(2) 设计温度t ：以低于钢材蠕变极限控制其应力强度许用极限的相应温度。即以低于利用钢材的蠕
变极限确定的许用应力的相应的温度） (3)对最高许用设计温度〔tmax〕的控制: （a）碳素钢〔tmax〕＜375℃；（b）碳锰钢〔tmax〕＜375℃；（c）锰钼铌钢〔tmax〕＜400℃；（d）铬钼钢〔tmax〕＜475℃；（e）奥氏体不锈钢tmax＜425℃（即要低于本钢材蠕变温度）；
GB150-1998与JB4732 -1995的主要区别 （见下表所示） 项目 GB150-1998《钢制压力容器》 JB4732 -1995《钢制压力容器—分析设计标准》 设计压力P 0．1MPa ≤ P≤35 MPa,真空度≥0.02 0．1MPa ≤ P≤100 MPa , 真空度≥0.02 MPa MPa 设计温度t 根据材料的使用温度确定，可以从-196℃至钢材的蠕变限用温度 设计准则 弹性失效和失稳失效设计准则 低于以钢材蠕变控制其许用应力强度的相应温度，最高不超过475℃ 塑性失效、失稳失效和疲劳失效设计准则，局部应力采用极限分析和安定性分析结果来评定 采用最大剪应力理论。弹性有限元法，塑性分析，弹性理论和板壳理论公式 不限 应力分析法 采用最大主应力理论，以材料力学、板壳理论为基础，引用应力和形状系数 对介质的限制 不限 (四)、《压力容器安全技术监察规程》（P9下） 为了保证压力容器的安全运行，制订颁布了此《规程》。 国家质量技术监督局，根据压力容器产品使用的标准及有关技术法规来控制、监督压力容器的设计、制造、检验等各个环节。
1、《规程》的适用范围（同时具备下列条件的容器）： （1）最高工作压力（Pw）≥0.1MPa(不含液体静压力)；（这里均指表压力）
3
（2）Di≥0.15m(非圆形截面指截面最大尺寸)，且容积V≥ 0.025m;
（3）介质为气体、液化气体或最高工作温度tmax≥t沸（标准沸点温度）的液体。 （五）压力容器设计与制造的有关规则 （1）《压力容器设计单位资格管理与监督规则》 （2）《压力容器制造单位资格认可与管理规则》。
§1-4-1化工设备常用材料—材料常用性能 (看P10)
一、材料常用性能 （材料的性能分为：工艺性能和使用性能） (一)工艺性能（即制造性能）（要好）； 主要有铸造性能、锻造性能、焊接性能和切削性能。
（工艺性能-反映材料在加工制造过程中所表现出来的特能）
（二）使用性能（要好）；包括物理性能、化学性能、和力学性能（即机械性能）。 （使用性能-反映材料在使用过程中所表现出来的特性）
1、物理性能~包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等
2、化学性能~指材料抵抗各种化学介质作用的能力（包括高温氧化、耐腐蚀性能等）。 3、力学性能（即机械性能）~ 指材料在外力的作用下所表现出来的性能。（包括：强度、
刚度、硬度、塑性、韧性、疲劳等）
1）、强度~ 反映材料在外力的作用下抵抗破坏的能力。（破坏的两种情况指：a发生较大
的塑性变形；b发生断裂破坏。）
A、反映材料强度的数量指标有：
（1）屈服点бS-反映材料在外力作用下抵抗发生塑性变形的能力（бS值越大则越不易发生塑性变形）(бS即表示材料失去对变形的抵抗能力，也标志材料出现了显著的塑性变
形)
（2）抗拉强度бb-反映材料在外（拉力）力作用下抵抗发生断裂的能力。即表示材料所能承受的最大应力值，也标志材料将失去承载能力。（бb越大材料越不易发生断裂） （бb表示塑性材料如钢材的抗拉强度
ΔΔ ΔΔ ΔΔ ΔΔ ΔΔ ΔΔ ΔΔ ΔΔ ΔΔ （脆性材料如铸铁有抗拉强度б
bL 和抗压强度бbY 且бbY＞бbL）
2）刚度-反映材料在外力作用下抵抗（弹性变形）变形的能力。
（如钢杆的抗拉压刚度指：EA值） 3）、塑性~反映材料在外力作用下发生塑性变形而不破坏的能力。（材料若发生较大的塑
性变形而不破坏则说明塑性好）
（1）衡量材料塑性的指标有：（延伸率或称伸长率δ 与 断面收缩率Ψ）
δ≥5％的材料称为塑性材料；δ＜5％的称为脆性材料；（δ和Ψ的值越大，则材料的塑
