调质处理—淬火后再加高温回火的热处理工艺，称—。 （三）、表面热处理
1、表面热处理的方法有：表面淬火和化学热处理 1）、表面淬火：将钢的表面快速加热到淬火温度，并随即喷水快速冷却，这一方法称—。（先
将钢调质处理→再表面淬火→而后低温回火）
（1）、特点与用途：（看p12下）
a、特点：不改变钢件表面的成分，只改变表面的组织，心部组织、性能不变，表层具有高硬度和高耐磨性。b、用途：如1、（感应加热表面淬火）用于中碳钢、中碳低合金结构钢钢件的表面淬火，如广泛用于汽车、拖拉机和工程机械中的齿轮、轴类等。也可用于高碳钢、低合金钢制造的工具和量具，以及铸铁冷轧辊等。如2、（火焰加热表面淬火 ：用乙炔-氧焰或煤气-氧焰，将工件表面快速加热到淬火温度，立即喷水冷却的淬火方法。适合大型工件，如大模数的齿轮等 —设备简单，投资少，但加热易过热，淬火质量不稳定） 2）、化学热处理—是向工件表面深入某种元素的热处理工艺。 （包括：渗碳、渗氮（氮化）、碳氮共渗（氰化）、渗金属等。） （1）渗碳：是向工件表面渗入碳原子的热处理工艺。
使表层含碳量高于心部，在经过淬火和低温回火，可获得外硬内韧的性能。适合低碳钢和低碳合金钢
(2)渗氮：是向工件表面渗入氮原子的热处理工艺。
渗氮用钢大都含有Gr Mo Al V等元素（如38GrMoAlA）
通过渗氮可使工件表层形成氮化膜，使钢表面具有高的硬度、耐磨性和耐蚀性。（工件心部的塑性和韧性，要在渗氮之前，通过调质处理获得。）
材料包括：金属材料、复合材料、非金属材料 （看P13上） 二、金属材料
*金属材料包括：1、铁（纯铁）； 2、黑色金属（以铁为基的合金）：如钢、铸铁、铁合金等； 3、非铁合金（有色金属）如铜及其合金、铝及其合金、铅及其合金等 * 1）、 钢的分类：（1）非合金钢（碳钢）—含碳量C＜2.11﹪的铁碳合金； （2） 低合金钢 ；（3）合金钢 ； （一）、非合金钢（碳钢）：
*（包括：1、碳素结构钢；2、优质碳素结构钢 ；3、碳素工具钢，T 7 —T 13 ） 1、（普通）碳素结构钢： 1)、钢牌号的表示方法：
Q（屈服极限的字母）+屈服极限的数值(单位MPa)+质量等级符号+脱氧方法符号 质量等级有：A级（最低级）、B、C、D级（最高级） 脱氧方法符号 ：F（沸腾钢）、b（半镇静刚）、Z（镇静钢 ，Z一般省略不标） 、 TZ（特
镇静钢）
例：Q235A —碳素结构钢，屈服极限为бS=235MPa ，A级质量，镇静钢，
其性能与用途：强度、塑性、焊接性、切削性等良好，价格低廉，广泛用于化工设备中。 2）、普通）碳素结构钢的牌号有：
Q 195、Q215、Q235、Q255、Q275(次钢号不分质量等级)（五种） 例：（Q235 AF）
2、优质碳素结构钢： 1）、钢牌号的表示方法：
以钢中平均含碳量质量分数的万分数（两位数）表示。
例：45—优质碳素结构钢，平均含碳量wc=45×1/104 =0.45﹪ 2)、优质碳素结构钢的牌号有：
10、15、20、25、 30 、35、 40、 45、50、55、60、65、70、75、80、85；
按含碳量不同可分为三类：※
（1）低碳钢（05、08）10、15、20、25、— 含碳量wc≤0.25﹪；
