第三章設備材料及第1頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月GMP的要求凡是水、氣系統(tǒng)中的管路、管件、過濾器、噴咀等都應采用優(yōu)質奧氏不銹鋼材料。選用其它材料必須耐腐蝕、不生銹。第2頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月設備材料通常設備材料可分為金屬材料和非金屬材料金屬材料有碳鋼、鑄鐵、不銹鋼、鋁、鉛和銅等。具有良好的物理和機械性能，且傳熱傳質優(yōu)良非金屬材料來源廣泛，如聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PV）、聚四氟乙烯（PTF）等。具有價格低廉，易于生產(chǎn)等優(yōu)點，且耐腐蝕性能好第3頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月材料的性能材料的性能包括力學性能物理性能化學性能加工工藝性能第4頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月力學性能力學性能：是指材料在外力作用下抵抗變形或破壞的能力，有強度、硬度、彈性、塑性、韌性等這些性能是進行設備材料選擇及計算時決定許用應力的依據(jù)材料在常溫、靜載作用下的宏觀力學性能。是確定各種工程設計參數(shù)的主要依據(jù)。這些力學性能均需用標準試樣在材料試驗機上按照規(guī)定的試驗方法和程序測定，并可同時測定材料的應力-應變曲線。第5頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月材料強度材料強度是指材料抵抗外加載荷而不致失效破壞的能力。不破壞的要求，稱為強度要求。作用形式分為，抵抗外力的靜強度，抵抗沖擊外力的沖擊強度，抵抗交變外力的疲勞強度常溫強度、高溫強度、低溫強度常溫條件下的屈服強度和抗拉強度第6頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月屈服所謂屈服，是指達到一定的變形應力之后，金屬開始從彈性狀態(tài)非均勻的向塑性狀態(tài)過度，它標志著宏觀塑性變形的開始。材料的變形分為彈性變形（外力撤銷后可以恢復原來形狀）和塑性變形（外力撤銷后不能恢復原來形狀，形狀發(fā)生變化，伸長或縮短）第7頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月屈服強度當應力超過彈性極限后，進入屈服階段后，變形增加較快，此時除了產(chǎn)生彈性變形外，還產(chǎn)生部分塑性變形。當應力達到B點后，塑性應變急劇增加，應力應變出現(xiàn)微小波動，這種現(xiàn)象稱為屈服。這一階段的最大、最小應力分別稱為上屈服點和下屈服點。第8頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月屈服強度屈服強度：材料抵抗開始產(chǎn)生大量塑性變形的應力抗拉強度：材料抵抗外力而不致斷裂的最大應力屈強比：屈服強度與抗拉強度的比值屈強比小的材料制造的零件，具有高的安全可靠性，在超載的情況下塑性變形使金屬的強度增高，不會立刻斷裂；太低材料利用率過低。第9頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月屈服強度有些鋼材(如高碳鋼)無明顯的屈服現(xiàn)象，通常以發(fā)生微量的塑性變形(0.2％)時的應力作為該鋼材的屈服強度，稱為條件屈服強度（yieldstrength）第10頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月蠕變現(xiàn)象蠕變現(xiàn)象：材料長期在不變的溫度和不變的應力作用下，發(fā)生緩慢的塑性變形的現(xiàn)象疲勞破壞：指金屬材料在小于屈服強度極限的循環(huán)荷載長期作用下發(fā)生破壞的現(xiàn)象靜荷載：指不隨時間變化的荷載。如設備自重，構件本身自重靜荷載下的斷裂與疲勞破壞不同，前者有一外塑性變形的過程，后者沒有，所以更具破壞性第11頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月硬度硬度：材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力稱為硬度。固體對外界物體入侵的局部抵抗能力，是比較各種材料軟硬的指標。由于規(guī)定了不同的測試方法，所以有不同的硬度標準硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一項重要的性能指標，它既可理解為是材料抵抗彈性變形、塑性變形或破壞的能力，也可表述為材料抵抗殘余變形和反破壞的能力第12頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月硬度試驗鋼鐵硬度的最普通方法是用銼刀在工件邊緣上銼擦,由其表面所呈現(xiàn)的擦痕深淺以判定其硬度的高低?，F(xiàn)代試驗硬度常用的方法。常用的硬度測定方法有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度等測試方法第13頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月硬度布氏硬度以HB[N(kgf/mm2)]表示（HBS\HBW）（參照GB/T231－1984），生產(chǎn)中常用布氏硬度法測定經(jīng)退火、正火和調質的鋼件，以及鑄鐵、有色金屬、低合金結構鋼等毛胚或半成品的硬度。洛氏硬度可分為HRA、HRB、HRC、HRD四種，它們的測量范圍和應用范圍也不同。一般生產(chǎn)中HRC用得最多。壓痕較小，可測較薄的材料和硬的材料和成品件的硬度。維氏硬度以HV表示（參照GB/T4340-1999），測量極薄試樣。第14頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月塑性(plastic)塑性：指材料受力時。當應力超過屈服點后，能產(chǎn)生顯著變形而不即行斷裂的性質。利用金屬材料的塑性性質加工，使之具有所需形狀的過程。金屬材料經(jīng)成形過程后，其組織、性能獲得改善和提高。凡受交變載荷作用或受力條件惡劣的構件，一般都要通過塑性成形過程，才能達到使用要求。第15頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月塑性塑性成形是無切屑成形方法，因而能使工件獲得良好的流線形狀及合理的材料利用率。用塑性成形方法可使工件尺寸達到較高精度，具有很高的生產(chǎn)效率。塑性成形分冷成形、溫成形和熱成形。溫成形要考慮溫度對材料性質的影響，熱成形還要考慮材料的蠕變效應。第16頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月沖擊韌性沖擊韌性（沖擊值）ak工程上常用一次擺錘沖擊彎曲試驗來測定材料抵抗沖擊載荷的能力，即測定沖擊載荷試樣被折斷而消耗的沖擊功Ak，單位為焦耳（J）。而用試樣缺口處的截面積F去除Ak，可得到材料的沖擊韌度（沖擊值）指標，即ak=Ak/F，其單位為kJ/m2或J/cm2。因此，沖擊韌度ak表示材料在沖擊載荷作用下抵抗變形和斷裂的能力。ak值的大小表示材料的韌性好壞。第17頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月沖擊韌性材料的ak值隨溫度的降低而減小，且在某一溫度范圍內(nèi)，ak值發(fā)生急劇降低，這種現(xiàn)象稱為冷脆，此溫度范圍稱為“韌脆轉變溫度（Tk）”。第18頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月韌性（toughness）

韌性：指材料在外加動荷載突然襲擊時的一種及時并迅速塑性變形的能力韌性高的材料均具有好的塑性指標，但塑性指標高的材料，卻不一定具有好的韌性。在靜載下能夠緩慢變形的材料，在動載下不一定能迅速地塑性變形第19頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月物理性能金屬材料的物理性能有密度、熔點、比熱容、熱導率、線膨脹系數(shù)、導電性、磁性、彈性模量、泊松比第20頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月比熱容比熱容(specificheatcapacity)又稱比熱容量，簡稱比熱(specificheat)，是單位質量物質的熱容量，即使單位質量物體改變單位溫度時的吸收或釋放的內(nèi)能。通常用符號c表示。比熱容的主單位為J/(kg·K)，讀作“焦[耳]每千克開”。物質的比熱容與所進行的過程有關。在工程應用上常用的有定壓比熱容Cp、定容比熱容Cv和飽和狀態(tài)比熱容三種第21頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月熱導率或稱“導熱系數(shù)”。是物質導熱能力的量度。符號為λ或K。其定義為：在物體內(nèi)部垂直于導熱方向取兩個相距1米，面積為1米2的平行平面，若兩個平面的溫度相差1K，則在1秒內(nèi)從一個平面?zhèn)鲗е亮硪粋€平面的熱量就規(guī)定為該物質的熱導率其單位為瓦特·米-1·開-1（W·m-1·K-1）如沒有熱能損失，對于一個對邊平行的塊形材料，則有

