第第2章章 化工化工设备设备材料及材料及热处热处理理第第2章章 化工设备材料及热处理化工设备材料及热处理2.1 化工设备材料选用原则化工设备材料选用原则2.2 化工设备常用材料化工设备常用材料2.3 金属材料的力学性能金属材料的力学性能2.4 金属材料的物理和化学性能金属材料的物理和化学性能2.5 金属材料的工艺性能金属材料的工艺性能2.6 金属材料的热处理金属材料的热处理 2.1 化工设备材料选用原则化工设备材料选用原则(1)使用性原则使用性原则 对零件功能和寿命的满足程对零件功能和寿命的满足程度度 (2)工艺性原则工艺性原则 零件能方便的制造出来零件能方便的制造出来 .(3)经济性原则经济性原则 降低加工成本降低加工成本碳素钢用于直径较小的弹簧，工艺多为冷拔成型，如：碳素钢用于直径较小的弹簧，工艺多为冷拔成型，如：65钢，钢，75钢，钢，85钢。钢。 直径稍大，需用热成型工艺生产的弹簧多采用直径稍大，需用热成型工艺生产的弹簧多采用60Si2Mn，如汽车板，如汽车板簧，铁路车辆的缓冲簧。簧，铁路车辆的缓冲簧。 对于高应力的重要弹簧可采用对于高应力的重要弹簧可采用50CrVA，如高级轿车板簧，发动机，如高级轿车板簧，发动机气门弹簧等。气门弹簧等。 其他弹簧钢材料还有：其他弹簧钢材料还有：65Mn，50CrMn，30W4Cr2VA等。等。 例如：例如：工程材料分为三大类工程材料分为三大类: 金属材料、非金属材料和复合材料金属材料、非金属材料和复合材料。金属材料分为钢铁材料和非铁材料两大类。金属材料分为钢铁材料和非铁材料两大类。非金属材料：陶瓷、玻璃、工程塑料、橡非金属材料：陶瓷、玻璃、工程塑料、橡胶、石墨等。胶、石墨等。2.2 化工设备常用材料化工设备常用材料复合材料复合材料钢铁材料钢铁材料钢钢: 碳的质量分数碳的质量分数2%的铁碳合金。的铁碳合金。力学性能：力学性能：具有高的具有高的强度、塑性和韧性强度、塑性和韧性；用用锻造、辗轧、冲压、焊接、铸造锻造、辗轧、冲压、焊接、铸造等方法获得零等方法获得零件的毛坯。件的毛坯。 钢按照化学成分的不同分为碳素钢和合金钢按照化学成分的不同分为碳素钢和合金钢。钢。 结构钢：制造一般机械零件。结构钢：制造一般机械零件。 n碳素钢碳素钢 工具钢：制造各种刀具、量具、模具工具钢：制造各种刀具、量具、模具 。n合金钢：在碳素钢中加入一定量的合金元素合金钢：在碳素钢中加入一定量的合金元素(如硅、如硅、锰、铬、镍、钼、钛、钒等锰、铬、镍、钼、钛、钒等)。 按钢中碳的质量分数分：低碳钢（碳的质量分数按钢中碳的质量分数分：低碳钢（碳的质量分数0.6%）；）；按钢的质量分：普通钢（按钢的质量分：普通钢（w(s)0.05%，w(p)0.045%）、优质钢（）、优质钢（w(s)0.035%，w(p)0.035%）和高级优质钢（）和高级优质钢（w(s)0.025%，w(p)0.025%）。）。按钢的用途分：按钢的用途分： 结构钢是制造一般机械零件和工程结构的钢，其结构钢是制造一般机械零件和工程结构的钢，其碳的质量分数一般都小于碳的质量分数一般都小于0.7%。 工具钢主要用于制造各种刀具、量具、模具，其工具钢主要用于制造各种刀具、量具、模具，其碳的质量分数一般都大于碳的质量分数一般都大于0.7%。 1. 碳素钢碳素钢 （1）普通碳素结构钢）普通碳素结构钢化学成分：化学成分： w(s)0.05% w(s)0.05%，w(p)w(p)。优点优点：塑性好。：塑性好。 所以，其焊接性能、冲压性能都好。所以，其焊接性能、冲压性能都好。缺点缺点：强度低些。：强度低些。牌号如：牌号如： Q235AF即表示屈服极限数值为即表示屈服极限数值为235MPa的的A级级沸腾钢。