(a)性能与用途：强度低但塑性好，冷冲压及焊接性能良好，在化工设备中广泛用。特
例：（05 F、08F、10F、15F、20F）05、08、
（2）中碳钢30、35、40、45、50、55、60含碳量 0.30﹪≤wc≤0.60﹪；
(a)性能与用途：钢的强度与塑性适中，焊接性能较差，不适宜制造设备壳体，用造机械的零件如：轴、齿轮、连杆等。45钢用的最广。
（3）高碳钢65、70、75、80、85—含碳量wc≥0.65﹪；
(a)性能与用途：钢的强度、硬度均较高，塑性差，常用制造弹簧。常用65、70钢。 （4）专业用优质碳素结构钢：平均含碳质量分数wc=钢号两位数字×1/104 20R _压力容器用钢——含碳wc=0.20﹪；
20G (钢管) 20g(钢板) ——锅炉用钢； 16Q(16q) _桥梁用钢
2C 、3C、4 C、5 C 等 —船舶用钢。 （二）、低合金钢：（包括：低合金高强度结构钢、低合金耐候钢、低合金 专用钢）（看P13下）
（金钢与合金钢是在碳钢的基础上有目的地加入某些合金元素所形成的钢1、加入的合金元素：Si 、Mn 、Cr 、B 、W、V、Ni 、Ti、Nb、Al等 低合金—指钢中合金元素总质量分数wMe≤5﹪ (1)、高强度结构钢的牌号：Q295 、Q345（最常用）、Q390 、Q420、Q460 ； （a）、Q295（质量等级有A、B级）； （b）、（ Q345、Q390与Q420）都有（A、 B、 C 、D、 E级）； （c）Q460（C 、D、 E级）。 （2）低合金高强度结构钢的用途：（P13下）广泛用于桥梁、船舶、车辆、锅炉、化工容器
和输油管等。（用途举例见P14表1-1） （三）、合金钢 （看P13~P14） 1、合金钢牌号的表示方法：
含碳量数字 +合金元素符号 +合金元素含量数字 ↓ ↓
含碳量数字为两位数时：表示平 ） 数字表示含合金元素平均 均含碳质量分数的万分数，为一位数） 质量分数的百分数，当合 时表示平均含碳质量分数的千分数。） 金元素平均质量分数＜1.5﹪
时不标数字。
例：40Cr ——（合金调质钢-中碳）
平均含碳wc=40×1/10 =0.40﹪； 平均含铬wcr ＜1.5﹪ 例：1 Cr 18 Ni9 Ti （属高合金钢→铬镍不锈钢→18 - 8型钢，又叫
奥氏体不锈钢） 1---表示平均含碳wc =1×1/10=0.1﹪ ; Cr 18---表示平均含铬wcr=18×1/10=18﹪ ;等。 Ni9---表示平均含镍wNi=9×1/10 =9﹪ ;
Ti---表示平均含钛wTi ＜1.5﹪ ；
2、合金钢的种类：合金渗碳钢、合金调质钢、滚动轴承钢、不锈钢、耐热钢等。
23
4
2
1）渗碳钢 （包括碳素渗碳钢和合金渗碳钢两类 ) ----含 低碳
（1）渗碳钢的性能与用途：经渗碳+淬火+低温回火后使用，具有外硬内韧的性能，用于制造承受强烈冲击载荷和摩摖磨损的零件，如汽车、拖拉机中的变速齿轮，内燃机上的凸轮轴，活塞销等。（让学生回答）
（2）碳素渗碳钢的牌号：15（渗碳）、20（渗碳）等
(3)合金渗碳钢的牌号：20 Cr 、 20 Cr Mn Ti（应用最广泛）、20 Mn V B等 2)调质钢 （包括碳素调质钢和合金调质钢 两类）--含中碳
