化工设备常用金属材料与非金属材料
金属与非金属的基本性质与应用
金属与非金属的基本性质与应用金属和非金属是我们生活中常见的物质分类，它们具有不同的性质和应用。
本文将介绍金属和非金属的基本性质以及它们在各个领域的应用。
一、金属的基本性质金属是一类具有良好导电性、导热性、延展性和韧性的物质。
金属的特点主要体现在以下几个方面。
1. 导电性和导热性金属是良好的导电体和导热体，能够迅速传输电子和热量。
这使得金属广泛应用于电子、电气工程以及许多其他领域。
例如，铜是常用的导电材料，被广泛用于制作电线和电缆。
2. 延展性和韧性金属具有良好的延展性和韧性，能够经受拉伸和弯曲而不易断裂。
这使得金属在建筑、机械制造和汽车工业等领域中得到广泛应用。
例如，钢材具有高强度和韧性，用于制造建筑和桥梁。
3. 可塑性金属具有良好的可塑性，可以通过加工、锻造和压制等方式制成各种形状的产品。
这使得金属能够应用于制造各种器具和零部件。
例如，铝材可塑性强，被广泛应用于航空航天、汽车和包装等行业。
二、金属的应用领域金属在各个领域都有广泛的应用，下面将简要介绍几个主要的应用领域。
1. 电子电气工程金属是制造电线、电缆和电子元件的重要材料。
铜、铝等金属常用于制作导线，铝合金用于制造电线杆和高压输电线路。
金属还广泛应用于电子设备制造中，如半导体材料、电路板和电子元器件。
2. 建筑与工程金属在建筑与工程领域中有着广泛的应用。
钢材是最常用的结构材料之一，用于制作桥梁、建筑物和大型设备。
铝合金被广泛用于建筑外墙、窗户和门等。
此外，金属也用于制作管道、水暖设备和排污系统等。
3. 交通运输金属在交通工具制造中起着重要作用。
铁路、汽车和船舶等交通工具的制造离不开金属材料。
例如，汽车引擎、车身和轮胎中都含有多种金属材料。
4. 家居用品金属制品在家居用品中也有广泛应用。
不锈钢被用于制作厨房用具和器皿，铜制品常用于装饰品和灯具。
此外，金属材料在家居建筑中的应用也越来越多，如金属屋顶和铝门窗等。
三、非金属的基本性质与金属相比，非金属具有以下不同的基本性质。
常用金属与非金属材料
用于制造受中等冲击负荷及耐蚀条件下工作的零件，如轴承、轴瓦和受10大气压以下的蒸汽和水配件。
“Z”表示铸造，Q表示青铜，后面表示添加元素符号。
锡青铜是铜和锡的合金。ZQSn6-6-3表示含锡5%~7%，锌5%~7%，铅字2%~4%。
铸锰
黄铜
GB1176-87
ZHMn58
-2-2
用于制造轴瓦、轴套及其它耐磨零件。
ZH铸造黄铜，后面表示添加元素符号。
黄铜是铜锌合金。
铸铝
合金
GB1173-86
ZL102
耐磨性中上等，用于制造负荷不大的薄壁零件。
“Z”表示“铸”，“L”示“铝”，后面第一位数为合金分组号。
ZL104
熔化工艺简单，做一般零件用，如航空仪表的外壳。
硬铝
GB3190-82
LY12
高强度硬铝，适用于制造高负荷零件及构件，但不包括冲压件和锻件。
合金结构钢GB3077-88
45 Mn 2
用于制造在较高应力与磨损条件下的零件。在直径≤60mm时，与40Cr相当。可做万向节轴、齿轮、蜗杆、曲轴等。
1、前面两位数字表示钢中含碳量的万分数。
2、合金元素以化学符号表示。
3、合金元素平均含量小于1.5%，仅标注元素，大于1.5%时，才标出含量数字。
35Si Mn
20
用于不受很大应力而韧性较高的零件，如杠杆、轴套、螺钉、拉杆、起重钩，也用于表面硬度而心部强度不高的渗碳与氰化零件。
35
有好的强度和韧性，用于制造曲轴、转轴、轴销、杠杆、连杆、横梁、圆盘、套筒、钩环、垫圈、螺母、螺钉等。一般不做焊接用。
45
用于强度要求较高的零件，通常在调质或正火状态下使用。用于制造汽轮机的叶轮、压缩机、泵的零件等。
常用金属与非金属材料型号含义
3、常用有色金属及其合金
名称
牌号
特性及应用举例
说明
普通
黄铜
GB1176-87
H62
用于制造散热器、垫圈、弹簧、弹簧、各种网螺钉及其它零件。
“H”表示黄铜，后数字表示含铜平均质量百分数(%)。
铸锡
青铜
GB1176-87
ZQSn6
20
用于不受很大应力而韧性较高的零件，如杠杆、轴套、螺钉、拉杆、起重钩，也用于表面硬度而心部强度不高的渗碳与氰化零件。
35
有好的强度和韧性，用于制造曲轴、转轴、轴销、杠杆、连杆、横梁、圆盘、套筒、钩环、垫圈、螺母、螺钉等。一般不做焊接用。
45
用于强度要求较高的零件，通常在调质或正火状态下使用。用于制造汽轮机的叶轮、压缩机、泵的零件等。
Q275
用于强度要求较高并强烈磨损的零件，如主轴、转轴、离合器、键等。
优质
碳素
结构钢GB699
-88
15
塑性、韧性、焊接性能和冷冲性能均极良好，但强度较低，用于受力不大、韧性要求较高的零件及不需热处理的低负荷零件，如螺栓、拉条、化工贮器等。
牌号的两位数字表示平均含碳量的万分数，如“45”表示平均含碳量为0.45%。较高含锰量的优质碳素钢，在牌号尾部加“Mn”。
15Mn
它的性能与15号钢相似，但其淬透性、强度和塑性比15号钢都高些。用于制造中心部分的机械性能要求较高且需渗碳的零件。这种钢焊接性好。