沸腾钢。 普通碳素结构钢普通碳素结构钢Q Q 屈服点，汉语拼音第一个字母屈服点，汉语拼音第一个字母235 235 材料的屈服点数值材料的屈服点数值235MPa235MPa屈服点屈服点 抗拉强度抗拉强度 伸长率伸长率 化学成分：化学成分：w(s)0.035%，w(p)常用于制造比较重要的机械零件，一般要进行常用于制造比较重要的机械零件，一般要进行热处理。热处理。 （2）优质碳素结构钢）优质碳素结构钢牌号用两位数字表示，数字代表该钢的平均碳的质量牌号用两位数字表示，数字代表该钢的平均碳的质量分数为分数为万分之几万分之几。（2020钢、钢、4040钢、钢、6060钢钢 含碳量含碳量？）如如45钢表示平均碳的质量分数为钢表示平均碳的质量分数为低碳钢：低碳钢：w(c)0.25%,强度和硬度低，塑性和焊接强度和硬度低，塑性和焊接 性能好。性能好。中碳钢：中碳钢：0.25% w(c) 0.6%,硬度大，耐磨。硬度大，耐磨。优质碳素结构钢分类（根据优质碳素结构钢分类（根据碳的质量分碳的质量分数数的多少）：的多少）：特点：可用于铸造毛坯；适用于尺寸较大、形特点：可用于铸造毛坯；适用于尺寸较大、形状复杂、要求较高的零件状复杂、要求较高的零件（3 3）铸）铸 钢钢牌号：牌号：ZG 200-400ZG 200-400 ZG + ZG + s s ( (屈服点屈服点)+)+b b ( (抗拉强度抗拉强度) )（4）工具钢）工具钢 通常指碳的质量分数的高碳钢，经淬火和回通常指碳的质量分数的高碳钢，经淬火和回火后硬度很高且耐磨性好，专门用来制造切削刀具火后硬度很高且耐磨性好，专门用来制造切削刀具和工具，如车刀、铣刀、钻头、锉刀和锯等。和工具，如车刀、铣刀、钻头、锉刀和锯等。 按质量分为碳素工具钢和高级优质碳素工具钢两按质量分为碳素工具钢和高级优质碳素工具钢两种：碳素工具钢的牌号以种：碳素工具钢的牌号以“T“表示，后面的数字表表示，后面的数字表示碳的质量分数的千分数。例如示碳的质量分数的千分数。例如T10表示碳的质量分表示碳的质量分数为数为1的普通碳素工具钢。如为高级优质碳素工具的普通碳素工具钢。如为高级优质碳素工具钢，后面加注钢，后面加注“A”，如，如T10 A。2. 合金钢合金钢 为改善钢的力学、工艺或者物理性能，在碳素为改善钢的力学、工艺或者物理性能，在碳素结构钢中加入结构钢中加入合金元素合金元素所形成。所形成。 合金钢按用途可分为合金钢按用途可分为合金结构钢、合金工具钢合金结构钢、合金工具钢和特殊性能钢三类和特殊性能钢三类 用用数字数字和和合金元素合金元素复合表示。复合表示。 最前面的数字为碳的质量分数最前面的数字为碳的质量分数( (万分之万分之) )，合金元素后面数字为其含量合金元素后面数字为其含量(%)(%)，合金元素含，合金元素含量量1.5%2%2%2非铁金属材料非铁金属材料n非铁金属材料是指除钢铁以外的其他金属，统称非铁金属材料是指除钢铁以外的其他金属，统称为有色金属。有色金属及其合金种类很多，具有为有色金属。有色金属及其合金种类很多，具有许多特殊性能，如导电性和导热性好、密度低、许多特殊性能，如导电性和导热性好、密度低、摩擦因数小，在空气、海水以及酸碱介质中耐腐摩擦因数小，在空气、海水以及酸碱介质中耐腐蚀性好等。蚀性好等。n有色金属材料种类繁多，最常用的有铝及其合金、有色金属材料种类繁多，最常用的有铝及其合金、铜及其合金、钛及其合金、轴承合金等。铜及其合金、钛及其合金、轴承合金等。1.1.铝及铝合金铝及铝合金 纯铝纯铝 良好的塑性、耐蚀良好的塑性、耐蚀性、导电性、性、导电性、 导热性、导热性、焊接性；但强度和硬度很焊接性；但强度和硬度很低，加入合金元素低，加入合金元素: :硅铜镁硅铜镁锰锌锰锌, ,可获得质量轻强度高可获得质量轻强度高的零件。