E/t=λA（T2-T1）/ι式中E是在時間t內(nèi)所傳遞的能量，A為截面積，ι為長度，T2和T1分別為兩個截面的溫度。第22頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月線膨脹系數(shù)線膨脹系數(shù)溫度每變化1度材料長度變化的百分率。亦稱線脹系數(shù)。固體物質的溫度每改變1攝氏度時，其長度的變化和它在O℃時長度之比，叫做“線膨脹系數(shù)”。單位為1/開。符號為αl。其定義式是由于物質的不同，線膨脹系數(shù)亦不相同，其數(shù)值也與實際溫度和確定長度1時所選定的參考溫度有關，但由于固體的線膨脹系數(shù)變化不大，通?？梢院雎裕鴮當作與溫度無關的常數(shù)第23頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月導電性導電性（electricconductivity）金屬傳導電流的能力叫做導電性。各種金屬的導電性各不相同，通常銀的導電性最好，其次是銅和鋁。電導率的物理意義是表示物質導電的性能。電導率越大則導電性能越強，反之越小。電導是電阻的倒數(shù)，電導率是電阻率的倒數(shù)。σ=1/ρ電導率的單位是西門子/米（S/m），其它單位有：s/cm，μs/cm。1S/m=0.01s/cm=10000μs/cm。第24頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月磁性磁性是物質放在不均勻的磁場中會受到磁力的作用。在相同的不均勻磁場中，由單位質量的物質所受到的磁力方向和強度，來確定物質磁性的強弱。因為任何物質都具有磁性，所以任何物質在不均勻磁場中都會受到磁力的作用。物質的磁性可以分為抗磁性、順磁性、鐵磁性、反鐵磁性和亞鐵磁性。第25頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月彈性模量材料在彈性變形階段，其應力和應變成正比例關系（即符合胡克定律），其比例系數(shù)稱為彈性模量。彈性模量的單位是達因每平方厘米,或牛/米2表示

。彈性模量E是指材料在外力作用下產(chǎn)生單位彈性變形所需要的應力。它是反映材料抵抗彈性變形能力的指標，相當于普通彈簧中的剛度。第26頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月彈性模量對一根細桿施加一個拉力F，這個拉力除以桿的截面積S，稱為“線應力”，桿的伸長量dL除以原長L，稱為“線應變”。線應力除以線應變就等于楊氏模量E=(F/S)/(dL/L)對一塊彈性體施加一個側向的力f（通常是摩擦力），彈性體會由方形變成菱形，這個形變的角度a稱為“剪切應變”，相應的力f除以受力面積S稱為“剪切應力”。剪切應力除以剪切應變就等于剪切模量G=(f/S)/a對彈性體施加一個整體的壓強p，這個壓強稱為“體積應力”，彈性體的體積減少量(-dV)除以原來的體積V稱為“體積應變”，體積應力除以體積應變就等于體積模量:K=P/(-dV/V)第27頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月泊松比法國數(shù)學家SimeomDenisPoisson為名定義為材料受拉伸或壓縮力時，材料會發(fā)生變形，橫向應變與縱向應變之比值稱為泊松比Poisson'sratio是一無量綱的物理量。剪切模量G、楊氏模量E和泊松比ν三個量中只有兩個是獨立的，它們之間存在以下關系：第28頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月泊松比空氣的泊松比為0，水的泊松比為0.5，中間的可以推出名

稱

彈性模量E

切變模量G

泊松比ν

GPa

GPa

─────────────────────────

鎳鉻鋼

206

79.38

0.25-0.30

合金鋼

206

79.38

0.25-0.30

碳鋼

196-206

79

0.24-0.28

鑄鋼

172-202

0.3

球墨鑄鐵

140-154

73-76

0.23-0.27

灰鑄鐵

113-157

44

0.23-0.27

白口鑄鐵

113-157

44

0.23-0.27

第29頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月化學性能化學性能是指材料在所處介質中的化學穩(wěn)定性，即材料是否會與周圍介質發(fā)生化學或電化學作用引起腐蝕金屬的化學性能指標主要有耐腐蝕性和抗氧化性第30頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月耐腐蝕性耐腐蝕性是指金屬材料抵抗周圍介質(大氣、水蒸氣、有害氣體、酸、堿、鹽等)腐蝕作用的能力。金屬的耐腐蝕性與許多因素有關，如金屬的化學成分、加工性質、熱處理條件、組織狀態(tài)以及介質和溫度等第31頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月耐腐蝕性化學腐蝕是金屬與周圍介質直接起化學作用的結果。它包括氣體腐蝕和金屬在非電解質中的腐蝕兩種形式。其特點是：腐蝕過程不產(chǎn)生電流；且腐蝕產(chǎn)物沉積在金屬表面電化學腐蝕是金屬與酸、堿、鹽等電解質溶液接觸時發(fā)生作用而引起的腐蝕，稱為電化學腐蝕。它的特點是腐蝕過程中有電流產(chǎn)生，其腐蝕產(chǎn)物(鐵銹)不覆蓋在作為陽極的金屬表面上，而是在距離陽極金屬的一定距離處第32頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月耐腐蝕性一般腐蝕：是均勻地分布在整個金屬內(nèi)外表面上，使截面不斷減小，最終使受力件破壞晶間腐蝕：在金屬內(nèi)部沿晶粒邊緣進行.通常不引起金屬外形的任何變化，往往使設備或機件突然破壞點腐蝕：在金屬表面不大的區(qū)域內(nèi).并迅速向深處發(fā)展，最后穿透金屬，是一種危害較大的腐蝕破壞第33頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月抗氧化性金屬材料在室溫或高溫下抵抗氧化的能力。金屬的氧化過程實際上是屬于化學腐蝕的一種形式。它可直接用一定時間內(nèi)，金屬表面經(jīng)腐蝕之后重量損失的大小，即用金屬減重的速度表示熱穩(wěn)定性：金屬材料的耐腐蝕性和抗氧化性的總稱。金屬材料在高溫下的化學穩(wěn)定性第34頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月加工工藝性能指金屬材料可鑄造性能（可鑄性）、可鍛造性能（可鍛性）、可焊性（焊接性）和可切削加工性能這些性能直接影響到設備和零部件的制造工藝方法和質量第35頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月可鑄性可鑄性：指液體金屬的流動性和凝固過程中的收縮和偏析傾向偏析：合金凝固時化學成分的不均勻析出合金鋼和高碳鋼比低碳鋼的偏析傾向大，鑄造后要用熱處理的辦法消除偏析。第36頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月可鍛性指金屬承受壓力加工（鍛造）而變形的能力，塑性好的材料，鍛壓所需的外力小，可鍛性好低碳鋼的可鍛性比中碳及高碳鋼好，碳鋼比合金鋼可鍛性好，鑄鐵是脆性材料，不能進行鍛壓加工第37頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月焊接性指能用焊接方法使兩塊金屬牢固地連接，且不發(fā)生裂紋，具有與母體材料相當?shù)幕蚋叩膹姸?，這種能熔焊的性能稱為焊接性第38頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月可切銷加工性指金屬易于切削。切銷性能好的材料刀具壽命長，切銷易于折斷脫落，灰鑄鐵（HT150、HT200）、碳鋼都具有較好的切割性不銹鋼的切削加工性比中碳鋼差得多。以普通45號鋼的切削加工性作為100%，奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti的相對切削加工性為40%；鐵素體不銹鋼1Cr28為48%；馬氏體不銹鋼2Cr13為55%。其中，以奧氏體和奧氏體+鐵素體不銹鋼的切削加工性最差。第39頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月黑色金屬材料黑色金屬材料主要指鐵和鋼，多數(shù)化工機械設備是用鑄鐵和碳鋼制成的。黑色金屬材料是鐵和以鐵為基的合金（鋼、鑄鐵和鐵合金）。黑色金屬又稱鋼鐵材料，包括含鐵90％以上的工業(yè)純鐵，含碳2％～4％的鑄鐵，含碳小于2％的碳鋼，以及各種用途的結構鋼、不銹鋼、耐熱鋼、高溫合金、精密合金等。廣義的黑色金屬還包括鉻、錳及其合金。第40頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月碳鋼主要指力學性能取決于鋼中的碳含量，而一般不添加大量的合金元素的鋼，有時也稱為普碳鋼或碳素鋼。碳鋼也叫碳素鋼，指含炭量WC小于2%的鐵碳合金。碳鋼除含碳外一般還含有少量的硅、錳、硫、磷。