45Mn
用于受磨损的零件，如转轴、心轴、齿轮、叉、啮合杆、螺栓、螺母、螺钉。焊接性较差。负荷较大，还可做离合器盘、花键轴、万向节、凸轮轴、曲轴、汽车后轴、双头螺柱、地脚螺栓等。
化工厂常用化工设备简介
化工厂常用化工设备简介化工设备是指化工生产中静止的或者配有少量传动机构组成的装置，主要用于完成传热、传质和化学反应等过程，或用于储存物料。
化工设备通常按以下方式分类。
1.按照结构特征和用途分为：容器，塔器，热换器，反应器（包括反应釜，固定床或流化床和管式炉等）、分离器、储存器。
2.按照材料分为：金属设备（碳钢，合金钢，铸铁，铝，铜等），非金属设备（内衬橡胶，塑料，耐火材料和搪瓷等），其中碳钢设备最常用。
3.按受压情况分为：外压设备（包括真空设备）和内压设备，内压设备又分为常压设备（操作压力<=0.7MPA）低压设备（0.1MPA<p<10MPA）中压设备（1.6MPA<p10 MPA）高压设备（10MPA<p<100MPA）超高压设备（p>100MPA）4.按设备静止与否分为：静设备和动设备。
静设备（塔、釜、换热器、干燥器、储罐等）动设备（压缩机、离心机、风机、泵、固体粉碎机械、）三、化工容器结构与分类1、基本结构在化工类工厂使用的设备中，有的用来贮存物料，如各种储罐、计量罐、高位槽；有的用来对物料进行物理处理，如换热器、精馏塔等；有的用于进行化学反应，如聚合釜，反应器，合成塔等。
尽管这些设备作用各不相同，形状结构差异很大，尺寸大小千差万别，内部构件更是多种多样，但它们都有一个外壳，这个外壳就叫化工容器。
所以化工容器是化工生产中所用设备外部壳体的总称。
由于化工生产中，介质通常具有较高的压力，故化工容器痛常为压力容器。
化工容器一般由筒体、封头、支座、法兰及各种开孔所组成.1）筒体筒体是化工设备用以储存物料或完成传质、传热或化学反应所需要的工作空间，是化工容器最主要的受压元件之一，其内直径和容积往往需由工艺计算确定。
圆柱形筒体（即圆筒）和球形筒体是工程中最常用的筒体结构。
2）封头根据几何形状的不同，封头可以分为球形、椭圆形、碟形、球冠形、锥壳和平盖等几种，其中以椭圆形封头应用最多。
金属材料与非金属材料总结
金属材料金属材料的分类：按组成成分分：纯金属（简单金属）：指由一和金属元素组成的物质。
目前已知的纯金属约有80多和，但工业方面所采用的则为数甚少。
合金（复杂金属）：指由一种金属元素（为主的）与另外一种（或几种）金属元素（或非金属元素）组成的物质。
它的种类甚多，例如：钢是由铁、碳组成的合金，即铁碳合金；黄铜是由铜、锌组成的合金，即铜锌合金；青铜是由铜、锡组成的合金，即铜锡合金；……等等。
由于合金的使用性能好，在工业生产中，其应用范围要比纯金属广泛得多按实用分：黑色金属：指铁和铁的合金，如生铁、铁合金、铸铁和钢等。
有色金属：除黑色金属外的金属和合金，如铜、锡、铅、锌、铝以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等。
另外工业上还采用镍、锰、钼、钴、钒、钨、钛等，这些金属主要用作合金附加物，以改善金属的性能，适宜于制造某些有特殊性能要求的零件。
所有上述金属称为工业用金属，以区别于贵重金属（铂、金、银）与稀有金属（包括放射性的铀、镭等）。
钢1、钢的来源及组成成分来源：把炼钢用生铁放到炼钢炉内熔炼，即得到钢。
钢的产品有钢锭、连铸坯（供再轧制成各种钢材）和直接铸成各种钢铸件等。
通常所讲的钢，一般是指轧制成各种钢材的钢。
组成成分：是含碳量低于2%的一种铁碳合金。
此外尚含有硅、锰、磷、硫等元素，不过这些元素的停驶量要比生铁中的少。
2、钢的分类按化学成分分碳素钢：钢中除铁、碳外，还含有少量的硅、锰、硫、磷等元素，根据含碳量的高低，碳素钢可分为：低碳钢（含碳量≤0.25%，中碳钢（含碳量0.25~0.60%），高碳钢（含量＞0.60%）合金钢：除含有碳素钢所含有的各中元素外，尚含有一些其它元素（如铬、镍、钼、钨、钒等）。
根据钢中合金元素总含量多少，合金钢可分为：低合金钢（合金元素总含量≤5%，中合金钢（合金元素总含量＝5-10%），高合金钢（合金元素总含量＞10%）。
按质量分：普通钢：含硫量不超过0.05%；含磷量不超过0.045%，优质钢：含硫量不超过0.040%，含磷量不超过0.040%，高级优质钢：含硫量不超过0.030%，含磷量不超过0.035%按用途分：结构钢：指用以制造各种工程结构（如建筑、桥梁、车辆、锅炉构件）、机械零件（如齿轮、轴类零件）的钢。
化工静设备基础知识
