1.1.2 金属材料基本性能

热处理性能：以改善钢材的某些性能为目的，将钢材在固态 下加热到一定温度，在此温度下保持一定时间，然后以不同 的速度冷却的一种操作。
普通
退火 正火 淬火
回火 表面淬火
表面 表面化学热处理
热处理工艺




退火：将钢件加热到高于或低于钢的临界温度，保温一定时间，随后以极缓慢 的速度冷却（切断热源炉冷）。目的是降低硬度，利于切削加工；细化晶粒， 改善组织，提高机械性能；消除内应力，提高塑性和韧性。 正火：将钢件加热到临界温度以上，保温后在空气中冷却。目的是改善组织， 提高强度和韧性，改善切削加工性。 淬火：将钢件加热到某一温度，保温一定时间，迅速冷却至室温（油冷或水 冷），目的是提高钢的硬度。 回火：将淬火后的钢件加热到某一温度，保温一定时间，然后取出空冷或油冷。 目的是提高韧性，降低脆性。



基本掌握与水工艺设备设计、制造有关的材料学、机械制造与传动、结构 力学、传热学等方面的基本知识； 系统了解和掌握常用水工艺设备的基本原理、典型构造、工艺特点与分类 及其适用条件； 能够为水工艺设备的开发、研制或改进提出工艺、材料、结构等方面的要 求； 能够根据工程及工艺要求，选择适宜的设备（器材）类型。

钢按化学成分分类
低碳钢ωc<0.25% 碳钢 中碳钢0.3<ω c<0.55%
高碳钢ωc>0.6%
低合金钢（合金元素总量小于5 ％ ） 合金钢 中合金钢（合金元素总量5～10 ％ ） 低合金钢（合金元素总量大于10 ％ ）
按质量和用途分类
按质量（硫磷含量）分为： 普通钢：S<0.055% P<0.045% 优质钢：<0.040% 高级优质钢： S<0.030% P<0.035% 按用途分为： 结构钢:构件、零件。 工具钢:刀具、量具、模具。 特殊性能钢

选材的原则和方法

方法：
1、经验法：根据经验或参考同类设备零件选材，进行必要的校核计算选择； 2、替代法：材料短缺、经济原因、工艺手段或出现新材料； 3、综合分析法：对零件的工作条件全面分析计算，确定主要性能指标，再选择。

原则：
1、满足零件的使用性能要求，在一定的寿命期限内正常工作； 2、具有较好的工艺性能，便于加工，并易于保证加工质量； 3、有较好的经济性。
水工艺设备基础

教材：
《水工艺设备基础》，黄廷林主编，中国建工出版社，2002年6月；

参考书：
实用水处理设备手册，史惠祥主编，化工出版社，2000年； 给水排水设计手册（第九册）专用机械，上海市政院编，2000年； 机械工程材料，文九巴编，机械工业出版社，1998年。
水工艺设备基础
基本要求：

金属材料基本性能
强度：指材料在外力作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。由于 载荷的作用方式有拉伸、压缩、弯曲、剪切等，所以强度也分 为抗拉强度（最大应力）、屈服强度（产生屈服）、疲劳强度 （无限次应力循环而不断裂的最大应力）、硬度（抵抗表面局 部塑性变形及破坏）。 韧性：材料对缺口或裂纹敏感程度的反映，用来衡量材料的抗裂 纹扩展能力。
教材章节分布


CH1 水工艺设备常用材料 重点掌握常用材料的基本性能、不同材料的使用 条件，能根据工艺结构要求合理选用材料。 CH2 材料设备的腐蚀、防护及保温 CH3 水工艺设备理论基础：容器应力、机械传动制造、热量传递与交换 CH4 水工艺设备分类 各种专业设备的工艺原理、基本结构、适用范围与条件。
1.1 金属材料

主要有碳钢、铸铁、不锈钢、合金钢、有色金属 金属材料的特点： 具有较高的强度、良好的塑性和变形能力（金属键结合）； 良好的导电性、导热性（共用电子自由运动）； 不透明，有金属光泽，对光具有良好的反射性能； 有正的电阻温度系数。
1.1.1 金属材料的分类
铁属于过渡性元素，在常压下熔点1538度，固态铁的特性 是同素异构转变，即不同温度下具有不同的晶体结构。 钢在不同情况下有五种相： 液相L:铁和碳的液体溶液。 δ 相：1394度，高温铁素体 γ 相：912度，奥氏体 α 相：1394度，铁素体 Fe3C相：渗碳体
水工艺设备基础
给排水工程（净水厂、污水处理厂） 工程建设中，设备部分的选择、投资、安装 运行过程中，设备部分的使用、维修
水工艺设备基础


பைடு நூலகம்
课程性质：专业基础课程。1999年制定的给水排水工程学科专业目录。 2000年通过的给水排水工程本科课程教学大纲。 课程任务：了解与水工艺设备的制造、设计、工艺特点、适用条件有关的 基本知识。 主要内容：水工艺设备常用材料、水工艺设备理论基础、典型水工艺设备。 要求先修课程：水力学、工程力学、无机化学、有机化学、电子电工学基 础。
1.1.2 金属材料基本性能



物理性能：密度、熔点、热膨胀系数、导热性、导电性、弹 性模量 工艺性能：材料在加工方面的物理、化学和机械性能的综合 表现，即加工性能。 可焊性 可锻性 切削加工性 成型工艺性
金属材料基本性能

机械性能： 弹性：材料在外力作用下产 生变形，当外力去除后能够 恢复其原来形状的性能。 塑性：在外力作用下材料产 生塑性永久变形而不被破坏 的能力。

1.1.1 金属材料的分类

钢的编号 1、普通碳素结构钢：Q235-AF表示屈服强度为235MPa的A级沸 腾钢 2、优质碳素结构钢：45钢、45Mn钢 3、碳素工具钢：T8钢 4、合金结构钢：30CrMnSi钢 5、合金工具钢：9SiCr
1.1.2 金属材料基本性能

金属材料的化学成分 C：随含碳量增加，钢的强度和硬度不断提高，塑性、韧性随 之下降。含碳量超过0.9％时，钢强度降低。含碳量高影响钢 的焊接性能。 S：硫使钢热加工时容易开裂，降低钢韧性，含量须严格控制 P：降低韧性，冷脆现象，须严格控制 Mn:有益元素，提高强度和硬度 Si:有益元素
第一章 水工艺设备常用材料
钢铁材料 金属材料 有色金属材料 合金材料 工程材料 无机非金属材料（陶瓷） 非金属材料 有机高分子材料
第一章 水工艺设备常用材料
选取设备材料的原则：(技术经济性)
材料在整个设备工作寿命期限内要满足工艺和机械两方面要求， 即保证材料对水质无污染或具有良好的耐腐蚀性能，同时保证材 料具有足够的强度、良好的连接性能和其他加工性能。另外，所 选用的材料还应考虑到维修、更新等因素在内的最经济的材料。