第41頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月碳鋼的分類按用途可以把碳鋼分為碳素結構鋼、碳素工具鋼和易切削結構鋼三類，碳素結構鋼又分為建筑結構鋼和機器制造結構鋼兩種；按冶煉方法可分為平爐鋼、轉爐鋼和電爐鋼；按脫氧方法可分為沸騰鋼（F）、鎮(zhèn)靜鋼（Z）、半鎮(zhèn)靜鋼（b）和特殊鎮(zhèn)靜鋼（TZ）；按含碳量可以把碳鋼分為低碳鋼（WC≤0.25%）,中碳鋼（WC0.25%—0.6%）和高碳鋼（WC>0.6%）；按磷、硫含量可以把碳素鋼分為普通碳素鋼（含磷、硫較高）、優(yōu)質碳素鋼（含磷、硫較低）和高級優(yōu)質鋼（含磷、硫更低）和特級優(yōu)質鋼。一般碳鋼中含碳量較高則硬度越大，強度也越高，但塑性較低第42頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月普通碳素鋼普通碳素鋼是普通碳素結構鋼的簡稱，按其屈服強度等級分為五種牌號，鋼結構常用的牌號為Q235鋼。鋼的牌號由代表屈服點的字母、屈服點數(shù)值、質量等級符號、脫氧方法符號等四個部分按順序組成。如Q235AF，其中“Q‘，是鋼材屈服點“屈”字漢語拼音的首位字母；"235"為該牌號鋼的屈服點數(shù)值，表明該鋼材的屈服強度為“235N/MM"‘;"A‘’為鋼材的質量等級符號，共分為A,B,C,D四個等級；"A"級為最低等級，"D"級為最高等級；"F"是沸騰鋼“沸”字漢語拼音的首位字母，表明該鋼材為沸騰鋼。第43頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月普通碳素鋼鋼材牌號尾部若標明“B"字母，則表明該鋼材為半鎮(zhèn)靜鋼，“B”為半鎮(zhèn)靜鋼“半”字漢語拼音的首位字母；“Z”字母是鎮(zhèn)靜鋼“鎮(zhèn)”字漢語拼音的首位字母，代表鎮(zhèn)靜鋼；“TZ”字母是特殊鎮(zhèn)靜鋼“特鎮(zhèn)”兩字漢語拼音的首位字母，代表特殊鎮(zhèn)靜鋼。在鋼的牌號組成表示方法中，“Z”與“TZ”符號予以省略，"F"、“B"、“Z”和“TZ”四種符號表明鋼錠澆鑄時的脫氧程度。第44頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月普通碳素鋼鎮(zhèn)靜鋼是用鋁、硅等充分脫氧的鋼，澆鑄時放出氣體少，質量好，但價格貴。沸騰鋼是用錳鐵脫氧，由于脫氧不充分，澆鑄時在鋼錠中有沸騰現(xiàn)象，質量不夠均勻，但生產(chǎn)率較高。介于鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼之間的是半鎮(zhèn)靜鋼。第45頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月普通碳素鋼普通碳素鋼有以下五個鋼種：Q195、Q215、Q235、Q255及Q275Q235A具有良好的塑性、韌性和加工工藝性，價格便宜，在化工設備制造中應用廣泛，其棒材和型鋼用作螺栓、螺母、支架、墊片、軸套等零部件，還可制作閥門和管件第46頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月優(yōu)質碳素鋼優(yōu)質碳素鋼：含硫、磷有害雜質少，冶煉工藝嚴格，鋼材組織均勻，有面質量高，同時其化學成分和力學性能均能得到保證。優(yōu)質碳鋼的編號僅用兩位數(shù)字表示，標示鋼中平均含碳量的萬分之幾。如45號鋼，表示鋼中的含碳量平均為0.45%（0.42～0.50%），錳含量優(yōu)質非合金鋼，應將錳元素標出，如45Mn第47頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月優(yōu)質碳素鋼根據(jù)含碳量不同，分為優(yōu)質低碳鋼（含碳量小于0.25%），如08、10、15、20、25，強度較低，塑性好，焊接性能好，用于生產(chǎn)設備殼體和法蘭優(yōu)質中碳鋼（含碳量在0.3～0.6%），如30、35、40、45，強度較高，韌性好，焊接性能差，用于生產(chǎn)螺栓和螺母優(yōu)質高碳鋼（含碳量大于0.6%），如60、65、70、80，強度與硬度高，用于生產(chǎn)彈簧第48頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月高級優(yōu)質綱高級優(yōu)質鋼中比優(yōu)質鋼中含硫、磷還少（均小于0.03%），它的鋼號表示方法是優(yōu)質鋼號后加一個A，如20A第49頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月碳鋼的品種和規(guī)格碳鋼的品種有鋼板、鋼管、型鋼、鑄鋼和鍛鋼第50頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鋼板鋼板分為薄鋼板和厚鋼板兩大類薄鋼板厚度有0.2～4mm的冷軋與熱軋兩種，厚鋼板是熱軋壓力容器主要用熱軋厚鋼板制造。依據(jù)鋼板厚度的不同，厚度間隔也不同。鋼板厚度在4～6mm時，其厚度間隔為0.5mm；厚度6～30mm，厚度間隔為1mm；厚度在30～60mm時，厚度間隔為2mm第51頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鋼板化工容器用鋼板壓力31.4Mpa，工作溫度-20～450℃，也有低于-20℃的鋼板厚度6～100mm，最小寬度600mm,最小長度1200mm第52頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鋼管鋼管分為有縫鋼管和無縫鋼管兩類無縫鋼管分為冷軋和熱軋兩種，冷軋無縫鋼管外徑和壁厚尺寸精度均較熱軋為高有縫鋼管分鍍鋅（白鐵管）和不鍍鋅（黑鐵管）兩種第53頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鋼管公稱直徑A(mm）公稱直徑B,（英寸）外徑（mm)內(nèi)徑（mm)厚度（mm)81/413.89.22.3103/817.312.72.3151/221.716.12.8203/427.221.62.825134.027.63.23211/442.735.73.54011/248.641.63.550260.552.93.86521/276.367.94.280389.180.74.29031/2101.693.24.21004114.3105.34.51255139.8130.84.51506165.2155.25.01757190.7180.15.32008216.3204.75.8第54頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鋼管鋼管每米的理論重量（鋼的密度為7.85kg/dm3）計算公式：

W=0.02466（D-S）S

式中：W--鋼管每米理論重量，kg/m；

D--鋼管的公稱外徑，mm；

S--鋼管的公稱壁厚，mm。

第55頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月型鋼簡單斷面型鋼方鋼熱軋方鋼、冷拉方鋼；圓鋼熱軋圓鋼、鍛制圓鋼、冷拉圓鋼線材；扁鋼；彈簧扁鋼；角鋼等邊角鋼、不等邊角鋼；三角鋼六角鋼；弓形鋼；橢圓鋼第56頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月型鋼復雜斷面型鋼工字鋼普通工字鋼、輕型工字鋼槽鋼熱軋槽鋼（普通槽鋼、輕型槽鋼）、彎曲槽鋼H型鋼（又稱寬腿工字鋼）鋼軌重軌、輕軌、起重機鋼軌、其他專用鋼軌窗框鋼鋼板樁彎曲型鋼冷彎型鋼、熱彎型鋼第57頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月槽鋼槽鋼是截面為凹槽形的長條鋼材。其規(guī)格表示方法，如120*53*5，表示腰高為120毫米，腿寬為53毫米的槽鋼，腰厚為5毫米的槽鋼，或稱12#槽鋼第58頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月工字鋼工字鋼也稱鋼梁，是截面為工字形的長條鋼材。其規(guī)格以腰高(h)*腿寬(b)*腰厚(d)的毫數(shù)表示，如“工160*88*6”，即表示腰高為160毫米，腿寬為88毫米，腰厚為6毫米的工字鋼。工字鋼的規(guī)格也可用型號表示，型號表示腰高的厘米數(shù)，如工16#。第59頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月角鋼角鋼俗稱角鐵、是兩邊互相垂直成角形的長條鋼材角鋼可按結構的不同需要組成各種不同的受力構件，也可作構件之間的連接件。廣泛地用于各種建筑結構和工程結構，如房梁、橋梁、輸電塔、起重運輸機械、船舶、工業(yè)爐、反應塔、容器架以及倉庫貨架等第60頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月角鋼角鋼的規(guī)格用邊長和邊厚的尺寸表示。目前國產(chǎn)角鋼規(guī)格為２～２０號，以邊長的厘米數(shù)為號數(shù)，同一號角鋼常有２～７種不同的邊厚。進口角鋼標明兩邊的實際尺寸及邊厚并注明相關標準。一般邊長１２.５cｍ以上的為大型角鋼，１２.５cｍ～５cｍ之間的為中型角鋼，邊長５cｍ以下的為小型角鋼。30毫米、邊厚為3毫米的等邊角鋼。型號是邊寬的厘米數(shù)，如∠3#。每米重量=0.00785*（邊寬+邊寬-邊厚）*邊厚4#4031.852表示的含義是4號角鋼，邊寬

