【正文】 強度和塑性占主導(dǎo)地位 ，但使用時要考慮溫度的變化 。 (2)洛氏硬度 HR ( Rockwll hardness ) h1h0 洛氏硬度測試示意圖 洛氏硬度計 (3)維氏硬度 HV ( diamond perator hardness ) 適用范圍 : ? 測量薄板類 。 )()(22 dDDDFAFH B WH B S?????或布氏硬度 HB ( Brinellhardness ) 符號 HBS或 HBW之前的數(shù)字表示硬度值，符號后面的數(shù)字按順序分別表示球體直徑、載荷及載荷保持時間。 布氏硬度 HB（ 一般在 HB650以上就不能使用 ) 、 洛氏硬度 HR (可以用于硬度很高的材料 ) 、 維氏硬度 HV ( 比洛氏硬度更適合于測定極薄試樣的硬度 ) ， 顯微硬度 。 硬度 ： 金屬材料抵抗其它更硬的物體壓入其內(nèi)的能力。 （ 2）缺口敏感性 指在帶有一定應(yīng)力集中的缺口條件下，并且 在靜載荷作用條件下，抵抗裂紋擴展的能力。韌性高的材料，一般都有較高的塑性指標；但塑性較高的材料，卻不一定都有高的韌性。 ? 擺錘沖斷試樣所失去的位能為 沖擊功 （試件所吸收的功）： Ak =G(H1H2) 焦耳 ！吸收功的高低取決于 ——材料能否迅速塑性變形的能力。 承受 靜 載荷抗裂紋擴展的能力 —— 缺口敏感性 承受 動 載荷時抗裂紋的能力 —— 沖擊韌性 （ 1） 沖擊韌性及指標（ Ak） 材料在外加動載荷作用下的一種吸收機械能，迅速塑性變形，抵抗斷裂的能力。如彎卷、鍛壓、冷沖、焊接等； ? 使構(gòu)件在承載后由于變形而避免發(fā)生斷裂。 是鋼材塑性指標和冶金質(zhì)量的綜合指標 。 （ 2）斷面收縮率（ y） 積。 ◎卷板裂紋 。 載荷作周期性變化 交變應(yīng)力與疲勞破壞 材料的疲勞極限及其測定 塑性 ： 金屬材料在斷裂前發(fā)生不可逆永久變形的能力。表示符號： σ1 (MPa)。 持久強度 σD 蠕變強度 σn 屈服強度 σs() 抗拉強度 σb 疲勞極限 σn ? 構(gòu)件或零件受到大小和方向變化的交變載荷作用，應(yīng)力遠小于屈服點就斷裂 ——疲勞 。我們把經(jīng)過 106~108次 循環(huán)試驗而不發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力，作為疲勞強度。 ?規(guī)定 ： 化工設(shè)備設(shè)計壽命一般為十萬小時，所以用 試件在十萬小時斷裂時的應(yīng)力作為持久強度 。 是 一定溫度和一定載荷 下，材料抵抗斷裂的能力。 強度：固體材料在外力作用下抵抗產(chǎn)生塑性變形和斷裂的特性 。 ? “ 蠕變 ” 現(xiàn)象： 高溫高壓的蒸汽管道下?lián)献冃危? 高溫高壓下法蘭及螺栓蠕變變形而泄漏； “ 蠕變極限（ sn ） ” ： 材料在 高溫 下，抵抗發(fā)生緩慢塑性變形的 能力 ，以sn 表示，單位 MPa 。 強度：固體材料在外力作用下抵抗產(chǎn)生塑性變形和斷裂的特性 。 是壓力容器設(shè)計 常用的性能指標 。 持久強度 σD 蠕變強度 σn 屈服強度 σs() 抗拉強度 σb 疲勞極限 σn 金屬在拉伸條件下，從開始加載到發(fā)生斷裂所能承受的最大應(yīng)力值，叫作抗拉強度。 記作 。 單位： MPa。 sb曲線 ：彈性變形 +均勻塑性變形 ? 屈服現(xiàn)象 ： 金屬材料承受載荷作用 ， 當(dāng)載荷不再增加時 ， 仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性變形 。 開始出現(xiàn)塑性變形時的應(yīng)力，稱為 “ 屈服點 ” ss sb ?