的零件。 2.2.铜及铜合金铜及铜合金 纯铜：力学性能很低纯铜：力学性能很低 铜合金：有一定的强度和硬度，铜合金：有一定的强度和硬度，导电性、导热性、减摩耐磨性导电性、导热性、减摩耐磨性和耐蚀性良好。和耐蚀性良好。 黄铜黄铜: :含锌量较高含锌量较高(15%(15%）的铜）的铜锌合金。锌合金。 青铜青铜: :锡青铜和无锡青铜。锡青铜和无锡青铜。牌号牌号: : n黄铜黄铜:黄铜的牌号用黄铜的牌号用“黄铜黄铜”或或“H”与后面两位与后面两位数字表示，数字表示铜的质量分数，其余为锌。数字表示，数字表示铜的质量分数，其余为锌。如如H65表示铜的质量分数表示铜的质量分数65，锌的质量分数，锌的质量分数35。n青铜青铜 ZCuPb20Sn5 数字代表百分含量数字代表百分含量 。 余量为铜余量为铜（Pb）20%, （Sn）5%, （Cu）75%。3.轴承合金轴承合金 轴承合金是用来制造滑动轴承的特定材料，它轴承合金是用来制造滑动轴承的特定材料，它软硬适当，使轴和轴承间的摩擦系数小，容易构成软硬适当，使轴和轴承间的摩擦系数小，容易构成润滑油膜，形成良好的润滑状态。应用比较广泛的润滑油膜，形成良好的润滑状态。应用比较广泛的轴承合金有锡锑轴承合金、铅锑轴承合金和铝基轴轴承合金有锡锑轴承合金、铅锑轴承合金和铝基轴承合金等。锡锑轴承合金和铅锑轴承合金，习惯上承合金等。锡锑轴承合金和铅锑轴承合金，习惯上称为巴氏合金。称为巴氏合金。4.钛及钛合金钛及钛合金 钛及钛合金具备比强度高，耐热性和耐蚀性钛及钛合金具备比强度高，耐热性和耐蚀性好等特点，主要用作航空、航天、造船以及化工好等特点，主要用作航空、航天、造船以及化工工业重要的结构材料。钛和铝一样很容易生成致工业重要的结构材料。钛和铝一样很容易生成致密坚固的氧化膜保护基体，因而具有优越的耐腐密坚固的氧化膜保护基体，因而具有优越的耐腐蚀性。蚀性。3非金属材料非金属材料 非金属材料具有优良的耐腐蚀性能，原料来源非金属材料具有优良的耐腐蚀性能，原料来源丰富，品种多样。既可以用做单独的结构材料，又丰富，品种多样。既可以用做单独的结构材料，又能用做金属设备的保护衬里、涂层，还可做设备的能用做金属设备的保护衬里、涂层，还可做设备的密封材料、保温材料和耐火材料密封材料、保温材料和耐火材料。定义：定义：在工程中用来作结构或传动件的塑料在工程中用来作结构或传动件的塑料优点：优点：具有较高的强度、质量轻，具有绝缘性、减摩具有较高的强度、质量轻，具有绝缘性、减摩 耐磨性、耐蚀性、耐热性等。一般说耐磨性、耐蚀性、耐热性等。一般说 来其成来其成 型工艺性好，生产率高，故发展很快。型工艺性好，生产率高，故发展很快。缺点：力学性能与钢铁材料相比尚有较大的差距，因缺点：力学性能与钢铁材料相比尚有较大的差距，因 而应用也尚受到一定的限制。而应用也尚受到一定的限制。4工程塑料工程塑料复合材料复合材料 复合材料是由两种或两种以上不同性质或复合材料是由两种或两种以上不同性质或不同组织的组分，以宏观或微观方式复合形成不同组织的组分，以宏观或微观方式复合形成的新型材料，一般由基体组元和增强相或功能的新型材料，一般由基体组元和增强相或功能组元组成。组元组成。常用复合材料常用复合材料1.玻璃钢玻璃钢基体：树脂；增强体：玻璃纤维。基体：树脂；增强体：玻璃纤维。性能：强度高、密度小（钢的性能：强度高、密度小（钢的1/4）、耐腐蚀、绝缘性好。）、耐腐蚀、绝缘性好。