（1）调质钢的性能与用途：经调质后使用，具有良好的综合机械性能，广泛用于制造汽车、拖拉机 、机床上的轴、齿轮、连杆、螺栓、螺母等是机械零件用钢的的主体。（让学生回答） （2）碳素调质钢的牌号:40(调质)、45(调质)、50(调质)---价廉
（3）合金调质钢的牌号:40 Cr 35 Si Mn、35 Cr Mo、40 Mn B等 （40 Cr、是典型钢种，用于制造一般尺寸的重要零件）（提问各钢号各项的含义？） 3）、滚动轴承钢（P14）
（1）滚动轴承钢的用途：用于制造滚动轴承的内、外圈以及滚动体，还可制造模具、量具等工具。 （2）、滚动轴承钢牌号的表示 ※：
字母G(滚字的汉语拼音字首)+ Cr元素符号+含铬质量分数的千分数+其他合金元素符号，碳的含量不标出。（含碳wc≥1.0﹪）
例：G Cr15 ——表示含wcr=15×1/103=1.5﹪ ， G —表示滚动轴承用钢。 （3）、滚动轴承钢牌号有：
G Cr9、 G Cr15、 G Cr15 Si Mn 等 。在大气、润滑剂中耐腐蚀 4）、不锈钢 (P14下- P15)
不锈钢—只能够抵抗空气、蒸汽和水等弱腐蚀性介质腐蚀的钢，称为—。 耐酸钢—能抵抗酸、碱、盐等强腐蚀性介质腐蚀的钢，称为—。 （日常习惯上把不锈钢和耐酸钢不锈钢）
（1）不锈钢按化学成分分类：铬不锈钢、铬镍不锈钢
当不锈钢中含铬量wcr≥11.7﹪时才具有耐腐蚀性；含碳量wc越低，耐腐蚀性越高，但强度、硬度就越低。大多数含碳量wc=0.1﹪-0.2﹪；
但做刃具的不锈钢，含碳量则较高，wc=0.85﹪-0.95﹪，以保证具有足够的强度和硬度。 （2）、铬不锈钢的牌号：
1 Cr13、2 Cr13、3Cr13、4Cr13、1 Cr17、7 Cr17属铁素体 ）8 Cr17等 ※提问：各钢号含碳、含铬量是？1 Cr17—含碳wc=1×1/103=0.1﹪，含 （3）铬镍不锈钢（奥氏体不锈钢）的牌号： wcr=17×1/102= 17﹪；
0 Cr19Ni9、 1Cr19Ni9 、 1Cr18Ni9 Ti 、 00 Cr18 Ni11 、 0 Cr18 Ni 10 等 0—表示平均含碳量 0.03﹪＜ wc≤0.08﹪；（低碳） 00—表示平均含碳量wc ≤0.03﹪；（微碳） （4）不锈钢的用途：（看P15）
(a)、1 Cr13、2 Cr13、3Cr13、4Cr13、7 Cr17的耐腐蚀性差，主要用于弱腐蚀性条件下
工作的机械零件、工具、，如汽轮机叶片、阀门零件、量具、轴承、医疗器械等。
（b）、1 Cr17、0 Cr19Ni9、1Cr19Ni9 、1Cr18Ni9 Ti 耐蚀性较高，主要用于强腐蚀性条件
下工作的设备。
5）、耐热钢： (分两类为：抗氧化钢、热强钢)
（1）抗氧化钢---在高温下有较好的抗氧化性又有一定的强度的钢 (a)、抗氧化钢常用牌号：0 Cr19Ni9、 3Cr18 Mn 12 Si 2 N 等
(b) 抗氧化钢性能与用途：在高温下有较好的抗氧化性和一定的强度。可用于长期在燃烧环境中工作、有一定的强度的零件，如各种加热炉底板，渗碳箱等；
（2）热强钢—高温下有一定的抗氧化能力和较高的强度以及良好组织稳定性的钢。 (a) 热强钢牌号：1 Cr13、1Cr18Ni9 Ti、1 Cr5 Mo、1 Cr11 Mo V 等
