【正文】 第二篇第二篇 壓力容器壓力容器第六章第六章 壓力容器與化工設(shè)備常用材料壓力容器與化工設(shè)備常用材料 第七章第七章 壓力容器中應(yīng)力分析與計算壓力容器中應(yīng)力分析與計算第八章第八章 內(nèi)壓容器設(shè)計內(nèi)壓容器設(shè)計第九章第九章 外壓容器的穩(wěn)定性計算外壓容器的穩(wěn)定性計算第十、十一章第十、十一章 容器附件容器附件第十二章第十二章 壓力容器的開孔和補強壓力容器的開孔和補強第十三章第十三章 容器支座容器支座* 2第六章第六章 化工設(shè)備材料化工設(shè)備材料 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 根據(jù)物料與適宜工作條件選材 物料腐蝕性物料腐蝕性 ：鑄鐵抗硫化氫 壓力壓力 與 溫度溫度 蠕變?nèi)渥?、 氫腐蝕氫腐蝕 、 低溫脆性低溫脆性 等* 3材料的性能：材料的性能： 力學(xué)性能力學(xué)性能 、 物理性能物理性能 、 化學(xué)性能化學(xué)性能 和 機機加工性能加工性能一、力學(xué)性能 —— 決定許用應(yīng)力 強度、硬度、彈性、塑性、韌性等 * 4強度：、強度： 是指材料抵抗外加載荷而不致失效破壞的能力 按所抵抗外作用形式按所抵抗外作用形式 分為： 抵抗恒定外力 —— 靜強度靜強度 抵抗沖擊外力 —— 沖擊強度 抵抗交變外力 —— 疲勞強度按環(huán)境溫度按環(huán)境溫度 分為： 常溫下抵抗外力 —— 常溫強度常溫強度 高溫下抵抗外力 —— 高溫強度 低溫下抵抗外力 —— 低溫強度* 5常溫強度指標(biāo)： 屈服強度和抗拉 (壓 )強度 屈強比適當(dāng) 蠕變極限 σn 疲勞極限 σr , r= σmin/ σmax ,應(yīng)力循環(huán)系數(shù)或應(yīng)力比，如 σ1,以106107次不被破壞的應(yīng)力 （ r— 循環(huán)特性）補充 :靜應(yīng)力與變應(yīng)力穩(wěn)定變應(yīng)力 —— 周期、應(yīng)力幅和平均應(yīng)力都不隨時間變化的變應(yīng)力* 7硬度、硬度 局部抵抗能力 彈性、強度與塑性的綜合性能指標(biāo) 硬度：硬度： 布氏硬度 (HB)、洛氏硬度 (HRC、 HRB)和維氏硬度 (HV) 低碳鋼 σ b= HB 高碳鋼 σ b= HB 灰鑄鐵 σ b= HB* 8塑性、塑性延伸率 δ斷面收縮率 ψ化工設(shè)備材料一般要求 δ5=10%20%* 9沖擊韌性、沖擊韌性 沖擊韌度 αk，使其破壞所消耗的功或吸收的能除以試件的截面面積 低溫容器所用鋼板 αk值不得低于 30J/cm2* 10二、物理性能 密度、熔點、比熱容、熱導(dǎo)率、線膨脹系數(shù)、導(dǎo)電性、磁性、彈性模量與泊松比等。(1) 密度 單位體積內(nèi)的質(zhì)量 。如要求質(zhì)量輕和慣性小的零件，均采用密度小的鋁合金制造。(2) 熔點 熔點是金屬或合金從固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變時的溫度。熔點高的金屬材料可以用來制造耐高溫零件。(3) 導(dǎo)熱性 金屬傳導(dǎo)熱量的能力稱為導(dǎo)熱性 。一般說，金屬純度越高，其導(dǎo)熱能力就越大。制造散熱器、熱交換器與活塞等零件時，常選用導(dǎo)熱性好的金屬?！?4) 導(dǎo)電性 金屬傳導(dǎo)電流的性能 。純金屬的導(dǎo)電性比合金好。常用純銅、純鋁做導(dǎo)電材料，用導(dǎo)電性差的銅合金和鋁合金作電熱元件。(5) 熱膨脹性 金屬隨著溫度變化而膨脹、收縮的特性 。(6) 磁性 金屬在磁場中被磁化而呈現(xiàn)磁性強弱的能力 。鐵磁性材料 (在外加磁場中，能被強烈磁化到很大程度 )、順磁性材料 (在外加磁場中呈現(xiàn)十分微弱的磁性 )、抗磁性材料 (能夠抗拒或減弱外加磁場磁化作用的金屬材料 )鐵磁性材料可用于制造變壓器、電動機、測量儀表等?？勾判圆牧蟿t可用作要求避免磁場干擾的零件和結(jié)構(gòu)材料。* 13* 14三、化學(xué)性能耐腐蝕性、耐腐蝕性 金屬和合金對周圍介質(zhì)侵蝕的抵抗能力抗氧化性、抗氧化性 高溫氧化，降低表面硬度和抗疲勞強度 選耐熱材料* 15* 16四、加工工藝性能四、加工工藝性能可鑄性：、可鑄性： 收縮與偏析收縮與偏析可鍛性、可鍛性焊接性、焊接性可切削加工性、可切削加工性* 17第二節(jié)第二節(jié) 碳鋼與鑄鐵碳鋼與鑄鐵 “鐵碳合金 ”由 95％以上鐵和 ％～ 4％碳及 1％左右雜質(zhì)元素所組成合金 一般含一般含 C量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） ％～％～ 2％稱為鋼％稱為鋼；； 大于大于 