应用：人造卫星、导弹和火箭外壳（瞬时耐高温性能）；应用：人造卫星、导弹和火箭外壳（瞬时耐高温性能）； 雷达罩（不反射无线电波、微波透过性好）；电机、雷达罩（不反射无线电波、微波透过性好）；电机、 电器及仪表的绝缘零部件；各种管道、泵、阀门、电器及仪表的绝缘零部件；各种管道、泵、阀门、 容器等。容器等。2. 碳纤维增强树脂基复合材料碳纤维增强树脂基复合材料基体：树脂；增强体：碳纤维。基体：树脂；增强体：碳纤维。性能：高的比强度和比模量，良好的高温性能，优良的抗性能：高的比强度和比模量，良好的高温性能，优良的抗 疲劳性能、耐冲击、减摩耐磨、耐腐蚀等。疲劳性能、耐冲击、减摩耐磨、耐腐蚀等。应用：制造承载、耐磨等零件，如轴承、密封圈、齿轮等。应用：制造承载、耐磨等零件，如轴承、密封圈、齿轮等。 化学工业、汽车制造业、航空航天和国防工业等。化学工业、汽车制造业、航空航天和国防工业等。 美国哥伦比亚号航天飞机推进火箭上的关键部件燃美国哥伦比亚号航天飞机推进火箭上的关键部件燃料喷嘴和燃烧器；人造卫星的机架等料喷嘴和燃烧器；人造卫星的机架等C纤维复合材料。纤维复合材料。3. 颗粒增强铝基复合材料颗粒增强铝基复合材料基体：基体： 铝合金；增强体：铝合金；增强体：SiC、Al2O3、B4C及石墨等。及石墨等。性能：性能： 重量轻、比强度高、耐疲劳、耐磨损、热膨胀系重量轻、比强度高、耐疲劳、耐磨损、热膨胀系 数低、尺寸稳定性好、缺口敏感性低。数低、尺寸稳定性好、缺口敏感性低。应用：应用： 超大规模集成电路基板、各种结构型材和耐磨部超大规模集成电路基板、各种结构型材和耐磨部 件。件。4. 纳米颗粒增强陶瓷基复合材料纳米颗粒增强陶瓷基复合材料5. 碳碳/碳复合材料碳复合材料基体：碳基体：碳 ；增强体：碳纤维。；增强体：碳纤维。性能：强度和冲击韧性特别高，比强度高，高温性能：强度和冲击韧性特别高，比强度高，高温 强度好（强度好（2500），良好的抗腐蚀性能和），良好的抗腐蚀性能和 抗热震性。抗热震性。应用：主要用于航空航天、军事和生物医学，如应用：主要用于航空航天、军事和生物医学，如 洲际导弹头部的隔热罩、固体火箭喷管、洲际导弹头部的隔热罩、固体火箭喷管、 飞机刹车片、赛车刹车系统等飞机刹车片、赛车刹车系统等。2.3 金属材料的力学性能金属材料的力学性能n力学性能是指材料在受力过程中力学性能是指材料在受力过程中强度和变形方面所表现出的性能。强度和变形方面所表现出的性能。n材料的力学性能都是通过试验得材料的力学性能都是通过试验得出的。出的。 2.3.1 金属材料的强度与塑性金属材料的强度与塑性（1）强度）强度 指金属材料在外力作用下对变形与断指金属材料在外力作用下对变形与断裂的抵抗能力。衡量材料强度的指标有屈服点裂的抵抗能力。衡量材料强度的指标有屈服点 和抗拉强度和抗拉强度 。 材料到达屈服点后将出现不能消失的塑性变材料到达屈服点后将出现不能消失的塑性变形；形； 抗拉强度是材料能够承受的最大的强度极限抗拉强度是材料能够承受的最大的强度极限值。值。强度问题强度问题 强度问题强度问题（2）塑性：指金属材料在外力作用下产）塑性：指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力。生塑性变形而不破坏的能力。 一般用伸长率（一般用伸长率（）或断面收缩率）或断面收缩率（）来反映材料塑性的好坏。）来反映材料塑性的好坏。伸长率（伸长率（）计算：）计算：收缩率（收缩率（）计算：）计算：2.3.2 金属材料的硬度金属材料的硬度硬度是金属材料表面抵抗硬物压入而引起塑硬度是金属材料表面抵抗硬物压入而引起塑性变形的能力性变形的能力 。硬度的测试方法广泛采用压入法来测定硬度，硬度的测试方法广泛采用压入法来测定硬度，压入法又可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏压入法又可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。