（b）热强钢性能与用途：高温下有一定的抗氧化能力和较高的强度以及良好组织稳定性。可用于汽轮机、燃气轮机的转子和叶片，锅炉过热器、内燃机的排气阀、石油裂解管等零件。（看P15中 ，让学生回答） （四）、铸铁（自学） —含碳量wc＞2.11﹪的铸造铁、碳硅的合金，称——。 1、铸铁的性能与用途：（让学生 回答）(P15中)
与钢相比，铸铁含碳C、Si量高，杂质S 、P较多，组织中有石墨。因此，铸铁的力学性能（бbL、δ与Ψ、AVK）比钢低得多,但铸铁具有优良的铸造性、减振性、耐磨性、切削加工性以及低的缺口敏感性等，而且生产工艺和设备简单，成本低，工业生产中广泛应用。 2、铸铁的分类：
按石墨形态不同铸铁分类为：灰口铸铁（HT）、球墨铸铁（QT）、 可锻铸铁(KT)、 蠕墨铸铁（RuT）
（1）灰口铸铁（HT）: ( 石墨形态—为片状，看p15, 图1-2a) 牌号有:HT150、HT200、HT250
(a)牌号的表示：HT (灰铁两字汉语拼音字首)+ 数字（最低抗拉强度值MPa） 例：HT150——灰口铸铁，бbLmin=150MPa (试件的直径d=30㎜)
※用途：可作为承受中等载荷的零件如机座、支架、箱体、刀架、床身、轴承座、工作台、带轮、法兰、泵体、阀体、管路附件（工作压力不大）、飞轮、电动机座等。 （2）、球墨铸铁（QT）： (石墨形态—为球状，看图1-2b) 牌号有：QT400 —18、QT400—15、QT450—10
QT500—07、QT600—03、QT700—02、QT800—02、QT900—02 ①牌号表示法：
QT（球铁两字汉语拼音字首）+数字（бbLmin最低抗拉强度值MPa）+ 数字（δmin最低延伸率值）
例：QT600—03 球墨铸铁，бbLmin=600MPa，δmin=3﹪；
※用途：可制作载荷大，受力复杂的零件，如汽车、拖拉机曲轴、连杆、凸轮轴，部分磨床、铣床、车床的主轴、机床蜗杆、涡轮，轧钢机轧辊，大齿轮，汽缸体，桥式起重机大小滚轮等（QT700—02、QT800—02 用途与QT600—03相同）。 (3)可锻铸铁（KT） （石墨形态—为团絮状，看图1-2c） ※牌号有：例1：黑心可锻铸铁（铁素体）— KTH300 - 06
бbLmin=３００MPa，δmin＝6﹪；
※用途：制作弯头、三通管件、中低压阀门。
例2 ：珠光体可锻铸铁—KTZ450-06 —бbLmin=450 MPa，δmin＝6﹪；
用途：可制载荷较高和耐磨损零件，如曲轴、凸轮、连杆、齿轮、活塞环、摇臂、轴套、耙片、万向接头、棘轮、扳手、传动链条、犁刀、矿车轮等（ 4）、蠕墨铸铁（RuT） （石墨形态蠕虫状） 例：RuT340 —бbLmin=340 MPa
性能与用途：蠕墨铸铁的力学性能介于相同基体的灰口铸铁和球墨铸铁之
间，其铸造性能和热传导性、耐疲劳性及减震性与灰口铸铁相近。主要用来制造大功率柴油机汽缸盖、汽缸套，电动机外壳、机座、机床床身、阀体、起重机卷筒，纺织机零件、钢锭模等铸件。 5）、特殊性能铸铁：(a)耐磨铸铁（包括：抗磨铸铁、低合金白口铸铁、普通白口铸铁、中锰球墨铸铁、冷硬铸铁）（b）减摩铸铁（高磷铸铁、钒钛铸铁）（c）耐热铸铁（有中硅铸铁、高鉻铸铁、镍铬硅铸铁、镍铬球墨铸铁、中硅球墨铸铁等）(d)耐蚀铸铁（高硅铸铁—含硅wsi=10﹪—18﹪，广泛用于化工石油、化纤、冶金等工业的设备，如泵、管道、阀门、储罐
