【正文】 e中形成固溶體稱鐵素體。 鐵的同屬異構(gòu)轉(zhuǎn)變是構(gòu)成鐵碳合金一系列性能的依據(jù)。 ? 含碳量 ％～ 2％稱為鋼； ? 含碳量大于 2％稱為鑄鐵； ? 含碳量小于 ％時稱純鐵 (工業(yè)純鐵 )； ? 含碳量大于 ％的鑄鐵極脆 （一）鐵 鐵在 910oc以上是具有面心立方結(jié)構(gòu)的 γ－ Fe(圖 a)。 第一節(jié) 金屬的晶體結(jié)構(gòu) 一、金屬原子結(jié)構(gòu)特點與金屬鍵 ? 金屬原子結(jié)構(gòu)特點：最外層的電子數(shù)很少，一般只有一二個；而且這些最外層電子與原子核的結(jié)合力較弱，因此很容易脫離原子核的束縛而變成自由電子。 ? 力學性能 :決定許用應力 強度、硬度、彈性、塑性、韌性等。 ? 例如：對于高溫容器，由于鋼材在高溫的長期作用下，材料的力學性能和金屬組織都會發(fā)生明顯的變化，加之承受一定的工作壓力 ，因此在選材時必須考慮到材料的強度及高溫條件下組織的穩(wěn)定性。 ?熟悉化工設(shè)備中常用金屬材料的機械性能指標和主要化學成分含量。 ?掌握化工設(shè)備材料選用的原則，掌握幾種常用化工設(shè)備材料（普低鋼和低合金鋼）的牌號、性能、用途； ?掌握常用金屬材料熱處理的方法和作用。容器內(nèi)部盛裝的介質(zhì)大多具有一定的腐蝕性，因此需要考慮材料的耐腐蝕情況。 ? 物理性能：密度、熔點、比熱容、熱導率、線膨脹系數(shù)、導電性、磁性、彈性模量與泊松比等。 ? 金屬鍵：在金屬中，暫時擺脫原子核束縛的電子成為共有的自由電子，在所有的金屬正離子之間穿梭運動，好像帶負電的氣體充滿其間，把帶正電的金屬離子牢固地束縛在一起。 鐵在 910oc以下是具有體心立方結(jié)構(gòu)的 α－ Fe(圖 b)。 ? g－ Fe變成 a－ Fe 鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 （二）碳 碳在鐵碳合金中的存在形式有三種： ? 碳溶解到鐵的晶格中形成 固溶體 ? 碳與鐵形成化合物 ? 混合物：碳以石墨狀態(tài)單獨存在。 aFe原子間隙小，溶碳能力低（最大溶解度不超過 ％），強度和硬度低，但塑性和韌性很好。 gFe原子間隙較大，碳的溶解度比 aFe中大得多，如在 723℃ 時可溶解 ％，在 1147℃ 時可達最大值 ％。 ? 滲碳體的熔點約 1600℃ ，硬度高，塑性幾乎等于零。但鑄鐵具有一定消震能力。 （ 5）萊氏體 珠光體和初次滲碳體的共晶混合物。 二、鐵碳合金狀態(tài)圖 ? 鐵碳合金狀態(tài)圖中主要點、線含義： ? 圖中 AC、 CD兩曲線稱為 “ 液相線 ” ，合金在這兩曲線以上均為液態(tài)，從這兩曲線以下開始結(jié)晶。 ? ES（ Acm）與 GS（ A3）分別為奧氏體的溶解度曲線，在ES線以下奧氏體開始析出二次滲碳體，在 GS線以下析出鐵素體。 三、鋼的熱處理 鋼、鐵固態(tài)下加熱、保溫和不同的冷卻方式，改變金相組織以滿足所要求的物理、化學與力學性能，稱為熱處理。目的：細化晶粒，提高韌性，有比退火為高的強度與硬度。 淬火后得到的組織是馬氏體。 回火 是淬火后進行的一種較低溫度的加熱與冷卻熱處理工藝。刃具、量具，要進行低溫回火處理。 ? 高溫回火溫度為 500℃ ～ 680℃ 。 時效熱處理 ：材料經(jīng)固溶處理或冷塑變形后，在室溫或高于室溫條件下，其組織和性能隨時間而變化的過程。 滲碳、氰化可提高零件的硬度和耐磨性； 滲鋁可提高耐熱、抗氧化性； 氮化與滲鉻的零件，表面比較硬，可顯著提高耐磨和耐腐蝕性； 滲硅可提高耐酸性等。鋼材熱加工 1150～ 1200℃ ，過早熔化而導致工件開裂，稱“熱脆”。 特別是在低溫時，使鋼材顯著變脆，稱“冷脆”。 MnS(1600℃ ) ，部分消除硫的有害作用。 （ 4）硅 脫氧劑。 鎮(zhèn)靜鋼中的含硅量常在 %～ %，沸騰鋼中只含有 %～ %。 FeO、 MnO、 SiO Al2O3，使強度、塑性降低。 （ 7）氫 氫脆、白點等缺陷。 普通碳素鋼有 Q19 Q21 Q23 Q255及 Q275五個鋼種。 45Mn，錳含量較高的優(yōu)質(zhì)非合金鋼。 （ 3）高級優(yōu)質(zhì)鋼 S＜ %～ %； P＜ %，均＜ %。 （ 2）鋼管 無縫鋼管和有縫鋼管。有縫管如水煤氣管，分鍍鋅 (白鐵管 )和不鍍鋅 (黑鐵管 )兩種。 鍛鋼有 0 1 … 、 50等牌號。 在一些介質(zhì) (濃硫酸、醋酸、鹽溶液、有機溶劑等 )中有相當好的耐腐蝕性能。 在化工生產(chǎn)中可做燒堿生產(chǎn)中的熬堿鍋、聯(lián)堿生產(chǎn)中的碳化塔及淡鹽水泵等。 在強度、塑性和韌性方面大大超過灰鑄鐵，甚至接近鋼材。 常用于各種耐酸泵、冷卻排管和熱交換器 牌號有： STSi11Cu2CrR、 STSi15R、STSi15Mo3R等。 當平均質(zhì)量分數(shù) ≥%、 ≥%， ≥%時，在元素符號后面應標明含量，可相應表示為 4。 含量達到 13％時，能使鋼的耐腐蝕能力顯著提高，并增加鋼的熱強性。 提高耐腐蝕性和低溫沖擊韌性。 硅含量增高會降低鋼的塑性和沖擊韌性。 鉬 提高高溫強度、硬度、細化晶粒、防止回火脆性。 鈦 強脫氧劑，可提高強度、細化晶粒，提高韌性，減小鑄錠縮孔和焊縫裂紋等傾向。 在鋼號后面分別加注 g、 R或 HP等，如20g、 16MnR和 15MnVHP等。 稱耐酸、堿、鹽等強烈腐蝕性介質(zhì)的鋼為耐酸鋼。都在 13％以上。 含氯離子，發(fā)生晶間腐蝕的傾向。這種沿晶界的腐蝕稱為晶間腐蝕。 0Cr18Nil8Mo2Cu2Ti。 Ni、 Mn奧氏體形成元素， 提高高溫強度和改善抗?jié)B碳性。 抗氧化鋼是指高溫下具有較好的抗氧化性，并有適當強度的鋼種。 鐵基耐熱合金工作溫度在 700℃ 以下，含有相當高的鉻、鎳成分和其他強化元素。鈷價格昂貴，應用受到很大的限制，一般在 1000℃ 以上才用。 16MnDR、 07MnNiCrMoVDR、15MnNiDR、 09Mn2VDR、 09MnNiDR 壓力容器材料多種多樣 鋼 —— 用的最多 有色金屬 非金屬 復合材料 壓力容器材料選擇 其他 壓力容器用鋼的基本要求 壓力容器用鋼的基本要求 較高的強度 良好的塑性、韌性、制造性能和與介質(zhì)相容性 改善鋼材性能的途徑 化學成分的設(shè)計 組織結(jié)構(gòu)的改變 零件表面改性 一、化學成分 鋼材化學成分對其 性能 和 熱處理 有較大的影響。 將硫和磷等有害元素含量控制在很低水平，即大大提高鋼材的純凈度 可提高鋼材的韌性、抗應變時效性能、抗回火脆化性能、抗中子輻照脆化能力和耐腐蝕性能。 化學成分對熱處理也有決定性的影響，如果對成分控制不嚴，就達不到預期的熱處理效果。 a、壓力容器設(shè)計中，常用的強度判據(jù) 包括抗拉強度 бb 屈服點 бs 持久極限 蠕變極限 疲勞極限 б1 b、壓力容器設(shè)計中，常用的塑性判據(jù) 延伸率 δ5 斷面收縮率 c、壓力容器設(shè)計中，常用的韌性判據(jù) 沖擊吸收功 Akv 韌脆轉(zhuǎn)變溫度 斷裂韌性 Dsns?韌性 臨界裂紋尺寸的大小主要 取決于鋼的韌性 。 當使用溫度低于或等于 200C時 ，需要考慮低溫沖擊韌性 ， 并根據(jù)應力水平 、 設(shè)計溫度和厚度 ， 確定夏比 V型缺口沖擊試驗溫度和 Akv的指標 。試樣外表面無裂紋的鋼材方可用于壓力容器制造。含碳量愈低，愈不易產(chǎn)生裂 紋，可焊性愈好。 5156VMoCrCuNiMnCCeq???????式中的元素符號表示該元素在鋼中的百分含量 2 、壓力容器鋼材的選擇 壓力容器零件材料選擇綜合考慮 壓力容器的使用條件 零件的功能和制造工藝 材料性能 材料使用經(jīng)驗（歷史） 材料價格 規(guī)范標準 壓力容器常用鋼材 一、鋼材形狀 鋼材的形狀包括 板、管、棒、鍛件、鑄件等。 以及少量的硫 、 磷 、 硅 、 氧 、氮等元素 。 特點及優(yōu)點 ◆ 采用低合金鋼，不僅可以減薄容器的壁厚，減輕重量， 節(jié)約鋼材，而