 耐腐蚀构件用钢

40、耐腐蚀构件用钢 第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materials MAT,SWJTU教程首页大型化工储罐大型化工储罐(304)(304)管板换热器管板换热器(304)奥氏体和铁素体双相钢奥氏体和铁素体双相钢 典型钢号典型钢号0Cr26Ni5Mo2 0Cr26Ni5Mo2 等。等。这类钢是在这类钢是在18-818-8型钢的基础上，提高型钢的基础上，提高铬含量或加入其它铁素体形成元素，强度、铬含量或加入其它铁素体形成元素，强度、韧性和焊接性能较好，而且节约韧性和焊接性能较好，而且节约NiNi，因此，因此得到了广泛的应用。得到了广泛

41、的应用。7.3 7.3 耐腐蚀构件用钢耐腐蚀构件用钢 第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materials MAT,SWJTU教程首页7.3.3 7.3.3 耐蚀、耐磨、耐热铸铁和铸钢耐蚀、耐磨、耐热铸铁和铸钢 这类材料大量用于制造阀门、泵、风机、压这类材料大量用于制造阀门、泵、风机、压缩机的过流部件及壳体、支座等构件。缩机的过流部件及壳体、支座等构件。（1 1）耐蚀铸铁）耐蚀铸铁 耐蚀铸铁主要用于化工部件，如阀门、管道、耐蚀铸铁主要用于化工部件，如阀门、管道、泵、容器等。泵、容器等。普通铸铁的耐蚀性差，因为组织中的石墨和普通铸铁

42、的耐蚀性差，因为组织中的石墨和渗碳体促进铁素体腐蚀。加入渗碳体促进铁素体腐蚀。加入SiSi、CrCr、AlAl、MoMo、CuCu、NiNi等合金元素形成保护膜，或使基体电极电等合金元素形成保护膜，或使基体电极电位升高，可以提高铸铁的耐蚀性能。位升高，可以提高铸铁的耐蚀性能。常用耐蚀铸铁有高硅、高硅钼、高铝、高铬常用耐蚀铸铁有高硅、高硅钼、高铝、高铬等耐蚀铸铁。等耐蚀铸铁。7.3 7.3 耐腐蚀构件用钢耐腐蚀构件用钢 第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用 （1 1）耐蚀铸铁）耐蚀铸铁 高硅铸铁高硅铸铁 最常用的高硅铸铁中的硅含量为最常用的高硅铸铁中的硅含量为14%-16%14%-16%。

43、高硅铸铁在大多数腐蚀介质中均具有优良的高硅铸铁在大多数腐蚀介质中均具有优良的耐腐蚀性能，如在醋酸、磷酸、硫酸、铬酸以及耐腐蚀性能，如在醋酸、磷酸、硫酸、铬酸以及温度不高的盐酸中的耐腐蚀性能都很好。温度不高的盐酸中的耐腐蚀性能都很好。主要用于多种强腐蚀条件下的泵、阀、管道、主要用于多种强腐蚀条件下的泵、阀、管道、用浓缩法生产浓硝酸的浓缩塔的塔体、一些电化用浓缩法生产浓硝酸的浓缩塔的塔体、一些电化学保护工程中所使用的电极等。学保护工程中所使用的电极等。7.3 7.3 耐腐蚀构件用钢耐腐蚀构件用钢 第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Ma

44、terials MAT,SWJTU教程首页 （1 1）耐蚀铸铁）耐蚀铸铁 其他耐蚀铸铁其他耐蚀铸铁 铝铸铁用于碳酸氢铵母液、碳酸氢钠、碳酸铝铸铁用于碳酸氢铵母液、碳酸氢钠、碳酸钠、氨化铵等腐蚀介质中用的泵、阀等零件。钠、氨化铵等腐蚀介质中用的泵、阀等零件。高铬铸铁主要用作泵件、阀座、阀芯、阀体、高铬铸铁主要用作泵件、阀座、阀芯、阀体、压圈、离心机的耙齿等零件。压圈、离心机的耙齿等零件。这些铸铁在中国应用尚不广泛。这些铸铁在中国应用尚不广泛。7.3 7.3 耐腐蚀构件用钢耐腐蚀构件用钢 第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materi