的出口等；高铬铸铁—含wcr=20﹪-35﹪,耐各种氧化性酸和多种盐；高镍铸铁—耐强力的热苛性碱溶液。） 三、有色金属(自学)
铝及其铝合金、铜及其合金、铅及其合金、滑动轴承合金 —如锡基轴承合金（又称锡基巴氏合金 ZSn Sb 11Cu6 ）制轴瓦、轴承衬） 四、非金属材料（自学）： 1、无机非金属材料：（如陶瓷、搪瓷、玻璃等） 2、有机非金属材料：（如塑料、橡胶、涂料等） 五、选材的基本原则(看P18)（找学生回答）
选择化工设备用的钢材，除应考虑容器的工作压力、温度和介质的腐蚀外，还要考虑钢材的加工工艺和价格等。
（一） 选材的基本原则：
1、 化工容器用钢一般使用镇静钢，若是受压元件用钢应符合国家标准GB150—1998规
定。
2、 化工容器应优先选用低合金钢。按强度设计时，若使用低合金钢的壁厚可比使用碳
钢减薄15﹪以上，则可采用低合金钢，否则采用碳钢。 a、中低压容器一般可选用屈服强度бS =250、300、350 MPa级别的普通低低合金钢。 b、直径较大Di较大、压力较高的中压容器可选用бS = 400MPa的普通低合金钢。 C、高压容器则宜选用бS = 400~500MPa的普通低低合金钢。
3、化工容器用钢应有足够的塑性、适当的强度和良好的冲击韧性。故压力容器用钢板的伸长率（必须）δ＞14﹪。当δ＜18﹪时，加工时要特别注意。一般钢材冲击韧性A KV ≥50—60J/㎝2 为宜。
4、不同的材料其弹性模量E值的大小相差不多，因此，按刚度设计的容器（如外压容器）不宜采用强度过高的材料，选Q235为宜。 （13页）
5、对于使用场合为强腐蚀介质的，应选用耐腐蚀的不锈钢，且尽量使用铬镍不锈钢钢种。 6、高温容器用钢应选用耐热钢，以保证抗高温氧化和高温蠕变。
a、蠕变—长期在高温下工作的容器，材料内部的应力б＜＜бS时，容器会发生缓慢的、连续不断的塑性变形，即所谓蠕变。（长期的蠕变将使设备产生过大的塑性变形，最终导致破坏。）
b、材料产生蠕变的温度:
当碳钢t＞350℃， 合金钢＞400℃时，就应考虑蠕变问题。 7、 低温容器（工作温度tw＜-20℃的设备 ） 用钢应考虑钢材的低温脆性问题。选材时 首先考虑钢种在低温时的冲击韧性。
①要求在 -19.99℃∽ 0℃作夏比(V型缺口，且横向取样）低温冲击试验。 ??②并要求：20R 的低温冲击功A KV ≥18 J； 16MnR 、 15MnVR 的低温冲击功A KV ≥20 J； 15MnVNR 、 18MnM0NbR 、 13MnNiM0NbR 的低温冲击功A KV ≥27 J； §1-5金属材料的腐蚀与防护（P19）
一、腐蚀— 金属材料在周围的介质作用下发生破坏称为—— 。 二、腐蚀的类型：
（一）按腐蚀特征分类为： 1、均匀腐蚀；
2、局部腐蚀（包括：区域腐蚀、点蚀、晶间腐蚀等） （二）、按腐蚀机理分类为：
1、化学腐蚀：指金属与干燥的气体或非电解质溶液产生化学作用引起的腐蚀。