40mm。邊厚3mm、每料第61頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鑄鋼用以澆注鑄件的鋼。鑄造合金的一種。鑄鋼分為鑄造碳鋼、鑄造低合金鋼和鑄造特種鋼3類第62頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鑄造碳鋼鑄造碳鋼。以碳為主要合金元素并含有少量其他元素的鑄鋼。含碳小于0.2％的為鑄造低碳鋼，含碳0.2％～0.5％的為鑄造中碳鋼，含碳大于0.5％的為鑄造高碳鋼。隨著含碳量的增加，鑄造碳鋼的強度增大，硬度提高。鑄造碳鋼具有較高的強度、塑性和韌性，成本較低，用于制造閥門、泵殼等第63頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鑄造碳鋼一般工程用鑄造碳鋼的牌號和化學成分牌

號元素最高含量(質量分數(shù))(％)C①SiMn①SP殘余元素⑦NiCrCuMoVZG200-400O.200.50O.800.04O.300.350.300.20O.05ZG230-450O.300.500.90O.04O.30O.350.300.20O.05ZG270-500O.40ZG310-570O.500.60ZC340-6400.60第64頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鑄造碳鋼一般工程用鑄造碳鋼的力學性能牌

號屈服點ós或屈服強度óO.2／MPa抗拉強度ób／MPa伸長率δ(％)按合同規(guī)定斷面收縮率Ψ(％)沖擊吸收功AK／J沖擊韌度aK／(J／cm2)≥ZG200-40020040025403060ZG230-45023045022322545ZG270-50027050018252235ZG310-57031057015211530ZG340-6403406401018lO20第65頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鑄造碳鋼牌

號主要特性應用舉例ZG200_400低碳鑄鋼，韌性及塑性均好，但強度和硬度較低，低溫沖擊韌度大，脆性轉變溫度低，導磁、導電性能良好，焊接性好，但鑄造性差

機座、電氣吸盤、變速箱體等受力不大，但要求韌性的零件ZG230-450

用于負荷不大、韌性較好的零件，如軸承蓋、底板、閥體、機座、側架、軋鋼機架、箱體、犁柱、砧座等ZG270-500中碳鑄鋼，有一定的韌性及塑性，強度和硬度較高，切削性良好，焊接性尚可，鑄造性能比低碳鋼好應用廣泛，用于制作飛輪、車輛車鉤、水壓機工作缸、機架、蒸氣錘氣缸、軸承座、連桿、箱體、曲拐ZG310-570用于重負荷零件、如聯(lián)軸器、大齒輪、缸體、氣缸、機架、制動輪、軸及輥子ZG340-640高碳鑄鋼，具有高強度、高硬度及高耐磨性，塑性韌性低，鑄造、焊接性均差，裂紋敏感性較大起重運輸機齒輪、聯(lián)軸器、齒輪、車輪、閥輪、叉頭第66頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鑄造低合金鋼鑄造低合金鋼主要包括錳系、鉻系和鎳系三個系列。這些系列鋼種是在鑄造碳鋼的成分基礎上進行合金化，并通過相就的熱處理，以獲得比鑄造鋼更高的常溫機械性能的。

第67頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鑄造低合金鋼錳系低合金鋼：以錳作為主要合金化元素，而以硅、鉬等作為輔助強化元素，構成錳鋼、錳硅鋼、錳硅鉻鋼和錳鉬鋼。鉻系低合金鋼：以鉻作為主要合金化元素，而以鉬、鎳等作輔助強化元素，構成鉻鋼，鉻鎳鋼。鎳系低合金鋼：以鎳作為主要合金化元素，而以鉻或與作輔化元素構成鎳鋼、鎳鉻鋼、鎳鉻鉬系鋼種。第68頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鑄造特種鋼為適應特殊需要而煉制的合金鑄鋼，品種繁多，通常含有一種或多種的高量合金元素，以獲得某種特殊性能。例如，含錳11％～14％的高錳鋼能耐沖擊磨損，多用于礦山機械、工程機械的耐磨零件；以鉻或鉻鎳為主要合金元素的各種不銹鋼，用于在有腐蝕或650℃以上高溫條件下工作的零件，如化工用閥體、泵、容器或大容量電站的汽輪機殼體等。第69頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鍛鋼鍛鋼是指采用鍛造方法而生產(chǎn)出來的各種鍛材和鍛件。是將整塊鋼材直接在熾熱狀態(tài)下煅打，使之成形。鍛鋼件的質量比鑄鋼件高，能承受非常大的沖擊力。塑性、韌性和其他方面的力學性能也都比鑄鋼件高，所以凡是一些重要的機器零件都采用鍛鋼件第70頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鍛鋼法蘭鍛鋼法蘭盤，執(zhí)行美標ANSIB16.5、德標DIN、日標JISB2220、B2210、英標BS4504等和國家標準。主要品種有：焊徑、搭接、承窩、活套、螺紋、盲板、平板等7個品種，1/2’’～80’’等30余種規(guī)格第71頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鑄鐵含碳量在2％以上的鐵碳合金。工業(yè)用鑄鐵一般含碳量為2％～4％。碳在鑄鐵中多以石墨形態(tài)存在，有時也以滲碳體形態(tài)存在。除碳外，鑄鐵中還含有1％～3％的硅，以及錳、磷、硫等元素。合金鑄鐵還含有鎳、鉻、鉬、鋁、銅、硼、釩等元素。碳、硅是影響鑄鐵顯微組織和性能的主要元素第72頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月灰口鑄鐵灰口鑄鐵。含碳量較高（2.7％～4.0％），碳主要以片狀石墨形態(tài)存在，斷口呈灰色，簡稱灰鐵。熔點低（1145～1250℃），凝固時收縮量小，抗壓強度和硬度接近碳素鋼，減震性好。用于制造機床床身、汽缸、箱體等結構件。第73頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵。由白口鑄鐵退火處理后獲得，石墨呈團絮狀分布，簡稱韌鐵。其組織性能均勻，耐磨損，有良好的塑性和韌性。用于制造形狀復雜、能承受強動載荷的零件。白口鑄鐵。碳、硅含量較低，碳主要以滲碳體形態(tài)存在，斷口呈銀白色。凝固時收縮大，易產(chǎn)生縮孔、裂紋。硬度高，脆性大，不能承受沖擊載荷。多用作可鍛鑄鐵的坯件和制作耐磨損的零部件第74頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月球墨鑄鐵球墨鑄鐵。將灰口鑄鐵鐵水經(jīng)球化處理后獲得，析出的石墨呈球狀，簡稱球鐵。比普通灰口鑄鐵有較高強度、較好韌性和塑性。用于制造內(nèi)燃機、汽車零部件及農(nóng)機具等第75頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月高硅鑄鐵高硅鑄鐵是往灰鑄鐵或球墨鑄鐵中加入一定量的合金元素硅等熔煉而成。是一種耐腐蝕性很好的材料，適用于除氫氟酸、苛性堿、亞硫酸鈉以外的各種強腐蝕介質。適用溫度為0℃～100℃，主要用于制作各種泵、塔、閥、反應鍋、冷卻器、儲槽、管件和管道等設備第76頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月高鎳鑄鐵一般作為焊條使用第77頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼：在常溫下具有奧氏體組織的不銹鋼。鋼中含Cr約18%、Ni8%~10%、C約0.1%時，具有穩(wěn)定的奧氏體組織。奧氏體鉻鎳不銹鋼包括著名的18Cr-8Ni鋼和在此基礎上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素發(fā)展起來的高Cr-Ni系列鋼。第78頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月奧氏體不銹鋼碳溶解到Υ鐵中形成的固溶體則稱奧氏體，它的溶碳能力較高，最高可達2%。奧氏體是鐵碳合金的高溫相。不銹鋼的耐蝕性主要來源于鉻。實驗證明，只有含鉻量超過12%時鋼的耐蝕性能才會大大提高第79頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月奧氏體不銹鋼鉻鎳不銹鋼具有氧化鉻薄膜，同時鎳能使鋼形成單一奧氏體組織而得到強化，使得在很多介質中比鉻不銹鋼更具耐蝕性濃度在65%以下，溫度低于70℃，濃度60%以下，溫度在100℃以下的硝酸苛性堿、硫酸鹽、硝酸鹽、硫化氫、酸酸等對于鹽酸，和含氯離子的溶液可發(fā)生晶間腐蝕的傾向，嚴重時可引起鋼板穿孔第80頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月奧氏體不銹鋼在鋼中加入與碳親和力比鉻更強的鈦、鈮等元素，而形成TiC、NbC等，將碳固定在化合物中，大大減少產(chǎn)生晶間腐蝕的傾向，如0Cr18Ni10Ti,0Cr18Ni11Nb，它們具有較高的抗晶間腐蝕能力減少不銹鋼中含碳量以防止產(chǎn)生晶間腐蝕，當鋼中的含碳量降低后，鉻的析出將減少，0Cr18Ni9，00Cr19Ni10第81頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月奧氏體不銹鋼不銹鋼種類