硬度等。1.布氏硬度布氏硬度1990年年瑞瑞典典工工程程师师布布利利涅涅尔尔（Brinell）提出。提出。将将一一定定直直径径的的淬淬火火钢钢球球HBS或或硬硬质质合合金金球球HBW ，以以金金属属表表面面压压痕痕单单位位面面积积上上所所承承受受载载荷荷的的大大小小来来确确定定被被测测金金属属材材料料的的硬硬度。度。单位面积载荷单位为单位面积载荷单位为MPa。2.4 金属材料的物理和化学性能金属材料的物理和化学性能2.4.1 物理性能物理性能 包括密度、熔点、热膨胀系数、热导率包括密度、熔点、热膨胀系数、热导率和导电率等。和导电率等。 由于机械零件的用途不同，其物理性能由于机械零件的用途不同，其物理性能的要求也不同。的要求也不同。 2.4.2 化学性能化学性能 化学性能是金属材料在常温或高温时抵抗各化学性能是金属材料在常温或高温时抵抗各种化学作用的能力，如耐酸性、耐碱性和抗氧化性。种化学作用的能力，如耐酸性、耐碱性和抗氧化性。2.5 金属材料的工艺性能金属材料的工艺性能要将金属材料变成毛坯或零件，就要对其进行要将金属材料变成毛坯或零件，就要对其进行加工，来改变形状和尺寸。加工，来改变形状和尺寸。主要的加工方法有四种：铸造、锻压、焊接和主要的加工方法有四种：铸造、锻压、焊接和切削加工。切削加工。2.5.1 铸造铸造 将熔化的金属浇注到铸型的型腔中，待其冷却后得将熔化的金属浇注到铸型的型腔中，待其冷却后得到毛坯或直接得到零件的加工方法称为铸造。铸件重量占到毛坯或直接得到零件的加工方法称为铸造。铸件重量占整体重量的整体重量的50%-80%。2.5.2 锻压锻压 锻压是指锻造和板料冲压。锻压是指锻造和板料冲压。 锻造是指金属加热后，用锤或压力机使其产生塑锻造是指金属加热后，用锤或压力机使其产生塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸和力学性能的性变形，从而获得具有一定形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的加工方法。锻造广泛用于机床、汽车、毛坯或零件的加工方法。锻造广泛用于机床、汽车、拖拉机、化工机器中，如齿轮、连杆、曲轴、刀具、拖拉机、化工机器中，如齿轮、连杆、曲轴、刀具、模具等都采用锻造加工。模具等都采用锻造加工。 板料冲压是指板料在机床压力作用下，利用装在机板料冲压是指板料在机床压力作用下，利用装在机床上的冲模使其变形或分离，从而获得毛坯或零件的床上的冲模使其变形或分离，从而获得毛坯或零件的加工方法。加工方法。n锻造锻造n冲压冲压2.5.3 焊接焊接 焊接是一种永久连接金属材料的工艺方法。通焊接是一种永久连接金属材料的工艺方法。通过局部加热、加压或同时加热加压的方法，使分离过局部加热、加压或同时加热加压的方法，使分离金属借助原子间结合与扩散作用而连接起来的工艺金属借助原子间结合与扩散作用而连接起来的工艺方法，其应用广泛。方法，其应用广泛。鸟巢焊接鸟巢焊接2.5.4 切削加工切削加工 金属切削加工是利用金属切割工具，从金属坯件金属切削加工是利用金属切割工具，从金属坯件上切去多余金属，从而获得成品或半成品金属零件的上切去多余金属，从而获得成品或半成品金属零件的加工方法。加工方法。 常用的机械加工有：车削、钻削、镗削、刨削、常用的机械加工有：车削、钻削、镗削、刨削、铣削及磨削加工。铣削及磨削加工。