材料的拉伸曲線 oe段 ：直線、彈性變性 b點 ：出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，即試樣局部截面明顯縮小試樣承載能力降低，拉伸力達到最大值，試樣即將斷裂。 ※ 地腳螺栓拉斷 。 強度：固體材料在外力作用下抵抗產(chǎn)生塑性變形和斷裂的特性 。 第一節(jié) 概述 一、化工設(shè)備選材的重要性和復(fù)雜性 ?壓力：真空 —低壓 —中壓 — 高壓 —超高壓 ?溫度：低溫 —中溫 —高溫 ?介質(zhì)：有毒 —易燃 —劇毒 ?選材的原則 ? 材料品種應(yīng)符合我國資源和供應(yīng)情況 ? 材質(zhì)可靠，能保證使用壽命 ? 要有足夠的強度，良好的塑性和韌性 ? 對腐蝕性介質(zhì)能耐腐蝕 ? 便于制造加工，焊接性能良好 ? 成本低 第二節(jié) 材料的性能 一、力學(xué)性能 材料在外力 (或外加能量 )作用下抵抗外力所表現(xiàn)的行 為，包括變形和抗力，即 在外力作用下不產(chǎn)生超過允 許的變形或不被破壞的能力 。緒 論 一、問題的提出 二、課程內(nèi)容 （一）設(shè)備是工藝的基礎(chǔ) （二）材料是設(shè)備的基礎(chǔ) （一）基礎(chǔ)篇 ——材料 材料的性能 碳鋼 特殊性能鋼 合金鋼 常用三類鋼 封頭人孔支座 筒體管口液位計內(nèi)壓容器 外壓容器的失穩(wěn) （二）理論篇 ——中低壓容器設(shè)計（內(nèi)壓和外壓） 換熱器 攪拌器 塔設(shè)備 （三）實踐篇 ——典型設(shè)備（換熱器、塔設(shè)備、攪拌器） 第一章 化工設(shè)備材料及其選擇 教學(xué)重點： （ 1）材料的力學(xué)性能 ； （ 2）化工設(shè)備材料的選擇。 教學(xué)難點： 材料的性能。 硬 度 強 度 塑 性 韌 性 金屬材料的變形和破壞過程 （ 1）彈性變形階段 （ 2）彈－塑變形階段 （ 3）斷裂 A、韌性斷裂 B、脆性斷裂 金屬材料承受載荷作用，當(dāng)載荷不再增加或緩慢增加時，仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性變形，這種現(xiàn)象就稱為屈服。 持久強度 σD 蠕變強度 σn 屈服強度 σs() 抗拉強度 σb 疲勞極限 σn 例如 :※ 容器爆裂； ※ 管道破裂 。 ※ 爐管爆裂； … .. —— 強度不夠！ 拉伸試驗 （ 屈服點和抗拉強度 ） 拉伸試樣 拉伸試驗機 拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象 常溫拉應(yīng)力下 20號鋼的拉抻試驗 l0=10d0 l0= 5d0 或 從開始加載到發(fā)生斷裂所能達到的最大應(yīng)力值，叫做抗拉強度。 es段 ：水平線（略有波動）明顯的塑性變形屈服現(xiàn)象，作用的力基本不變，試樣連續(xù)伸長。 ? 屈服點 ： （ ss） ——材料發(fā)生屈服時的應(yīng)力 。 ——一些合金沒有明顯的屈服點 ,規(guī)定 發(fā)生 %殘余變形時的應(yīng)力 ， 作為 “ 條件屈服點 ” 。 其他塑性材料拉伸時的力學(xué)性能 脆性材料 ——鑄鐵的拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線 強度：固體材料在外力作用下抵抗產(chǎn)生塑性變形和斷裂的特性 。 ? 定義 ：金屬材料在受力過程中， 發(fā)生斷裂所達到的最大應(yīng)力值 ， 以 σb 表示，單位 MPa。 ?屈強比： ss/ sb 屈強比小，表明材料具有較大的 塑性儲備 。 持久強度 σD 蠕變強度 σn 屈服強度 σs() 抗拉強度 σb 疲勞極限 σn 材料在 高溫 下，在一定的應(yīng)力 下，抵抗發(fā)生緩慢塑性變形的能力。 