最新6 化工设备常用材料汇总
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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。
2020/8/12
20
3、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。
2020/8/12
21
组元：纯铁、 Fe3C
固相 相
固溶 体
金属 化合 物
铁素体 奥氏体 渗碳体
2020/8/12
17
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。
2020/8/12
18
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。
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6
3、塑性
延伸率 δ
P1
0 % 0 L1L1 L
0 % 0
断面收缩率 ψ AA110% 0
A
化工设备材料一般要求δ5=10%-20%
2020/8/12
7
4、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/cm2
2020/8/12
（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。
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（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
液相
符号 表示
F
A
Fe3C L
概念
性能
碳溶于α－Fe中 的间隙固溶体
碳溶于γ－Fe中 的间隙固溶体
具有良好的塑性和韧性， 但强度硬度不高
与溶碳量和晶粒大小有 关，硬度较低而塑性较 高，易于锻压成形
具有复杂晶格的 硬度很高而塑性和韧性
间隙化合物
几乎为零，脆性极大
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202体0/8P/1：2 （ F＋ Fe3C ）在共析点上得到，具有良好的力学性能 22
2020/8/12
19Βιβλιοθήκη Baidu
2、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。
(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。
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
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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
0
n
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
“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
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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
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。
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（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。
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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
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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
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第二节 碳钢与铸铁
8
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。
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(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
6 化工设备常用材料
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
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2
1、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
（r—循环特性）
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4
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
2、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=0.36 HB 高碳钢 σb=0.34 HB 灰铸铁 σb=0.1 HB
(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。
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3、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。
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组元：纯铁、 Fe3C
固相 相
固溶 体
金属 化合 物
铁素体 奥氏体 渗碳体
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17
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。
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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。
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6
3、塑性
延伸率 δ
P1
0 % 0 L1L1 L
0 % 0
断面收缩率 ψ AA110% 0
A
化工设备材料一般要求δ5=10%-20%
2020/8/12
7
4、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/cm2
2020/8/12
（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。
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23
（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
液相
符号 表示
F
A
Fe3C L
概念
性能
碳溶于α－Fe中 的间隙固溶体
碳溶于γ－Fe中 的间隙固溶体
具有良好的塑性和韧性， 但强度硬度不高
与溶碳量和晶粒大小有 关，硬度较低而塑性较 高，易于锻压成形
具有复杂晶格的 硬度很高而塑性和韧性
间隙化合物
几乎为零，脆性极大
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202体0/8P/1：2 （ F＋ Fe3C ）在共析点上得到，具有良好的力学性能 22
2020/8/12
19Βιβλιοθήκη Baidu
2、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。
(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。
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
2020/8/12
3
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
0
n
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
“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
2020/8/12
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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
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。
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24
（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。
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12
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
2020/8/12
13
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14
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
2020/8/12
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第二节 碳钢与铸铁
8
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。
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(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
6 化工设备常用材料
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
2020/8/12
2
1、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
（r—循环特性）
2020/8/12
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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
2、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=0.36 HB 高碳钢 σb=0.34 HB 灰铸铁 σb=0.1 HB