性就越好）
4）、硬度-反映金属抵抗比它更硬物体压入其表面的能力。
（1）、常用的硬度试验指标有：布氏硬度HB和洛氏硬度HR a)、HB-布氏硬度：
HBS—实验时用钢球压头 HBW—实验时用硬质合金球 b)、洛氏硬：HRA 、HRB、HRC ；（常用HRC)；（用锥形金刚石压头做测试） （A、B、C指洛氏硬度的标度）
HRA—用于度量极硬材料表面承压能力（如硬质合金、表面淬硬层、渗碳层） HRB—用于度量较软材料的表面承压能力（如有色金属，退火、正火钢等）
HRC—用于度量很硬材料的表面承压能力（如淬火钢、调质钢等，多用于钢件热处理的
检查） 5）、冲击韧性—指材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。
※冲击韧性指标—为冲击韧度A kV ； A kV的单位： J/cm2 ；
(A kV 越大则材料冲击韧性越好，抗冲击能力越强。)
※①脆性转变温度—材料的冲击韧性随温度的下降而减少，当低于某一温度时冲击韧性发生剧降，这时材料呈脆性，该温度称为——。
（低温工作的设备其选材应注意韧性（A kV值）是否足够。）
※②交变载荷—机械零件（如轴、齿轮、弹簧等）经常受到大小不同和方向变化的载荷作用，这种
载荷称为—。（载荷的大小和方向随时间的变化而变化，这种载荷称为—）
6）、疲劳 —机械零件（指材料）在交变载荷的的作用下，当引起的交变应力б交＜бb , 甚至
б
交＜бe弹性极限的情况下，经一定循环次数后，并无明显的外观变形却突然发
生断裂的现象称为材料的疲劳。
（1）反映材料抵抗疲劳能力的指标： 疲劳极限 бD ；
a、金属材料的疲劳性能（即бD）是在旋转弯曲疲劳实验机上测定的。
b、试验规范规定：各种金属材料指定寿命为（即循环基数）N0 ，（合金钢指定寿命N0 = 10次 ；低碳钢N0 = 5×10次 ;） c、疲劳极限 б
应力循环次数达到N 0 次，材料仍不发生疲劳断裂破坏，此时的最 大
应力值作为疲劳极限。
（①当金属承受的交变应力б交＜бD时，应力循环到无数次时，如达到规定的N0次时，也
D —
7
6
不会发生疲劳断裂破坏；②当б交＞бD 时，材料在经一定循环次数后，将会 发生疲劳断裂。）
三、课堂练习：
1、化工生产对化工设备提出了那些基本要求？
2、按安全技术管理将压力容器分为三类的依据是什么？ 3、何谓材料的机械性能（即力学性能）？
4、材料的机械性能（即力学性能）包括有哪些？
5、何谓材料的脆性转变温度、疲劳、疲劳极限、冲击韧性及其指标、硬度及其指标、塑性及其指标、强度及其指标？
四、课堂小结：
1、化工生产对化工设备的基本要求 （1）满足安全性能的要求 （2）满足工艺性能的要求 （3）满足使用性能满足 （4）满足经济性能的要求
2、将压力容器划分为三类的依据是： （1）容器压力与容积的乘积PV （2）介质危害程度
（3）压力容器品种（即压力容器的作用） （4）材料的抗拉强度
3、按设计内压力大小将内压容器划分为： 低压、中压、高压、超高压容器。
4、我国钢制压力容器设计标准是：GB150 5、我国压力容器安全技术管理法规是：《压力容器安全技术监察规程》。
（由国家质量技术监督局，根据压力容器标准和安全技术法规来控制、监督压力容器的设计、制造、检验等各个环节。）
6、化工设备对材料性能的要求： （1）工艺性能(即制造性能)要合适；（铸造、锻造、焊接、切削加工性能） （2）使用性能要好。（物理性能、化学性能、力学性能即机械性能）
（力学性能—强度бb、刚度E、硬度HB与HR、塑性δ与Ψ、冲击韧性αk、疲劳强度бD ；
(注：δ≥5％的材料称为塑性材料；δ＜5％的称为脆性材料；
五、作业（p22）：
思考题： 1-2（答案于P2 ∽P3）、 1-3（1）（答案于P4，把图1-1画一遍并标好）、
1-4（答案于P5下及材料的бb L min ） 、1-6、(答案于上表内 —即弹性失效（针对内压容器）和失稳失效（针对外压容器）设计准则) 1-8、（答案于P10下∽P11）