45、als MAT,SWJTU教程首页 （2 2）耐磨铸铁）耐磨铸铁 在磨粒磨损条件下工作的铸铁应具有高而均在磨粒磨损条件下工作的铸铁应具有高而均匀的硬度。白口铸铁就属这类耐磨铸铁。但白口匀的硬度。白口铸铁就属这类耐磨铸铁。但白口铸铁脆性较大，不能承受冲击载荷，生产中采用铸铁脆性较大，不能承受冲击载荷，生产中采用激冷的办法来获得激冷铸铁。激冷的办法来获得激冷铸铁。用金属型铸造铸件的耐磨表面，其它部位采用金属型铸造铸件的耐磨表面，其它部位采用砂型。调整铁水化学成分，高碳低硅，保证白用砂型。调整铁水化学成分，高碳低硅，保证白口层的深度。心部为灰口铸铁组织，有一定的强口层的深度。心部为灰口铸铁组织，有一

46、定的强度。应用于轧辊和车轮等的铸造生产度。应用于轧辊和车轮等的铸造生产。7.3 7.3 耐腐蚀构件用钢耐腐蚀构件用钢 第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materials MAT,SWJTU教程首页 (3)(3)耐热铸铁耐热铸铁 高温下工作的铸铁，如炉底板、换热器、坩高温下工作的铸铁，如炉底板、换热器、坩埚、热处理炉内的运输链条等，必须使用耐热铸埚、热处理炉内的运输链条等，必须使用耐热铸铁。铁。加入加入AlAl、SiSi、CrCr等元素，铸件表面形成致密等元素，铸件表面形成致密的氧化膜，阻碍继续氧化；提高铸铁的临界温度，的氧化膜，

47、阻碍继续氧化；提高铸铁的临界温度，使基体变为单相铁素体，不发生石墨化过程，改使基体变为单相铁素体，不发生石墨化过程，改善铸铁的耐热性。善铸铁的耐热性。球墨铸铁中，石墨为孤立分布，互不相连，球墨铸铁中，石墨为孤立分布，互不相连，不形成气体渗入通道，故其耐热性更好。不形成气体渗入通道，故其耐热性更好。7.3 7.3 耐腐蚀构件用钢耐腐蚀构件用钢 第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materials MAT,SWJTU教程首页 （4 4）铸钢）铸钢 主要用于制造过程机械承压较高的壳体，如主要用于制造过程机械承压较高的壳体，如高压压缩机的

48、机壳、塑料螺杆挤出机的机筒、橡高压压缩机的机壳、塑料螺杆挤出机的机筒、橡胶密炼机的转子与机壳，以及大型重载齿轮等形胶密炼机的转子与机壳，以及大型重载齿轮等形状复杂而其承载能力与综合性能要求又较高的构状复杂而其承载能力与综合性能要求又较高的构件。件。7.3 7.3 耐腐蚀构件用钢耐腐蚀构件用钢 第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materials MAT,SWJTU教程首页 7.4.1 7.4.1 回转件用钢回转件用钢 （1）轴类）轴类轴类零件的工况分析轴类零件的工况分析轴可以轴可以承受各种类型的载荷承受各种类型的载荷，且回转运动的

49、，且回转运动的轴受轴受交变应力交变应力作用；一些部位有作用；一些部位有摩擦磨损；摩擦磨损；会受会受到到过载过载和和冲击载荷冲击载荷作用。作用。最常见的失效形式是最常见的失效形式是疲劳断裂疲劳断裂，还有，还有表面过表面过度磨损、过量弯曲变形或扭转变形度磨损、过量弯曲变形或扭转变形等失效形式。等失效形式。7.4 7.4 零部件用钢零部件用钢 第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materials MAT,SWJTU教程首页 7.4.1 7.4.1 回转件用钢回转件用钢 （1）轴类）轴类轴类零件对材料性能的要求轴类零件对材料性能的要求a.

50、具有具有高的强度高的强度，足够的刚度足够的刚度及及良好的韧性良好的韧性，防止断裂及过量变形；防止断裂及过量变形；b.具有具有高的疲劳极限高的疲劳极限，防止疲劳断裂；，防止疲劳断裂；c.有相对运动的产生摩擦部位，具有有相对运动的产生摩擦部位，具有较高硬较高硬度和耐磨性度和耐磨性；d.具有具有一定淬透性一定淬透性，保证淬硬层深度。，保证淬硬层深度。7.4 7.4 零部件用钢零部件用钢 第第7章章黑色金属及其选用黑色金属及其选用结束放映下一页上一页 本章首页 Engineering Materials MAT,SWJTU教程首页 7.4.1 7.4.1 回转件用钢回转件用钢 （1）轴类）轴类轴类零件