Grade化學成分in%ChemicalCompositionC

maxSi

maxMn

maxP

maxS

maxCr

maxMo

maxNi

maxSUSXM7

(302HQ)0,081,002,000,0450,03017,0-19,0

8,5-10,5SUS304

A20,081,002,000,0500,03017,0-20,0-8,0-13,0SUS316

A40,081,002,000,0500,03016,0-18,52,0-3,010,0-14,0SUS316L

A40,031,002,000,0500,03016,0-18,52,0-3,010,0-14,0第82頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月有色金屬鐵以外的金屬稱為非鐵金屬，也稱為有色金屬，常用的有鋁、銅、鉛、鈦有色金屬有很多優(yōu)越的特殊性能，包括導電性、導熱性、密度小、熔點高，有低溫韌性價格昂貴第83頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁及其合金純鋁的特點是密度小，為2.72g/cm3,導電、導熱性能好,化學性質很活潑,在空氣和水中有較好的耐蝕性，但不能耐酸、堿、鹽的腐蝕。鋁具有面心立方晶格，塑性好，強度不高。純鋁主要用來制作電線、電纜、散熱器及要求不銹耐蝕而強度要求不高的日用品或配制合金第84頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁及其合金純鋁加入合金元素，如Si、Cu、Mg、Mn等，制成鋁合金。鋁合金強度較高，密度小，有很高的比強度(即強度極限與密度的比值)，好的導熱性及耐蝕性等。根據(jù)鋁合金的成分及生產(chǎn)工藝特點，可將鋁合金分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩類第85頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月變形鋁合金變形鋁合金是通過沖壓、彎曲、軋、擠壓等工藝使其組織、形狀發(fā)生變化的鋁合金。變形鋁合金可分為兩大類，第一類是熱處理非強化型，第二類是可熱處理強化型。第86頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月工業(yè)純鋁工業(yè)純鋁實質上可以看作是鐵、硅含量很低的鋁一鐵一硅系合金工業(yè)純鋁具有鋁的一般特點，密度小，導電、導熱性能好，抗腐蝕性能好，塑性加工性能好，可加工成板、帶、箔和擠壓制品等，可進行氣焊、氬弧焊、點焊。工業(yè)純鋁用途非常廣泛，可作電工鋁，如母線、電線、電纜、電子零件；可作換熱器、冷卻器、化工設備第87頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月防銹鋁防銹鋁：主要是Al-Mn系及Al-Mg系合金。這類合金鍛造退火后是單相固溶體，故抗腐蝕性能好，塑性好，防銹鋁牌號用“鋁防”漢語拼音字首“LF”加順序號表示。如LF5、LF11、LF21等。這類合金主要用于載荷不大的壓延、焊接，或耐蝕結構件，如油箱、導管、線材、輕載荷骨架以及各種生活器具等。各種防銹鋁合金均屬不能熱處理強化的鋁合金，若要提高合金強度，可施以冷壓力加工，它可產(chǎn)生加工硬化。第88頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鑄造鋁合金(castaluminiumalloy)鑄造鋁合金種類很多，其中鋁硅合金具有良好的鑄造性能，足夠的強度，而且密度小，用得最廣，約占鑄造鋁合金總產(chǎn)量的50%以上，含Si（10～13）%的Al-Si合金是最典型的鋁硅合金，屬于共晶成分，通常稱為“硅鋁明”。

第89頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鑄造鋁合金(castaluminiumalloy)鑄造鋁合金的牌號由“鑄”字的漢語拼音字首“Z”＋Al＋其它主要元素符號及百分含量來表示，如ZAlSi12表示含12%Si的鑄造Al-Si合金。而合金的代號用“鑄鋁”的漢語拼音字首“ZL”加三位數(shù)字表示。第一位數(shù)字表示合金類別，第二、三位則表示合金的順序號。例ZL102表示2號Al-Si系鑄造鋁合金。

第90頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鑄造鋁合金鋁銅合金，含銅4.5％～5.3％合金強化效果最佳，適當加入錳和鈦能顯著提高室溫、高溫強度和鑄造性能。主要用于制作承受大的動、靜載荷和形狀不復雜的砂型鑄件。鋁鎂合金，密度最小(2.55g/cm3)，強度最高(355MPa左右)的鑄造鋁合金，含鎂12％，強化效果最佳。鋁鋅系合金，為改善性能常加入硅、鎂元素，常稱為“鋅硅鋁明”。在鑄造條件下，該合金有淬火作用，即“自行淬火”。不經(jīng)熱處理就可使用，以變質熱處理后，鑄件有較高的強度。第91頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月純銅純銅是玫瑰紅色金屬，表面形成氧化銅膜后呈紫色，故工業(yè)純銅常稱紫銅或電解銅。密度為8-9g/cm3，熔點1083°C。純銅導電性很好，大量用于制造電線、電纜、電刷等；導熱性好，常用來制造須防磁性干擾的磁學儀器、儀表，如羅盤、航空儀表等；塑性極好，易于熱壓和冷壓力加工，可制成管、棒、線、條、帶、板、箔等銅材。第92頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月銅合金

黃銅是銅與鋅的合金。最簡單的黃銅是銅—鋅二元合金，稱為簡單黃銅或普通黃銅。改變黃銅中鋅的含量可以得到不同機械性能的黃銅。黃銅中鋅的含量越高，其強度也較高，塑性稍低。工業(yè)中采用的黃銅含鋅量不超過45%，含鋅量再高將會產(chǎn)生脆性，使合金性能變壞。第93頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月黃酮組別代號主要化學成分(%)雜質總和(%)銅鋅其它合金元素普通黃銅H9695.0-97.0余量