化工静设备基础知识目录1. 化工静设备基础知识概述 (3)1.1 静设备的定义与分类 (4)1.2 化工静设备的重要性 (4)2. 化工静设备的常见类型 (6)3. 化工静设备的材料选择与要求 (7)3.1 材料的分类 (9)3.2 材料的选择原则 (10)3.3 材料的化学稳定性与机械性能 (11)3.4 材料的焊接与热处理要求 (12)4. 化工静设备的设计与计算 (13)4.1 设计基础 (15)4.2 强度计算 (16)4.3 疲劳与断裂计算 (18)4.4 温度与热应力分析 (19)4.5 振动与噪声控制 (21)4.6 流体动力学分析 (22)5. 化工静设备的制造与安装 (23)5.1 制造工艺 (25)5.2 焊接工艺 (26)5.3 管道安装技术 (27)5.4 设备的吊装与固定 (27)5.5 质量检验与验收 (29)6. 化工静设备的维护与检修 (30)6.1 维护计划与实施 (31)6.2 检修技术与工具 (33)6.3 腐蚀与防护 (34)6.4 故障诊断与修复 (35)7. 化工静设备的环保要求与节能措施 (37)7.1 环保设施的安装与管理 (38)7.2 节能技术与设备更新 (39)7.3 减少废物排放与循环经济 (41)8. 化工静设备的国际标准与规范 (42)8.1 国际标准简介 (43)8.2 各国法规与标准差异 (44)8.3 标准的应用指南 (46)9. 化工静设备的安全管理 (47)9.1 安全规范与操作规程 (48)9.2 风险评估与预防措施 (50)9.3 应急准备与响应 (51)9.4 安全培训与持续改进 (52)10. 化工静设备的未来发展趋势 (54)10.1 高性能材料的应用 (55)10.2 智能化与自动化 (57)10.3 数字化设计与仿真 (58)10.4 可持续发展的设备设计 (59)1. 化工静设备基础知识概述化工静设备是指在化工生产过程中用来储存、混合、分离、过滤、加热冷却等操作的固定设备。
常见金属材料及非金属材料简介
C：0.33~0.38、Si ：0.15~0.35、Mn ：0.60~0.90、Mo：0.15~0.3（P≤0.030、S≤0.030、Cr：0.90~1.20、Ni≤0.25、Cu≤0.30）SCM435SWRMPTFE（聚四氟乙烯）FEP（全氟乙烯丙烯共聚物）PFA（全氟烷氧基树脂）PE（聚乙烯）一种使用了氟取代聚乙烯中所有氢原子的人工合成高分子材料。
这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂。
聚四氟乙烯本身对人无毒性。
有密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化能力、耐温优异（能在+250℃至-180℃的温度下长期工作）一种软性塑料，是聚四氟乙烯的改性材料。
其拉伸强度、耐磨性、抗蠕变性低于许多工程塑料。
化学惰性，不引燃，可阻止火焰的扩散。
具有优良的耐候性，摩擦系数较低。
几乎对所有的化学试试剂和溶剂惰性，但和其他全氟碳聚合物一样，会与熔融碱金属和元素氟反应。
常温下PFA材料物理机械性能与PTFE十分相似，高温时强度比FEP好，耐力开裂性显著优于FEP。
在日本JIS-G3505标准中，SWRM代表成分不同分为 SWRM6、SWRM8、SSWRM15、SWRM17、SWRM乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。
聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70～-100℃)，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀（不耐具有氧化性质的酸）。
常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性能优良。
性能铬钼钢中文商品名“特氟龙”、“特氟隆”（teflon)，被称“塑料王”，被广泛地应用作为密封材料和填充材料。
用作工程塑料，可制成聚四氟乙烯管、棒、带、板、薄膜等，一般用于性能要求较高的耐腐蚀的管道、容器、泵、阀以及制雷达、高频通讯器材、无线电器材等。
有很高的静力强度、冲击韧性及较高的疲劳极限。
用作在高负荷下工作的重要结构件，如车辆和发动机的传动件；汽车发电价的转子、主轴、重载荷的传动轴，大断面零件。
化工设备基本知识—金属材料的腐蚀与防护
金属隔离材料有：铜(如镀铜)、镍(如化学镀镍)、铝(如喷铝)、双金 属(如碳钢上压上不锈钢板)、金属衬里(碳钢上衬铅)等。
2．电化学保护：用于腐蚀介质为电解质溶液、发生电 化学腐蚀的场合,通过改变金属在电解质溶液中的电极 电位,以实现防腐。有阳极保护和阴极保护两种方法。
防腐措施：为了防止和减轻化工设备的腐蚀,除应选择合适的 材料制造设备外,还可采取多种措施,如隔离腐蚀介质、电化学 保护及缓蚀剂保护等。
1．隔离腐蚀介质：用耐蚀性良好的隔离材料覆盖在耐蚀性较差的被保 护材料表面,将被保护材料与腐蚀性介质隔开,以达到控制腐蚀的目的隔 离材料有非金属材料和金属材料两大类。
(1) 阳极型缓蚀剂 (2) 阴极型介质的作用下发生破坏称为腐蚀。铁 生锈、铜生绿锈、铝生白斑点等是常见的腐蚀现象。
在化工生产中,由于物料(如酸、碱、盐和腐蚀性气体等)往往具 有强烈的腐蚀性,而化工设备被腐蚀将造成严重的后果，因此化工 腐蚀与防腐问题必须认真对待。