2.5.4 切削加工切削加工2.6 金属材料的热处理金属材料的热处理概念：顾名思义，钢的热处理就是对固态的钢材加概念：顾名思义，钢的热处理就是对固态的钢材加热的一种处理方法。热的一种处理方法。目的：通过不同温度的加热、保温和冷却的工艺方目的：通过不同温度的加热、保温和冷却的工艺方法，使钢的内部结构发生变化，从而达到提高零件法，使钢的内部结构发生变化，从而达到提高零件的力学性能和改善其工艺性能（硬度、强度、韧性、的力学性能和改善其工艺性能（硬度、强度、韧性、可加工性等等）的目的，从而可以提高零件的质量，可加工性等等）的目的，从而可以提高零件的质量，尽量降低成本。尽量降低成本。热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。 经热处理的零件经热处理的零件热处理如何形成？热处理如何形成？ 早在公元前早在公元前770年，人们在生产实践中就已发年，人们在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。 公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。中国河提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。 热处理如何形成？热处理如何形成？ 随着淬火技术的发展，人们逐渐发现冷却对随着淬火技术的发展，人们逐渐发现冷却对淬火质量的影响。淬火质量的影响。 三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到不同水质的淬火的。这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和水的冷却能力。冷却能力了，同时也注意了油和水的冷却能力。 中国出土的西汉中国出土的西汉(公元前公元前206公元公元24)中山中山靖王墓中的宝剑靖王墓中的宝剑,心部碳的质量分数为心部碳的质量分数为0.4%，而，而表面碳的质量分数却达表面碳的质量分数却达0.6%以上，说明已应用了以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人渗碳工艺。但当时作为个人“手艺手艺”的秘密，不的秘密，不肯外传，因而发展很慢。肯外传，因而发展很慢。 热处理如何形成？热处理如何形成？ 1863年，英国金相学家和地质学家展示了年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。与此同时，人们还研究了在金属热处理的加热与此同时，人们还研究了在金属热处理的加热过程中对金属的保护方法，以避免加热过程中过程中对金属的保护方法，以避免加热过程中金属的氧化和脱碳等。金属的氧化和脱碳等。 热处理热处理方法方法定 义目 的退火退火 加热临界温度以上、保温、加热临界温度以上、保温、 随炉冷却随炉冷却。 降低材料的硬度，提高塑性，细化结晶组织结构，改善降低材料的硬度，提高塑性，细化结晶组织结构，改善切削加工性能，消除铸、锻件及焊接件由于冷热变形引切削加工性能，消除铸、锻件及焊接件由于冷热变形引起的内应力。起的内应力。正火正火 加热临界温度以上、保温、加热临界温度以上、保温、 空气冷却空气冷却。 可获较细的结晶组织结构，改善材料的综合力学性能，可获较细的结晶组织结构，改善材料的综合力学性能，得到较高的强度硬度。得到较高的强度硬度。淬火淬火 加热临界温度以上、保温、加热临界温度以上、保温、 在在水中或油中冷却水中或油中冷却。 提高硬度，增大耐磨性；但脆性也增加，塑性、韧性降提高硬度，增大耐磨性；但脆性也增加，塑性、韧性降低，形成较大的淬火应力，导致零件的变形和开裂。