≤0.2H9088.0-91.0余量

≤0.2H8079.0-81.0余量

≤0.3H6867.0-70.0余量

≤0.3H6260.5-63.5余量

≤0.5H5957.0-60.0余量

≤1.0第94頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月銅合金白銅

以鎳為主要添加元素的銅基合金呈銀白色,稱為白銅。銅鎳二元合金稱普通白銅，加錳、鐵、鋅和鋁等元素的銅鎳合金稱為復雜白銅，純銅加鎳能顯著提高強度、耐蝕性、電阻和熱電性。工業(yè)用白銅根據(jù)性能特點和用途不同分為結構用白銅和電工用白銅兩種，分別滿足各種耐蝕和特殊的電、熱性能。第95頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月白銅組別代號主要化學成分(%)雜質總和(%)鎳+鈷鐵錳鋁鋅銅普通白銅B0.60.57-0.63

余量≤0.1

B54.4-5.0

余量≤0.5B1918-20

余量≤1.3B2524-26

余量≤1.8第96頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月銅合金青銅是歷史上應用最早的一種合金，原指銅錫合金，因顏色呈青灰色，故稱青銅。為了改善合金的工藝性能和機械性能，大部分青銅內(nèi)還加入其它合金元素，如鉛、鋅、磷等。由于錫是一種稀缺元素，所以工業(yè)上還使用許多不含錫的無錫青銅，它們不僅價格便宜，還具有所需要的特種性能。無錫青銅主要有鋁青銅、鈹青銅、錳青銅、硅青銅等。第97頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月青銅組別代號主要化學成分(%)雜質總和(%)錫鋁錳其它錫青銅QSn4-32.5-4.5

鋅2.7-3.3≤0.3QSn4-4-2.53.0-5.0

鉛1.5-3.5鋅3.0-5.0≤0.2QSn6.5-0.16.0-7.0

磷0.10-0.25≤0.1QSn6.5-0.46.0-7.0

磷0.26-0.40≤0.1第98頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鈦及其合金鈦的密度為4.506-4.516克/立方厘米（20℃），熔點1668±4℃，熔化潛熱3.7-5.0千卡/克原子，沸點3260±20℃常溫下鈦與氧氣化合生成一層極薄致密的氧化膜，這層氧化膜常溫下不與絕大多數(shù)強酸、強堿反應，包括酸中之王——王水。它只與氫氟酸、熱的濃鹽酸、濃硫酸反應，因此鈦體現(xiàn)了抗腐蝕性。第99頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鈦及其合金鈦合金具有強度高而密度又小，機械性能好，韌性和抗蝕性能很好。另外，鈦合金的工藝性能差，切削加工困難，在熱加工中，非常容易吸收氫氧氮碳等雜質。還有抗磨性差，生產(chǎn)工藝復雜。。使用最廣泛的鈦合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工業(yè)純鈦（TA1、TA2和TA3）第100頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鎳及其合金鎳近似銀白色、硬而有延展性并具有鐵磁性的金屬元素,它能夠高度磨光和抗腐蝕。鎳具有很好的耐腐蝕性，在高溫的堿中和熔融堿中都很穩(wěn)定，用于制堿工業(yè)鎳合金鎳能與銅,鐵,錳,鉻,硅,鎂組成多種合金.其中鎳銅合金是著名的孟乃爾合金,它強度高,塑性好,在750度以下的大氣中,化學性能穩(wěn)定,廣泛用于電氣工業(yè),真空管,化學工業(yè),醫(yī)療器材和航海船舶工業(yè)等方面第101頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鉛及其合金鉛是重金屬，密度11.3kg/cm3，硬度低，張度小，不易單獨作為設備的材料，只能用于設備的襯里，鉛對濃硫酸具有很高的耐腐蝕性鉛合金用于制作化工設備、管道等耐蝕構件時，以含銻6%左右為宜；用于制作連接構件時，以含銻8%～10%為好。鉛銻合金加入少量的銅、砷、銀、鈣、碲等，可增加強度，稱為硬鉛。第102頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月非金屬材料具有多樣性，且耐腐蝕性能好等特點按材質分為無機非金屬材料和有機非金屬材料兩大類按使用方法分為結構材料、襯里材料、膠凝材料、涂料和浸漬材料等化工機械中常用的有搪玻璃（耐酸搪瓷）、玻璃鋼、塑料、不透性石墨、陶瓷、玻璃、橡膠襯里和涂料等第103頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月無機非金屬材料化工掏瓷：由黏土、瘠性材料和助溶劑，水混合后，經(jīng)干燥、焙燒，形成表面光滑，斷面像細密石質一樣的材料搪玻璃（搪瓷）：含硅量高的瓷釉通過900℃左右的高溫煅燒，使瓷釋密著在金屬表面而成。具有優(yōu)良的耐腐蝕性，電絕緣性和力學性能，但易碎。化工設備有反應罐、貯罐、換熱器、蒸發(fā)器、塔和閥門等。溫度范圍在-30～270℃第104頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月無機非金屬材料玻璃常用的有硼玻璃或高鋁玻璃。具有較好的熱穩(wěn)定性和耐腐蝕性，可用來做反應器、管路、管件，熱交換器和隔膜閥等由于玻璃有易碎性，現(xiàn)常用玻璃鋼或金屬管內(nèi)襯玻璃來替代玻璃。第105頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月有機非金屬材料工程塑料以高分子合成樹脂為主要原料，在一定溫度和壓力下塑制成型材或產(chǎn)品的總稱。其中加入添加劑，用以改變產(chǎn)品的性能有填料起增強作用，提高塑料的力學性能增塑劑降低脆性和硬度，提高樹脂的可塑性和柔性潤滑劑防止塑料在制造的過程中粘在模具上穩(wěn)定劑延緩塑料老化，延長使用壽命固化劑加快固化速度，使樹脂具有良好的機械強度第106頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月工程塑料的分類分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩大類熱塑型塑料可反復熱軟化或冷卻凝固的樹脂成分制成的塑料。如聚氯乙烯、聚丙烯等熱固型塑料不能反復熱軟化或冷卻凝固的樹脂成分制成的塑料，而一次成型的樹脂制成的塑料。如酚醛樹脂、氨基樹脂第107頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月聚氯乙烯（PVC）硬聚氯乙烯塑料，具有良好的耐腐蝕性，對于一般的酸性或堿性介質都是穩(wěn)定的，使用溫度在-10～55℃塔、貯罐、容器、尾氣管道、離心泵、通風機、管路、管件、閥門等，可作為不銹鋼、銅、鋁、鉛等的替代品第108頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月聚乙烯（PE）聚乙烯是由乙烯聚合之后制得的熱塑性樹脂，有優(yōu)良的電絕緣性、防水性和化學穩(wěn)定性，對各種酸（包括氫氟酸）或堿均具穩(wěn)定性（除硝酸外）高密度聚乙烯低壓聚乙烯可做管路、管件、閥門、泵等，可做設備的襯里第109頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月酚醛樹脂bakelite以酚醛樹脂為基本成分、以耐酸材料（石棉、石墨、玻璃纖維等）為填料做成的一種熱固型塑料。具有良好的耐腐蝕性和耐熱性可做成管路、閥門、泵、塔、容器、貯罐、攪拌器等，使用溫度-30～130℃這種塑料較脆、易開裂或形成孔洞。第110頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月聚四氟乙烯（PTFE）具有優(yōu)異的耐腐蝕性，能耐強腐蝕性的介質（硝酸、濃硫酸、王水、鹽酸、荷性堿等），耐腐蝕性超過金銀，有塑料王之稱。在工業(yè)生產(chǎn)上常用來做耐腐蝕和耐高溫的密封元件及高溫管路，溫度范圍在-200～250℃第111頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月玻璃鋼玻璃鋼玻璃纖維增強塑料。是以合成樹脂為粘合劑，以玻璃纖維為增強材料，按一定的成型方法制成。玻璃鋼具有優(yōu)良的耐腐蝕性和良好的工藝性能，強度高可做成容器、貯罐、塔、鼓風機、槽車、攪拌器、泵、管路、閥門等第112頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月玻璃鋼環(huán)氧玻璃鋼酚醛玻璃鋼耐酸性好呋喃玻璃鋼耐腐蝕性能好聚酯玻璃鋼施工方便第113頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月涂料涂料用于防腐涂層。是一種高分子膠體混合物溶液，能形成一層附著牢固的涂膜在被涂物體表面，用以保護物體不受大氣或酸堿介質的腐蝕由于其涂層薄，抗沖擊力差，所以其使用受到一定的限制常用的有防銹漆、底漆、大漆、酚醛樹脂漆、環(huán)氧樹脂漆、聚乙烯和聚氯乙烯涂料第114頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月不透性石墨不透性石墨是由各種樹脂浸漬石墨消除孔隙后得到的具有較高的化學穩(wěn)定性、良好的導熱性、熱膨脹系數(shù)小、耐溫度急變性好，不污染介質、加工性能好機械強度低、性脆用來制作腐蝕介質的換熱器、泵、管路、機械密封環(huán)、安全爆破片等。第115頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月設備材料的腐蝕和防護腐蝕是指材料在環(huán)境的作用下引起的破壞或變質制藥生產(chǎn)中，制藥設備多處于常低壓狀態(tài)，所以對于設備的強度要求不高，但制藥生產(chǎn)中常使用腐蝕性介質，所以材料的耐腐蝕性是一個重要的因素金屬的腐蝕是由于化學或電化學的作用所引起的，有時也有機械、物理或生物的作用；非金屬的腐蝕是由于物理作用或直接的化學作用引起的第116頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月金屬的腐蝕金屬腐蝕:金屬材料受周圍介質的作用而損壞，稱為金屬腐蝕。金屬的銹蝕是最常見的腐蝕形態(tài)。腐蝕時，在金屬的界面上發(fā)生了化學或電化學多相反應，使金屬轉入氧化（離子）狀態(tài)。這會顯著降低金屬材料的強度、塑性、韌性等力學性能，破壞金屬構件的幾何形狀，增加轉動件間的磨損，惡化電學和光學等物理性能，縮短設備的使用壽命，甚至造成火災、爆炸等災難性事故第117頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月化學腐蝕金屬與接觸到的物質直接發(fā)生化學反應引起的腐蝕。這類腐蝕不普遍、只有在特殊條件下發(fā)生，例如，化工廠里的氯氣與鐵反應生成氯化鐵。化學腐蝕原理比較簡單，屬于一般的氧化還原反應。第118頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月高溫氧化高溫氧化是金屬化學腐蝕的一種特殊形式。金屬氧化首先從金屬表面吸附氧分子開始,即氧分子分解為氧原子被金屬表面所吸附,并在金屬晶格內(nèi)擴散、吸附或溶解。而當金屬和氧的親和力較大,且當氧在晶格內(nèi)溶解度達到飽和時,則在金屬表面上進行氧化物的成核與長大，形成了氧化膜。第119頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月高溫氧化并非所有的固態(tài)氧化膜都具有保護性,其保護性的好壞取決于氧化物的高溫穩(wěn)定性、氧化膜的完整性、致密性、氧化膜的組織結構和厚度、膜與金屬基體的相對熱膨脹系數(shù)以及氧化膜的生長應力等因素。在這些因素中,氧化膜的完整性和致密性是至關重要的。而這兩個因素又與膜的組織結構和氧化物的高溫穩(wěn)定性密切相關。第120頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鋼的脫碳鋼是鐵碳合金，鋼液內(nèi)碳氧化而被除去的反應。碳對鋼的力學性能影響很大，是鋼中最重要的合金元素。除了極少數(shù)鋼種外，絕大多數(shù)鋼中含碳量都在1％以下;而生鐵含碳一般在3～4.5％范圍，因此，脫碳就成為煉鋼過程中最重要的反應之一。第121頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鋼的脫碳鋼中的碳以滲碳體的形式存在，與氧化膜相連的金屬表面層發(fā)生滲碳體減小的現(xiàn)象稱為脫碳。脫碳使鋼中碳的含量減少，金屬的表面硬度和抗疲勞強度降低；同時由于脫碳過程中氣體的析出，破壞了鋼表面的完整性造成表面脫碳的氣氛主要是氧氣、水蒸氣及二氧化碳等氧化性氣體第122頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月氫脆氫脆是溶于鋼中的氫，聚合為氫分子，造成應力集中，超過鋼的強度極限，在鋼內(nèi)部形成細小的裂紋，又稱白點。壓力容器的氫脆(或稱氫損傷)是指它的器壁受到氫的侵蝕，造成材料塑性和強度降低，并因此而導致的開裂或延遲性的脆性破壞。高溫高壓的氫對鋼的損傷主要是因為氫以原子狀態(tài)滲入金屬內(nèi)，并在金屬內(nèi)部再結合成分子，產(chǎn)生很高的壓力，嚴重時會導致表面鼓包或皺折；氫與鋼中的碳結合，使鋼脫碳，或使鋼中的硫化物與氧化物還原。第123頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月氫脆氫在常溫常壓下不會對鋼產(chǎn)生明顯的腐蝕，但當溫度超過300℃和壓力高于30MPa時，會產(chǎn)生氫脆這種腐蝕缺陷，尤其是在高溫條件下。如合成氨生產(chǎn)過程中的脫硫塔、變換塔、氨合成塔；煉油過程中的一些加氫反應裝置；石油化工生產(chǎn)過程中的甲醇合成塔等。