① 阴极保护：是将被保护的金属作为腐蚀电池的阴极, 从而使其不遭受腐蚀。
② 阳极保护：是把被保护的设备接直流电的阳极，让 金属表面生成钝化膜来起保护作用。阳极保护只有 当金属在介质中能钝化时才能应用。
图1-5阴极保护
3．缓蚀剂保护：向腐蚀介质中添加少量的物质,这种物质能够阻滯电化 学腐蚀过程,从而减缓金属的腐蚀,该物质称为缓蚀剂。 缓蚀剂一般分为：
腐蚀的类型:按破坏特征分为均匀腐蚀和局部腐蚀 （见图1-3），按腐蚀机理分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
(a)均匀腐蚀
(b)区域腐蚀
(c)点腐蚀
图1-3腐蚀破坏的形
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第8章 化工设备常用金属材料与非金属材料本章重点要讲解内容：（1）掌握金属的主要晶格结构及其特点。
（2）掌握压力容器与化工设备常用金属材料的种类、牌号及主要性能（3）熟悉金属的腐蚀与防护。
（4）了解金属热处理的种类及方法。
第一节 材料的性能材料的性能主要有：力学性能、物理性能、化学性能和加工性能等。
1、力学性能该性能决定许用应力，主要的指标如：强度、硬度、弹性、塑性、韧性等。
（1）强度 设备的强度指的是构件抵抗外载荷而不破坏的能力。
利如提升重物的钢丝绳，不允许被重物拉断。
例如提升重物的钢丝绳，不允许被重物拉断。
但在设计中，为了保证强度而盲目的加大结构尺寸是不合理的，因为会造成材料的极大浪费，增加运输及安装费用。
常温强度指标：[]0/n σσ=，屈服强度和抗拉(压)强度；蠕变极限σn 疲劳极限σr 。
（2）硬度 局部抵抗能力，是弹性、强度与塑性的综合性能指标。
◆ 压入硬度：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 =0.34HB ◆ 灰铸铁 σb =0.1 HB（3）塑性 （在第二章中已经详细讲过，在此让学生复习一下）（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/cm 22、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。
3、化学性能◆ 耐腐蚀性 金属和合金对周围介质侵蚀的抵抗能力；◆ 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。
4、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。
第二节碳钢与铸铁1、铁碳合金“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。
①一般含碳量0.02％～2％称为钢；②大于2％称为铸铁；③当含碳量小于0.02％时称纯铁(工业纯铁)；④含碳量大于4.3％的铸铁极脆。
2、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；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。
图1 金属的显微结构图2 晶格结构铸铁一般碳以石墨形式存在，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。
图3 石墨组织结构示意图（2）纯铁的同素异构转变体心立方晶格的纯铁称 -Fe，面心立方晶格的铁称为 -Fe。
-Fe 加热可变为 -Fe，反之高温下的 -Fe冷却可变为 -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。
碳钢的基本组织碳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的物体这三种不同的存在形式，形成了不同的碳钢组织。
指得是碳原子挤到铁的晶格中间去，而又不破坏铁所具有的晶格结构。
铁素体碳溶解在 -Fe中形成固溶体称铁素体。
-Fe原子间隙小，溶碳能力低（室温下0.006％），强度和硬度低，但塑性和韧性很好。
低碳钢是含铁素体的钢，具有软而韧的性能。
奥氏体碳溶解在 -Fe铁中形成固溶体称奥氏体。
-Fe原子间隙较大，碳的溶解度比 -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 -Fe发生同素异构转变时产生的。
由于奥氏体有较大溶解度，故塑性、韧性较好，且无磁性。
渗碳体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。
含碳量大于2％时，部分碳以石墨形式存在，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。
◆奥氏体铁素体与渗碳体的机械混合物。
