常存杂质元素对钢材性能的影响
杂质：硫、磷、锰、硅、氧、氮、氢等。 硫：有害元素。有 “热脆”。应限制其含量。 磷：有害元素。有 “冷脆”。应限制其含量。 锰：有益元素，能减少“热脆” ，有脱氧能力。 硅：既有有害的一面，又有有益的一面。 氧、氮、氢：有害元素。
3.2.1 碳钢
1.碳钢的耐腐蚀性能
②中碳钢（含碳量0.3%～0.60%），如30、35、40、
45、50与55；综合机械性能良好； 常用45钢，可做齿轮、 传动轴、搅拌轴、连杆等。
③高碳钢（含碳＞0.6%），如60、65、70、80。60、
65钢主要用来制造弹簧，70、80钢用来制造钢丝绳等。
优质碳素钢的化学成分和性能
钢号 C
化学成分，%
0.18 0.17 0.18-0.28
0.30-0.65 0.30-0.70 0.35-0.80 0.35-0.80 0.40-0.70
0.30
0.050
0.045 F,b,Z
0.30
0.045
0.045 F,b,Z
0.30
0.040
0.040 Z
0.30
0.035
0.035 TZ
0.30 0.050 / 0.045 0.045 Z
化学成分
w( Mn) %
w( Si) %
w(S ) %
不大于
0.25-0.50 0.30
0.050
0.25-0.55 0.30 0.050 / 0.045
w( P) %
0.045 0.045
脱氧 方法
F,b,Z F,b,Z
Q235 Q255
A B C D A/B
0.14-0.22 0.12-0.20
Q195 Q215 Q235 Q255 Q275
A1；B1 A2；C2 A3；C3 A4；C4
C5
其中Q235-A，Q235-B有良好的塑性、韧性及加工工艺 性，为化工容器常用材料。其板材用作低压容器的壳体和零 部件，棒材和型钢用作螺栓、螺母等。
⑵优质碳素钢
硫、磷含量较普通碳素钢低。
牌号：用两位数字表示，表示平均含碳量的万分数。
如 45 钢，含碳量为 0.45 % 左右。 有08、10、15、20、25、30、35、40、45、50、…80等。
优质钢
普通含锰量 较高含锰量
如45Mn，较高含锰量优质碳素钢。
按含碳量可分为：
①低碳钢（含碳＜0.25%），如08、10、 15、20、25；
强度低，塑性好，冷冲压和焊接性能好，在石油化工设 备中广泛应用。常用20钢，可做壳体、接管。
Q275 － 0.28-0.38 0.50-0.80 0.35
0.050
0.045 Z
碳素结构钢 新、老标准钢号对照
GB/T700-1988 标准
GB700-79 标准
A 类钢 —— 保证力学性能， 化学成分和力学性能均须保证 B 类钢 —— 保证化学成分，
C 类钢 —— 保证化学成分及力学性能。
3.1.2 物理性能
密度 熔点 线膨胀系数 导热性、导电性 弹性模数与泊桑比
3.1.3 化学性能
指材料是否会与周围介质发生化学或电化学作用而引起的腐 蚀。
⑴耐腐蚀性：
金属和合金对周围介质，如大气、水汽、各种电解液侵蚀的 抵抗能力。（化学腐蚀、电化学腐蚀）
⑵抗氧化性：
在高温下，钢铁不仅有自由氧的氧化腐蚀过程，还会与水蒸 气，CO2、SO2等气体产生高温氧化与脱碳作用，使钢的力 学性能下降，因此，高温设备必须选用耐热材料。
Mn
Si
S
s ，MPa
P
≥
08F 0.05-0.11 0.25-0.50 0.03 <0.035 <0.035 175 10 0.07-0.13 0.35-0.65 0.17-0.37 <0.035 <0.035 205 20 0.17-0.23 0.35-0.65 0.17-0.37 <0.035 <0.035 245 35 0.32-0.39 0.50-0.80 0.17-0.37 <0.035 <0.035 315 40 0.37-0.44 0.50-0.80 0.17-0.37 <0.035 <0.035 335 45 0.42-0.50 0.50-0.80 0.17-0.37 <0.035 <0.035 355 50 0.47-0.55 0.50-0.80 0.17-0.37 <0.035 <0.035 375 60 0.57-0.65 0.50-0.80 0.17-0.37 <0.035 <0.035 400 65 0.62-0.70 0.50-0.80 0.17-0.37 <0.035 <0.035 420
3.1.4 加工工艺性能
⑴可铸性：指液体金属的流动性和凝固过程中的收缩和偏析
倾向。灰铸铁和青铜铸造性好；
⑵可锻性 ：指金属承受压力加工（锻造）而变形的能力。
低碳钢的可锻性好，铸铁不能锻压加工；
⑶可焊性：指能用焊接方法使两块金属牢固地连接，且不发
生裂纹，具有与母材相当的强度。低碳钢的可焊性很好；
⑷切削加工性：指金属是否易于切削。灰铸铁的切削性很
在大气和水中易生锈，耐腐蚀性不好，但在碱性 溶液、液态金属、有机液体等中耐腐蚀性良好； 在强氧化性酸如浓硫酸中，产生钝化膜，耐蚀性 大大提高； 在碱性溶液中，生成保护膜，腐蚀性很小； 在酸和碱中，腐蚀均匀；
2.碳钢的分类与编号
低碳钢
按含碳量 中碳钢
高碳钢
按脱氧方式
镇静钢：Z 沸腾钢：F 半镇静钢：b
普通碳素钢
按品质 优质碳素钢
高级优质碳素钢
随着含碳量的增加， 钢的强度硬度增加， 而塑性韧性降低。
镇静钢，脱氧完全， 钢锭组织致密，质量 好。
优质钢，S、P杂质含 量低，质量好。
⑴普通碳素结构钢
含硫、磷杂质较多，钢的牌号由四部分组成。
Q 235－A F
脱氧方式：有Z、TZ、F、b四种， 其中Z和TZ可省略。
第3章 设备材料及防腐蚀
3.1 材料的性能
力学性能（机械性能） 物理性能 化学性能 加工工艺性能
3.1.1 力学性能
力学性能是指材料在外力作用下抵抗变形或破坏 的能力。 ⑴强度：有常温S、b，高温、低温强度，疲劳强度等； ⑵硬度：有HB、HRC等； ⑶塑性：有δ、Ψ等。压力容器用材料的 5≥14%； ⑷冲击韧性：K，压力容器用材料 K =40~60J/cm2。
质量等级为A，共分A、B、C、D四级 屈服极限σs=235MPa 屈 普通碳素钢有 Q195、 Q215、 Q235、 Q255及 Q275五个 品种十种钢号。
牌号
Q195 Q215
碳素结构钢的牌号和化学成分(GB/T700-1988)
等级
－ A/B
w(C) %
0.06-0.12 0.09-0.15
好，低碳钢也有较好的切削加工性。
3.2 黑色金属材料
制药设
钢 合金钢 铸铁
材料
有色金属 Cu、Al、Ti 及其合金 有机非金属
非金属 无机非金属
钢铁——铁碳合金
碳钢：含碳≤2.11% 铁与碳组成的合金—铁碳合金
铸铁：含碳＞2.11%
含碳≤0.02％时称工业纯铁，其冶炼困难，价格 昂贵，塑性很好，但强度很低，一般不用。 工业常用铁碳合金。