第124頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月氫脆去除氫脆的措施實際上就是烘干過程，可以說是為了使氫脆減少到最小，在給定的溫度下和規(guī)定的時間內(nèi)，將零件加熱的過程。電鍍后烘干過程就是將鋼中的氫蒸發(fā)和不可逆收集而釋放氫原子的過程根據(jù)零件的產(chǎn)品品種、幾何形狀、材料、性能等級或硬度、清洗工藝、鍍層種類及電鍍工藝的不同，制定的烘干工藝也不同。第125頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月氫腐蝕高溫腐蝕的一種類型。主要發(fā)生在石油加氫、裂解等鋼制裝置中。高溫高壓下，氣相中氫以氫原子形式滲入鋼中，與鋼中的碳結合生成甲烷，造成鋼表層脫碳，使強度、塑性降低，嚴重時導致表面鼓泡或開裂。碳鋼的抗氫腐蝕性能隨鋼中碳含量升高而降低；含有少量鈦、鈮、釩、鉬等與碳有較強結合能力的元素的低合金鋼，有較好的抗氫腐蝕能力。第126頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月電化學腐蝕是利用兩個電極之間金屬性的不同,產(chǎn)生電勢差,從而使電子的流動,產(chǎn)生電流把鋅板和銅板放入裝有稀硫酸的容器中，并用導線相連，有電流通過正極（高電位）陰極接受電子，還原反應負極（低電位）陽極失去電子，氧化反應第127頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月電化學腐蝕鋼鐵在干燥的空氣里長時間不易腐蝕，但潮濕的空氣中卻很快就會腐蝕。原來，在潮濕的空氣里，鋼鐵的表面吸附了一層薄薄的水膜，這層水膜里含有少量的氫離子與氫氧根離子，還溶解了氧氣等氣體，結果在鋼鐵表面形成了一層電解質溶液，它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳恰好形成無數(shù)微小的原電池。在這些原電池里，鐵是負極，碳是正極。鐵失去電子而被氧化.電化學腐蝕是造成鋼鐵腐蝕的主要原因。第128頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月電化學腐蝕由相同金屬及其不同濃度鹽溶液組成的電池，稱濃差電池。電子由溶液濃度較小的一極（負極）流向濃度較大的一極（正極）一種金屬制成的容器中盛有同一電解質溶液，由于在金屬的不周區(qū)域中介質的濃度、溫度、流動狀態(tài)和pH值等不同，產(chǎn)生不同區(qū)域的電極電位不同而形成腐蝕電池第129頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月金屬腐蝕的損傷與破壞金屬在各種環(huán)境條件下，因腐蝕所受到的損傷是多種多樣的，按照金屬腐蝕破壞的形態(tài)分為均勻腐蝕和局部腐蝕（非均勻腐蝕），而局部腐蝕又分為區(qū)域腐蝕、點腐蝕、晶間腐蝕和表面下腐蝕。第130頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月金屬腐蝕的損傷與破壞點蝕又稱坑蝕和小孔腐蝕。在電解液中，金屬與金屬或金屬與非金屬表面之間構成狹窄的縫隙，縫隙內(nèi)有關物質的移動受到了阻滯，形成濃差電池，從而產(chǎn)生局部腐蝕，這種腐蝕被稱為縫隙腐蝕材料在特定的腐蝕介質中和在靜拉伸應力（包括外加載荷、熱應力、冷加工、熱加工、焊接等所引起的殘余應力，以及裂縫銹蝕產(chǎn)物的楔入應力等）下，所出現(xiàn)的低于強度極限的脆性開裂現(xiàn)象，稱為應力腐蝕開裂第131頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月金屬腐蝕的損傷與破壞腐蝕疲勞是在腐蝕介質與循環(huán)應力的聯(lián)合作用下產(chǎn)生的。這種由于腐蝕介質而引起的抗腐蝕疲勞性能的降低，稱為腐蝕疲勞晶間腐蝕是金屬材料在特定的腐蝕介質中，沿著材料的晶粒間界受到腐蝕，使晶粒之間喪失結合力的一種局部腐蝕破壞現(xiàn)象。受這種腐蝕的設備或零件，有時從外表看仍是完好光亮，但由于晶粒之間的結合力被破壞，材料幾乎喪失了強度，嚴重者會失去金屬聲音，輕輕敲擊便成為粉末.第132頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月金屬腐蝕的損傷與破壞均勻腐蝕是指在與環(huán)境接觸的整個金屬表面上幾乎以相同速度進行的腐蝕。在應用耐蝕材料時，應以抗均勻腐蝕作為主要的耐蝕性能依據(jù)，在特殊情況下才考慮某些抗局部腐蝕的性能.由磨損和腐蝕聯(lián)合作用而產(chǎn)生的材料破壞過程叫磨損腐蝕，磨損腐蝕可發(fā)生在高速流動的流體管道及載有懸浮摩擦顆粒流體的泵、管道等處。有的過流部件，如高壓減壓閥中的閥瓣（頭）和閥座、離心泵的葉輪、風機中的葉片第133頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月金屬設備的防腐措施為了防止制藥生產(chǎn)設備被腐蝕，除選擇合適的耐腐蝕材料制造設備外，還可以采用多種防腐蝕措施對設備進行防腐。設備的材料產(chǎn)生少量的腐蝕會直接影響到所生產(chǎn)的藥品的質量在設備的設計、選材、加工、裝配及使用等各個環(huán)節(jié)均要采取各種措施，將腐蝕控制在最低限度第134頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月襯覆保護層