低，形成较大的淬火应力，导致零件的变形和开裂。回回火火把淬火后的把淬火后的零件再次加零件再次加热到一定温热到一定温度（低于临度（低于临界温度），界温度），保温，保温，空气空气冷却冷却。低温回火低温回火 150150250250中温回火中温回火 350 350 500 500 高温回火高温回火 500 500 650 650( (调质调质) )如：连杆、齿轮和轴如：连杆、齿轮和轴 降低材料的脆性和淬火应降低材料的脆性和淬火应力，能保持高的硬度。力，能保持高的硬度。适用于要求高硬度的耐适用于要求高硬度的耐磨零件，如刀具磨零件，如刀具 磨具磨具 适用于各种弹簧和承受适用于各种弹簧和承受冲击的零件冲击的零件普通热处理普通热处理 保持在一定韧性的条件下，保持在一定韧性的条件下，提高材料的弹性和屈服点。提高材料的弹性和屈服点。可提高和改善材料的综可提高和改善材料的综合力学性能。合力学性能。钢的热处理钢的热处理大型热处理炉大型热处理炉 热处理前热处理前热处理后热处理后热处理前后热处理前后1 1表面淬火：表面淬火： 对于一些要求表面有高硬度以增加其耐磨性，而心对于一些要求表面有高硬度以增加其耐磨性，而心部有高韧性以提高其抵抗冲击能力的零件，可以采用表部有高韧性以提高其抵抗冲击能力的零件，可以采用表面热处理，即对钢的表层进行淬火的工艺。面热处理，即对钢的表层进行淬火的工艺。 主要有感应加热表面淬火和火焰加热表面淬火。主要有感应加热表面淬火和火焰加热表面淬火。2.6.2 表面热处理表面热处理目 的适 用渗渗 碳碳渗碳可提高表面硬度和耐磨性，渗碳可提高表面硬度和耐磨性，心部仍保持塑性和韧性。心部仍保持塑性和韧性。低碳钢和低碳合金钢低碳钢和低碳合金钢渗渗 氮氮可在表面形成高硬度层，但是不可在表面形成高硬度层，但是不能承受大的冲击和压力。能承受大的冲击和压力。常选用渗氮钢常选用渗氮钢38CrMoAlA38CrMoAlA氰化处理氰化处理碳氮共渗以后，淬火，低温回火，碳氮共渗以后，淬火，低温回火，其渗层的硬度和耐磨性比渗碳层其渗层的硬度和耐磨性比渗碳层高；氰化温度比渗碳温度低，故高；氰化温度比渗碳温度低，故零件变形小。零件变形小。低碳钢和中碳钢低碳钢和中碳钢2. 化学热处理化学热处理 把零件放入把零件放入化学介质化学介质中加热、保温，使介质元素渗入中加热、保温，使介质元素渗入零件表层中，使其零件表层中，使其化学成分化学成分改变，从而使表层的组织性能改变，从而使表层的组织性能变化。变化。本节重点本节重点n钢、铸铁及有色金属的力学性能钢、铸铁及有色金属的力学性能n材料的牌号意义材料的牌号意义n常用热处理方法常用热处理方法什么是金属材料的力学性能？金属材料的力学性能主要什么是金属材料的力学性能？金属材料的力学性能主要有哪些？有哪些？什么是强度？用什么符号和单位表示？什么是强度？用什么符号和单位表示？什么是塑性？用什么指标表示？什么是塑性？用什么指标表示？什么是硬度？常用测量硬度的方法有哪几种？什么是硬度？常用测量硬度的方法有哪几种？什么是金属材料的物理性能和化学性能？什么是金属材料的物理性能和化学性能？金属材料的工艺性能主要包括那些方面？金属材料的工艺性能主要包括那些方面？什么是钢的热处理？工程上常用的热处理工艺有哪些？什么是钢的热处理？工程上常用的热处理工艺有哪些？其目的是什么？其目的是什么？说明下列材料的牌号的意义：说明下列材料的牌号的意义： Q235、45、40Cr、65Mn、ZG230-450、HT200、0Cr19Ni9、1Crl3金属材料的一般选用原则是什么？金属材料的一般选用原则是什么？常见的非金属化工材料有哪些？适用于哪些设备？常见的非金属化工材料有哪些？适用于哪些设备？