思考题1-9 ：脆性转变温度—材料的冲击韧性随温度的降低而减少，当低于某一温度时冲击韧性会发生剧降，材料呈现脆性，该温度称为 材料的 ——。
*答：低温工作的设备其选材应注意韧性 （即冲击韧度值A k V ） 是否足够。
教 案 正 页
№2 教学日期 授课班级 年 月 日 周 年 月 日 周 年 月 日 周 专业 班级 专业 班级 专业 班级
课题：§1-4-2化工设备常用材料- 钢的热处理、金属材料 教学目的： 掌握碳钢、合金钢的牌号及各项的含义；掌握为化工设备选择钢材的基本原则。 教具及参考书：1）《金属工艺学》丁德全主编 2）《化工设备基础》王绍良主编、《化工容器及设备》张石铭主编
教学手段 2）联系工程实际，采用启发式、讨论|、分析与提问相结合的形式，实现师生互动。 教学过程:(课程内容、教学环节） 复习旧课：
新课§1-4-2化工设备常用材料- 钢的热处理、金属材料 一、钢的热处理 二、金属材料 （一）、碳钢 （二）、低合金钢 （三）、合金钢
三、选材的基本原则 四、课堂练习：
五、课堂小结
课型：综合型
重点、难点及智能培养等 1、重点：
（1）化工生产对化工设备的基本要求 （2）
（3）化工容器结构与分类
（4）GB150《钢制压力容器》适用范围 (5)材料的常用性能 2、难点：
(1)化工容器的分类 (2)材料的常用性能
作业：
课后记
复习旧课：
1、化工生产对化工设备提出了哪些基本要求？
2、按《压力容器安全技术监察规程》分类法，将压力容器分为三类的依据是什么？三类容器各包括的容器有哪些？
3、内压容器按设计压力(P)不同分类为哪几种？压力范围如何？
§1-4-2化工设备常用材料- 钢的热处理、金属材料 一、钢的热处理：（看p11）（部分自学）
热处理—指将钢在固态下加热到给定的温度，经过保温，然后按选定的冷却速度冷却，以改变其内部组
织结构，从而获得所需的性能的一种工艺，称—。
（一）、热处理的分类： 1、普通热处理：（包括：退火、正火、淬火、回火等） 2、表面热处理：（包括：表面淬火、化学热处理等） ※ 按零件生产工艺，热处理又可分类为： 1、预先热处理； 2、最终热处理； 例：一般零件的生产工艺过程是： （将毛坯）（1）锻造→预先热处理（有退火和回火，目的消除内应力 、降低硬度）→（2）机械加工（粗加工）→（3）最终热处理（有淬火加高回火（即调质处理）、表面淬火等，目的：使零件获得使用时所需要的性能）→（4）机械加工（精加工）。 调质处理—？ （二）、普通热处理的方法：
1、退火：将钢件加热到适当的温度，保温一定时间，然后缓慢冷却（随炉冷、坑冷）的热处
理工艺。（p12）
2、正火：是将钢加热到适当温度，保温一定时间，然后空冷的热处理工艺。 （1）、正火和退火的用途与目的： （生产中优先采用正火。正火的冷却速度 u正火＞u退火退火的冷却速度；正火可得到的组织相对细，强度和硬度相对稍高）
a、用途：主要用于钢件加工时的“预先热处理”
b、目的：软化钢材以利切削加工；消除内应力以防止工件变形；细化粒，改善组织，为零件的最终热处理做好准备。
3、淬火：是将钢加热到适当温度，保温一定时间，快速冷却（水冷或油冷）的热处理工艺。
（淬火后的钢件硬而脆，组织不稳定，有内应力，不能满足使用要求。因此，淬火后要及时 回火。）
4、回火:是将淬火后的钢件加热到适当温度，保温一定时间，出炉空冷至室温的工艺。
1)、回火的种类：（按温度范围不同分为三类） （1）、低温回火：回火温度范围为150℃-250℃；
①、低温回火的目的与用途：可使钢件具有高硬度和高耐磨性。主要用于各种切削工具（如锉刀）、滚动轴承、渗碳件和表面淬火件等。
(2)中温回火：回火温度范围为350℃-500℃；
①、作用与用途：
可使钢件具有较高的弹性极限бe、屈服点бs 及一定的韧性αk和硬度HB。主要用于各种弹簧和模具等 （3）、高温回火：500℃-650℃；（看p12中）
①、目的与用途：可使钢件具有强度、硬度、塑性和韧性都较好的综合力学性能 ；广泛用于汽车、拖拉机、机床等机械中的重要结构零件，如各种轴、齿轮、连杆、高强度螺栓等