材料在 給定溫度 下，抵抗發(fā)生斷裂的能力。 持久強度 σD 蠕變強度 σn 屈服強度 σs() 抗拉強度 σb 疲勞極限 σn ? 定義 ：在 一定溫度 下，經(jīng)過 一定時間 斷裂時的應(yīng)力，以 sD 表示，單位 MPa 。 ?材料抵抗斷裂的能力越大，在相同的條件下，能支持的時間越久。 材料在 交變載荷 作用下，會在遠低于材料本身的屈服點時就已經(jīng)斷裂了，這種現(xiàn)象就是疲勞。 強度：固體材料在外力作用下抵抗產(chǎn)生塑性變形和斷裂的特性 。 ? “疲勞極限 ” ——構(gòu)件或零件在交變載荷作用下不致斷裂的最大應(yīng)力 。 ? 例如 ： 頻繁開、停車 ——容器內(nèi)壓力或溫度波動； 活塞式壓縮機壓縮氣體 ——容器及管道內(nèi)壓力波動； 離心泵頻繁開停機或震動 ——泵軸受力成交變式。 ? 因塑性不足引起材料破壞的例子： ◎鍛件裂紋 。 ◎焊縫熱影響區(qū)裂紋 主要指標 ： (1) 延伸率（ δ） 如：純鐵的延伸率為 50% 20R的 ?5不小于 25% 16MnR的 ?5不小于 21% 1Cr18Ni9Ti的 ?5不小于 40%。斷裂后試件的最小截面試件的原始截面積；式中?????kkFFFF000F%100y（ 3）冷彎性能 室溫下對試板以一定的內(nèi)半徑（ R=～ 3板厚 ） 進行彎曲， a=1200或 1800 ，是否出現(xiàn)裂紋或起層。 塑性指標的實際意義： ? 便于成型加工和焊接。 —— 壓力容器及其零件都需要具備這個性質(zhì) ！ 韌性： 表示材料彈塑性變形為斷裂全過程吸收能量的能力，也就是材料抵抗裂紋擴展的能力。 沖擊試驗機 沖擊試樣和沖擊試驗示意圖 沖擊韌性 ( notch toughness ): 材料在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力。 沖擊韌性值的試驗確定 注意！韌性是材料在外加動載荷突然襲擊時的一種及時和迅速塑性變形的能力。其所以如此，就是因為靜載菏下能夠緩慢塑性變形的材料．在動載荷下不一定能迅速塑性變形。 圖 13 沖擊試驗的標準試樣 沖擊韌性？ ——是動載荷作用下抵抗裂紋擴展的能力。 硬度高材料強度也高，耐磨性較好 ! 表示金屬材料 在一個小的體積范圍內(nèi)抵抗 彈性變形、塑性變形或破斷的能力 。 (1)布氏硬度 HB ( Brinellhardness ) 布氏硬度計 適用范圍 : ? ＜ 450HBS。如 :120HBS10/1000/30表示 直徑為 10mm的鋼球 在 1000kgf（ ） 載荷 作用下 保持 30s測得的 布氏硬度值為 120。 ? HV≈HBS 。 ss ?T T ss ?小 結(jié) 二、 物理性能 相對密度、熔點、熱膨脹性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、磁性、彈性模數(shù)與泊桑比等。 通常用線膨脹系數(shù)來定量 ，以 aL表示 。 ? 對不同材料 ， 材料的彈性模量越大 ． 使它產(chǎn)生一定量的彈性變形的應(yīng)力也越 大 。 泊桑比是拉伸試驗中試件 單位橫向收縮與單位縱向伸長之比 ，以 μ表示。 ? =?? ? 其中bbbbb ?????1? lllll ????1? 化學(xué)性能 化學(xué)性能 指金屬材料與周圍介質(zhì)接觸時抵抗 發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)的性能。 2. 抗氧化性 —— 指金屬材料在高溫下 ， 抵抗 氣體介質(zhì)如水蒸氣 ， CO SO2等的 氧化腐蝕 的能力 。 工藝性能 —— 指金屬或合金是否適合鑄造的一些工藝性能， 包