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First chapter 水工艺设备常用材料 本章主要讲水工艺设备常用材料的的基本性能，主要内容： § 1.1 金属材料 § 1.2 无机非金属材料 § 1.3 高分子材料 § 1.4 复合材料 第1章 水工艺设备常用材料 §1.1金属材料 一、金属材料的分类 水工艺设备常用的金属材料主要有碳钢、铸铁、合金钢、不锈钢以及部分有色金属材料等。 1、钢的分类 （1）按化学成分分类 §1.1 金属材料 （2）按质量分类 按照钢中硫（S）和磷（P）的含量可分为普通钢、优质钢和高级优质钢。 普通钢 S≤0.055%；P≤0.045%； 优质钢 S、P均应≤0.04%； 高级优质钢 S≤0.03%；P≤0.035% （3）按用途分类 根据钢的用途主要可分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。 结构钢主要用于制造各种工程构件和机器零件。这类钢一般属于低碳或中碳的碳素钢或合金钢。 工具钢主要用于制造各种刀具、量具、模具。这类钢一般属于高碳钢或高碳合金钢。 特殊性能钢是具有特殊物理性能或化学元素性能的钢，如不锈钢、耐热钢、耐磨钢等，这类钢一般属于高合金钢。 §1.1 金属材料 2、钢的编号 钢的品种繁多，为了便于选择和使用，必须制定科学的编号系统。编号的要求是用简明的符号将钢中所含元素的大致百分数表示出来。有时通过编号还能说明钢的性能特征。 （1）普通碳素结构钢 这类钢主要保证机械性能，故其牌号用Q+数字表示，其中Q为屈字的汉语拼音字头，数字表示屈服强度值，例如Q275表示屈服强度为275MPa的碳素结构钢。若牌号后面标注A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同，其中A级最低，D级最高。若在牌号后标注字母F则为沸腾钢，未加标注的为镇静钢。例如Q235-AoF表示屈服强度为235MPa的A级沸腾钢。 §1.1 金属材料 （2）优质碳素结构钢 优质碳素结构钢主要用于制造各种机器零件，这些零件一般都要经过热处理以提高其机械性能。这类钢的硫、磷含量都限制在0.040%以下。编号方法是采用两位数字表示钢中平均含碳量为万分之几。例如含碳为0.45%（万分之四十五）左右的优质碳素结构钢编号为45钢；含碳0.08%左右的低碳钢称为08钢等。若钢中含锰较高则在钢号后面附以锰的元素符号Mn如15Mn、45Mn等。 （3）碳素工具钢 这类钢的含碳量较高，一般介于0.65~1.35％之间。它的硫、磷含量限制得更严格些。一般的碳素工具钢均属于优质钢。当硫、磷含量分别限制在0.030%以下时则为高级优质工具钢。 碳素工具钢的编号是以T（碳的汉语拼音字头）开头，后面标以数字表示含碳量的千分之几。例如T8就是代表平均含碳量为0.8%的碳素工具钢；T13则代表平均含碳量为1.3%的碳素工具钢。若为高级优质碳素工具钢，则在编号最后加以A，例如T8A、T13A， §1.1 金属材料 （4）合金结构钢 这类钢的编号是利用两位数字+元素符号+数字来表示。前面的两位数字代表钢中平均含碳量的万分之几，元素符号表示钢中所含的合金元素。元素后面的数字表示该元素的平均含量的百分之几。如果平均含量低于1.5%，则不标明含量。如果平均含量大于1.5%、2.5%、3.5%…，则相应地以2、3、4…等表示。例如12CrNi3钢，其平均含碳量为0.12%，平均含铬量小于1.5%，平均含镍量为3%。又如30CrMnSi钢，其平均含碳量为0.3%，铬、锰、硅三种合金元素的含量均小于1.5%。若为高级优质合金结构钢，则在钢号的最后加A字，例如20Cr12Ni14WA。 （5）合金工具钢 编号与合金结构钢相似，仅含碳量的表示方法有所不同。当合金工具钢的平均含碳量大于或等于1.00%时，其含碳量不予标出。平均含碳量小于1.00%时，以千分之几表示。例如：9SiCr钢，其平均含碳量为0.9%，硅和铬的平均含量小于1.5%。 §1.1 金属材料 二、 金属材料的基本性能 金属材料的基本性能是指它的物理性能、机械性能、化学性能和工艺性能，这些性能一般都受其化学成分的影响。 1、化学成分 化学成分的变化对钢材的基本力学性能如强度及塑韧性等有较大影响，对热处理效果也有较大影响。 （1）碳（C） 主要元素。一般地，碳含量增加，强度极限和硬度提高，而塑性、韧性下降。当碳的含量超过0.9%时，钢的强度极限反而降低。碳含量偏高会对钢的焊接性能产生不利影响。 （2）硫（S） 一种有害元素。以FeS形式存在（熔点只有989℃），使钢材在热加工时容易开裂，产生热脆现象。硫含量高还使材料的断裂韧性降低。 §1.1 金属材料 （3）磷（P） 也是一种有害元素。磷能全部溶于铁素体中，使强度和硬度增加，会导致塑性和冲击韧性的显著降低。在低温变脆，产生“冷脆”现象。在某些特殊用途钢中，如含磷的铜钢，可以提高在大气中的耐蚀性