在金屬表面生成一保護性覆蓋層，可以使金屬與腐蝕介質隔開，是防止金屬腐蝕普遍采用的方法。保護性覆蓋層分為金屬涂層和非金屬涂層兩大類。數(shù)金屬涂層采用電鍍（鍍鉻、鍍鎳等）或熱鍍（鍍鋁、鍍鋅等）的方法制備。常見的其他方法還有噴鍍法、滲鍍法、化學鍍等。由上述各方法制備的金屬涂層一般都是有空隙的。非金屬涂層大多數(shù)是隔離性涂層，它的作用是把被保護金屬與腐蝕介質隔開。非金屬涂層可分為無機涂層和有機涂層。第135頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月無機涂層無機涂層指搪瓷或玻璃涂層，硅酸鹽水泥涂層和化學轉化涂層。搪瓷涂層用以制作化學工業(yè)的各種容器襯里，玻璃涂層在制藥工業(yè)、酒廠、食品廠中應用很廣泛。采用硅酸鹽水泥涂層的鑄鐵管和鋼管在水溶液和土壤中使用壽命可達數(shù)十年?；瘜W轉化涂層又稱化學膜，主要應用鉻酸鹽處理膜、磷酸鹽處理膜等。第136頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月有機涂層有機涂層包括涂料涂層、塑料涂層和硬橡皮涂層。涂料是一種流動性物質，能夠在金屬表面展開連續(xù)的薄膜，固化后即能將金屬與介質隔開。塑料涂層是用層壓法將塑料薄膜直接粘結在鋼材表面加工而成。常用的塑料薄膜有丙烯酸樹脂薄膜、聚氯乙烯薄膜等。硬橡皮涂層是將硬橡皮覆蓋于鋼材及其它金屬表面，使其具有耐酸、耐腐蝕的特性，在許多化工設備中得到應用。硬橡皮涂層的缺點是受熱后變脆，因此只能在50℃以下使用。第137頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月電化學保護

根據(jù)金屬腐蝕的電化學原理，如果把處于電解質溶液中的某些金屬的電位提高，使金屬鈍化，人為地使金屬表面生成難溶而致密的氧化膜，降低金屬的腐蝕速度；同樣，如果使某些金屬的電位降低，使金屬難于失去電子，也可大大降低金屬的腐蝕速度，甚至使金屬的腐蝕完全停止。這種通過改變金屬-電解質的電極電位來控制金屬腐蝕的方法稱為電化學保護。電化學保護法包括陰極保護與陽極保護第138頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月陰極保護陰極保護法是通過外加電流使被保護的金屬陰極極化以控制金屬腐蝕的方法。外加電流法是把被保護的金屬設備與直流電源的負極相連，電源的正極和一個輔助陽極相連。當電源接通后，電源便給金屬設備以陰極電流，使金屬設備的電極電位向負的方向移動，當電位降至腐蝕電池的陽極起始電位時，金屬設備的腐蝕即可停止。第139頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月陰極保護犧牲陽極法是在被保護的金屬上連接一塊電位更負的金屬作為犧牲陽極。由于外接的犧牲陽極的電位比被保護的金屬更負，更容易失去電子，它輸出陰極的電流使被保護的金屬陰極極化第140頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月陽極保護

陽極保護是把被保護設備與外加的直流電源陽極相連，在一定的電解質溶液中，把金屬的陽極極化到一定電位，使金屬表面生成鈍化膜，從而降低金屬的腐蝕作用，使設備受到保護。陽極保護只有當金屬在介質中能鈍化時才能應用，否則，陽極極化會加速金屬的陽極溶解。陽極保護應用時受條件限制較多，且技術復雜，使用的不多。第141頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月金屬鈍化

金屬表面狀態(tài)變化所引起的金屬電化學行為使它具有貴金屬的某些特征(低的腐蝕速率、正的電極電勢)的過程。若這種變化因金屬與介質自然作用產(chǎn)生，稱為化學鈍化或自鈍化；若該變化由金屬通過電化學陽極極化引起，稱為陽極鈍化。另有一類由于金屬表面狀態(tài)變化引起其腐蝕速率降低，但電極電勢并不正移的鈍化（如鉛在硫酸中表面覆蓋鹽層引起腐蝕速率降低），稱為機械鈍化。第142頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鈍化膜

大多數(shù)的鈍化膜是由金屬氧化物所組成的，例如穩(wěn)固的鐵的鈍化膜可能為γFe2O3、Fe3O4；鋁的鈍化膜為無孔的γAl2O3上面再覆蓋以多孔的βAl2O3。在一定條件下，鉻酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽和難溶的硫酸鹽以及氯化物也可以參與構成鈍化膜。鈍化膜的厚度一般在幾十埃到幾百埃。表面成分分析的實驗發(fā)現(xiàn)，鈍化膜在有保護金屬能力時，其成分也常出現(xiàn)非整比化合物的情況。第143頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鈍化膜鈍化膜有的具有晶體結構,有的則是非晶結構（玻璃體結構），具有晶體結構的鈍化膜，有的與金屬基體有外延關系。實驗上發(fā)現(xiàn)，隨著鉻含量的增加，鐵鉻合金上鈍化膜的結構由尖晶石結構逐漸變成非晶結構，因此這種非晶結構的鈍化膜（例如不銹鋼的鈍化膜）可視為無機聚合物大分子。鈍化膜的導電性質通常介于半導體和絕緣體之間。具有非晶結構的鈍化膜的機械性能優(yōu)于具有晶體結構的鈍化膜。第144頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月腐蝕介質的處理

在對金屬進行防腐處理時，還可以通過改變介質的性質，降低或消除對金屬的腐蝕作用。例如，加入能減慢腐蝕速度的物質--緩沖劑。所謂緩沖劑