力学性能介于铁素体和渗碳体之间，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。
莱氏体珠光体和初次渗碳体的共晶混合物。
具有较高的硬度，是一种较粗而硬的金相组织，存在于白口铸铁、高碳钢中。
◆马氏体钢和铁从高温急冷下来的组织，是碳原子在 -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。
3、铁碳合金平衡状态图为了把铁碳合金的组织结构与其化学成分和所处的温度之间的关系清楚地反映出来，人们测制了F e-F e3C的状态图，从图中可以很容易地确定某一碳含量的合金在指定温度下的组织结构。
图4铁碳平衡状态图（见幻灯片）4、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，生产中的热处理操作主要有以下的几种。
⎧⎧⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎨⎪⎩⎪⎪⎧⎪⎨⎪⎩⎩退火正火普通热处理淬火热处理回火表面淬火表面热处理化学热处理◆退火与正火退火：缓慢加热到临界点以上的某一温度，保温一段时间，随炉缓慢冷却。
目的：细化晶粒，提高力学性能；降低硬度、提高塑性、便于冷加工；消除部分内应力，防止工件变形。
正火是置于空气中冷却。
晶粒变细，韧性可显著提高。
铸、锻件切削加工前一般进行退火或正火。
◆淬火与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。
淬火剂有空气、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。
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。
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。
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，与回火作用相类似。
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，心部则具有一定韧性。
有渗碳、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。
5、碳钢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。
（2）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%。
（3）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，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%。
（4）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。
（5）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。
（6）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。
（7）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。
6、碳钢分类按用途：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（1）普通碳素钢Q235-A，屈服强度数值（MPa）；质量等级A，B，C，D。
脱氧方法为F，b，Z，TZ。
化工压力容器用钢一般选用镇静钢。
普通碳素钢有Q195、Q215、Q235、Q255及Q275五个钢种。
（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。
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。
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。
（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。
7、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）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。
（2）钢管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。
（3）型钢有圆钢、方钢、扁钢、角钢（等边与不等边）、工字钢和槽钢。
圆钢与方钢主要用来制造各类轴件；扁钢常用作各种桨叶；角钢、工字钢及槽钢可做各种设备的支架、塔盘支承及各种加强结构。