本书是按照普通高等教育“十一五”**级规划教材的规划进行编写的。本书以过程装备常用材料的性能和选材使用为主线,全书共13章分为三篇,各篇有单元提要,各章前有导读、后有习题及思考题。
**篇金属材料基础,注重揭示材料微观结构与宏观性能的关系、金属的强化改性与组织结构的关系。第二篇过程装备用金属材料,**阐明黑色金属材料的性能、失效和选材,并介绍有色金属的性能和选材。着重突出过程装备的压力容器、高低温、管道、回转件、腐蚀磨损和过程装备服役环境下的选材和举例。适应信息高速公路,简介了“工程材料数据库及选材专家系统”。第三篇过程装备用非金属材料,简要阐明非金属材料的特性和选材应用,**是在过程装备应用的工程塑料、陶瓷和玻璃钢。同时从高分子材料的改性和复合材料的制备入手,阐述材料复合改性的思路。
本书主要作为过程装备与控制工程专业学生的核心课教材,也可供化工、轻工、石化和制药类专业的学生选用,同时可供过程装备设计和制造的工程技术人员参考。

绪论1
第1篇 金属材料基础
1 金属学基础
1.1 金属的晶体结构和缺陷
1.1.1 纯金属的晶体结构
1.1.2 金属的晶体缺陷
1.2 金属的结晶
1.2.1 纯金属的结晶过程
1.2.2 金属铸锭的组织和结构
1.2.3 细晶强化与变质处理
1.3 金属的塑性变形与再结晶
1.3.1 金属塑性变形对金属组织和性能的影响
1.3.2 塑性变形金属的加热回复与再结晶
1.3.3 金属的热加工
1.4 二元合金的相结构和相图
1.4.1 合金的相结构
1.4.2 二元合金相图的类型和分析
习题和思考题
2 铁碳合金的结构和相图
2.1 Fe-Fe3C合金相图分析
2.1.1 铁碳合金相图中的基本相
2.1.2 Fe-Fe3C合金相图
2.2 典型铁碳合金的结晶过程及组织
2.2.1 共析钢
2.2.2 亚共析钢
2.2.3 过共析钢
2.3 铁碳合金性能与成分、组织的关系
2.3.1 合金性能与相图的关系
2.3.2 Fe-Fe3C合金相图的应用
习题和思考题
3 钢的热处理和表面改性
3.1 钢在热处理时的组织转变
3.1.1 钢在加热时的组织转变
3.1.2 钢在冷却时的组织转变
3.2 钢的热处理工艺对组织和性能的影响
3.2.1 钢的退火和正火
3.2.2 钢的淬火
3.2.3 钢的回火
3.3 钢的表面处理强化
3.3.1 钢的表面热处理强化
3.3.2 钢的化学热处理强化
3.3.3 钢的表面处理改性
习题和思考题
4 钢的合金化对组织和性能的影响
4.1 合金元素在钢中的存在形式和作用
4.2 合金元素对钢热处理的影响
4.2.1 合金元素对Fe-Fe3C相图的影响
4.2.2 合金元素对加热和冷却转变的影响
4.2.3 合金元素对回火转变的影响
4.3 合金元素对钢加工性能的影响
4.4 钢中杂质对性能的影响
4.5 钢的分类简介
4.5.1 碳钢的分类与牌号
4.5.2 合金钢的分类
习题和思考题
第2篇 过程装备用金属材料
5 金属材料的主要性能
5.1 金属材料的力学性能
5.1.1 力学性能
5.1.2 服役条件对力学性能的影响
……
第3篇 过程装备用非金属材料
参考文献

第2篇 过程装备用金属材料
5 金属材料的主要性能
5.2 金属材料的加工工艺性能
金属材料通过一定的加工工艺才能形成构件或设备。材料的加工工艺性能是指保证加工质量的前提下,加工过程的难易程度。金属材料的加工分为冷加工和热加工。冷加工包括冷冲压、冷锻、冷挤压与机械加工,而热加工包括铸造、热锻、热压、焊接与热处理。以过程装备*典型的压力容器为例,其加工工艺包括轧制钢板弯圆或滚圆、压制封头、锻制法兰及连接件的压力加工,支座的铸造,配合零件的机加工,筒体、封头及接管的焊接及热处理等。本节**介绍金属材料的焊接性能,并对铸造性能、压力加工性能、机加工性能及热处理性能作简单介绍。
5.2.1 焊接性能
焊接形式众多,材料各异。压力容器常以焊接成形,下面围绕压力容器介绍材料的焊接性能。其中焊接过程中裂纹的产生部分以电弧焊为例。
(1)焊接过程中裂纹的产生
焊接过程是一个时间短、变化复杂的物理化学冶金过程,与普通炼钢的冶金过程有相似之处,但也有自身的特点,如:温度高、温度梯度大、熔池体积小、各个物理化学过程分段连续进行。图5-10是不易淬火钢焊接热影响区的组织分布,从图中也可得到焊接与一般的冶金过程的一些异同点。
①热裂纹的形成 在压力容器焊接接头中,常见热裂纹有:结晶裂纹和液化裂纹两种。
结晶裂纹是焊接熔池初次结晶过程中形成的裂纹,是焊缝金属沿初次结晶晶界的开裂。而液化裂纹是紧靠熔合线的母材晶界被局部重熔,在收缩应力作用下而产生的裂纹。这两种裂纹虽然都是在高温下产生的,但其形成的机理不同。
结晶裂纹 当焊接电弧建立后,焊接材料和母材熔化而形成熔池。此时熔池在电弧热的作用下被加热到相当高的温度。熔池受热膨胀,作为熔池底模的母材不能自由收缩,故高温液态熔池受到一定的压应力的作用。随着焊接热源向前移动,焊接熔池开始逐渐冷却,并以处于冷态的母材为晶核开始初结晶。*先结晶的是纯度较高的合金,*后凝固的是低熔点共晶体。低熔点共晶体的数量,取决于焊接金属中C、S、P等元素的含量。一种情况是低熔点共晶体量极少,它们在初生晶粒间不可能形成液态膜。由于焊接熔池的冷却速度很高,低熔点共晶体几乎与初析相同时完成结晶。因此,不断冷却的金属熔池,虽然受到收缩应力的作用也不致产生晶间裂纹。
……

本书是按照普通高等教育“十一五”**级规划教材的规划进行编写的。全书以过程装备常用材料的性能和选材使用为主线,共分13章三篇,各篇有单元提要,各章前有导读、后有习题及思考题。 本书主要作为过程装备与控制工程专业学生的核心课教材,也可供化工、轻工、石化和制药类专业的学生选用,同时可供过程装备设计和制造的工程技术人员参考。