2％稱為鑄鐵；％稱為鑄鐵； 當(dāng)含 C量小于 ％時稱 純鐵純鐵 (工業(yè)純鐵 )； 含 C量大于 ％的 鑄鐵極脆鑄鐵極脆* 18一、鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)金屬的組、金屬的組織與結(jié)構(gòu)織與結(jié)構(gòu) 在金相顯微鏡下看到的金屬的晶粒，簡稱組織* 19 電子顯微鏡觀察到金屬原子各種規(guī)則排列，稱為金屬的晶體結(jié)構(gòu)，簡稱 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 不同溫度下純鐵體心立方與面心立方晶格 體心立方晶格塑性比面心立方晶格的好，而后者的強度高于前者。* 20鑄鐵中的 C以石墨形式存在，有不同的組織形貌。 球墨鑄鐵強度最高；細(xì)片狀石墨次之；粗片狀石墨最差。* 21純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變、純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 體心立方晶格的純鐵稱 aFe， 面心立方晶格的鐵稱為 gFe。 aFe加熱可變?yōu)?gFe， 反之高溫下的 gFe冷卻可變?yōu)?aFe。 在固態(tài)下晶體構(gòu)造隨溫度發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱 “同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 ”。 純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變是在 910℃ 恒溫下完成的。在固態(tài)下重新排列、結(jié)晶過程是鋼進行熱處理的依據(jù)。* 22碳鋼的基本組織、碳鋼的基本組織 C在鐵中的存在形式有 固溶體固溶體 、 化合物化合物 和混合物混合物 三種。 固溶體：固溶體： 兩種或兩種以上的元素在固態(tài)下互相溶解，而仍然保持溶劑晶格原來形式。 三種不同的存在形式，形成了不同的碳鋼組織。 * 23組元：純鐵、 Fe3C符號表示 概念 性能相 固相 固溶體 鐵素體 F碳溶于 α－ Fe中的間隙固溶體具有良好的塑性和韌性，但強度硬度不高奧氏體 A 碳溶于 γ－ Fe中的間隙固溶體 與溶碳量和晶粒大小有關(guān)，硬度較低而塑性較高，易于鍛壓成形金屬化合物滲碳體 Fe3C 具有復(fù)雜晶格的間隙化合物 硬度很高而塑性和韌性幾乎為零，脆性極大液相 L基本組織： 單相組織： F、 A、 Fe3C 萊氏體 Ld：（ A＋ Fe3C ）在共晶點上得到，塑性韌性很差，是硬而脆的組織 珠光體 P：（ F＋ Fe3C ）在共析點上得到，具有良好的力學(xué)性能* 24（（ 1）鐵素體）鐵素體 （（ ferrite）） C溶解在 aFe中形成固溶體稱 鐵素體鐵素體 。 aFe原子間隙小，溶碳能力低（室溫下％），強度、硬度低，塑性和韌性很好。 低碳鋼是含鐵素體的鋼，具有軟而韌的性能。* 25（（ 2）奧氏體）奧氏體 （（ Austenite）） C溶解在 gFe鐵中形成固溶體稱 奧氏體奧氏體 。 gFe原子間隙較大， C的溶解度比 aFe中大得多，如在 723℃ 時可溶解 ％，在 1147℃ 時可達最大值 ％。 奧氏體組織是在 aFe發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變時產(chǎn)生的。 由于奧氏體有較大的溶解度，故塑性、韌性較好，且無磁性 。* 26（（ 3）滲碳體）滲碳體 （（ Cementite）） 碳和鐵形成一種化合物（ Fe3C）稱 滲碳體滲碳體 。 熔點約 1600℃ ，硬度高，塑性幾乎等于零。 鐵碳合金含碳量小于 2％時，其組織是在鐵素體中散布著滲碳體，是碳素鋼。 含 C量大于 2％時，部分 C以石墨形式存在，稱鑄鐵。抗拉強度和塑性都比碳鋼低。但鑄鐵具有一定消震能力。* 27（（ 4）珠光體）珠光體 （（ Pearite）） 鐵素體與滲碳體的機械混合物鐵素體與滲碳體的機械混合物 (F＋ Fe3C )用符號 P表示 。 力學(xué)性能介于鐵素體和滲碳體之間，綜合了鐵素體和滲碳體優(yōu)點，即其強度、硬度比鐵素體顯著提高；塑性、韌性比鐵素體差，但比滲碳體要好得多。其組織為層片狀結(jié)構(gòu)，其綜合力學(xué)性能好。* 28（（ 5）萊氏體）萊氏體 （（ Ledeburite）） v萊氏體是由 A＋ Fe3C組成的一種機械混合物，用符號 Ld表示，其組織結(jié)構(gòu)為滲碳體基體上分布的奧氏體，主要體現(xiàn)了滲碳體特點，硬度很高，塑性極差，幾乎為零 。是一種較粗而硬的金相組織，存在于白口鑄鐵、高碳鋼中。 * 29（（ 6）馬氏體）馬氏體 （白色） 鋼和鐵從