1、2021-11-151金屬材料金屬材料高分子材料高分子材料陶瓷材料陶瓷材料復合材料復合材料金屬基復合材料金屬基復合材料非金屬基復合材料非金屬基復合材料普通陶瓷普通陶瓷特種陶瓷特種陶瓷工程塑料工程塑料合成纖維合成纖維合成橡膠合成橡膠鋼鋼有色金屬及其合金有色金屬及其合金鑄鐵鑄鐵水工藝設備材料水工藝設備材料第1頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-1521.11.1金屬材料金屬材料、金屬材料的分類水工藝設備常用的金屬材料主要有碳鋼、鑄鐵、合金鋼、不銹鋼以及部分有色金屬材料等。1、鋼的分類（1）按化學成分分類%)10%)105%)5%)6.0%)55.03.0%)25.0高合金鋼（中

2、合金鋼（量低合金鋼（合金元素總合金鋼高碳鋼（中碳鋼（低碳鋼（碳鋼CCC查看圖片第2頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-153低碳鋼第3頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-154中碳鋼第4頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-155高碳鋼第5頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-156低合金鋼第6頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-157低合金鋼第7頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-158高合金鋼第8頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-1591.1 1.1 金

3、屬材料金屬材料（2）按質量分類）按質量分類按照鋼中硫（按照鋼中硫（S）和磷（）和磷（P）的含量可分為普通鋼、優質鋼和高級優）的含量可分為普通鋼、優質鋼和高級優質鋼。質鋼。普通鋼普通鋼S0.055%；P0.045%；優質鋼優質鋼S、P均應均應0.04%；高級優質鋼高級優質鋼S0.03%；P0.035%（3）按用途分類）按用途分類根據鋼的用途主要可分為結構鋼、工具鋼和特殊性能鋼。根據鋼的用途主要可分為結構鋼、工具鋼和特殊性能鋼。結構鋼主要用于制造各種工程構件和機器零件。這類鋼一般屬于低碳或結構鋼主要用于制造各種工程構件和機器零件。這類鋼一般屬于低碳或中碳的碳素鋼或合金鋼。中碳的碳素鋼或合金鋼。工具

4、鋼主要用于制造各種刀具、量具、模具。這類鋼一般屬于高碳鋼或工具鋼主要用于制造各種刀具、量具、模具。這類鋼一般屬于高碳鋼或高碳合金鋼。高碳合金鋼。特殊性能鋼是具有特殊物理性能或化學元素性能的鋼，如不銹鋼、耐熱特殊性能鋼是具有特殊物理性能或化學元素性能的鋼，如不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等，這類鋼一般屬于高合金鋼。鋼、耐磨鋼等，這類鋼一般屬于高合金鋼。第9頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15101.1 1.1 金屬材料金屬材料2、鋼的編號鋼的品種繁多，為了便于選擇和使用，必須制定科學的編號系統。編號的要求是用簡明的符號將鋼中所含元素的大致百分數表示出來。有時通過編號還能說明鋼的性

5、能特征。（1）普通碳素結構鋼這類鋼主要保證機械性能，故其牌號用Q+數字表示，其中“Q”為“屈”字的漢語拼音字頭，數字表示屈服強度值，例如Q275表示屈服強度為275MPa的碳素結構鋼。若牌號后面標注A、B、C、D，則表示鋼材質量等級不同，其中A級最低，D級最高。若在牌號后標注字母F則為沸騰鋼，未加標注的為鎮靜鋼。例如Q235-AoF表示屈服強度為235MPa的A級沸騰鋼。第10頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15111.1 1.1 金屬材料金屬材料（2）優質碳素結構鋼優質碳素結構鋼主要用于制造各種機器零件優質碳素結構鋼主要用于制造各種機器零件，這類鋼的硫、磷含量都限制在

6、0.040%以下。例如含碳為0.45%左右的優質碳素結構鋼編號為45鋼；含碳0.08%左右的低碳鋼稱為08鋼等。若鋼中含錳較高則在鋼號后面附以錳的元素符號Mn如15Mn、45Mn等。（3）碳素工具鋼這類鋼的含碳量較高，一般介于0.651.35之間。它的硫、磷含量限制得更嚴格些。一般的碳素工具鋼均屬于優質鋼均屬于優質鋼。當硫、磷含量分別限制在0.030%以下時則為高級優質工具鋼。碳素工具鋼的編號是以“T”（碳的漢語拼音字頭）開頭，后面標以數字表示含碳量的千分之幾。例如T8就是代表平均含碳量為0.8%的碳素工具鋼；若為高級優質碳素工具鋼，則在編號最后加以A，例如T8A、T13A第11頁/共96頁環

7、境工程 環保設備設計與維護2021-11-15121.1 1.1 金屬材料金屬材料（4）合金結構鋼這類鋼的編號是利用“兩位數字+元素符號+數字”來表示。前面的兩位數字代表鋼中平均含碳量的萬分之幾，元素符號表示鋼中所含的合金元素。元素后面的數字表示該元素的平均含量的百分之幾。如果平均含量低于1.5%，則不標明含量。如果平均含量大于1.5%、2.5%、3.5%，則相應地以2、3、4等表示。例如12CrNi3鋼，其平均含碳量為0.12%，平均含鉻量小于1.5%，平均含鎳量為3%。又如30CrMnSi鋼，其平均含碳量為0.3%，鉻、錳、硅三種合金元素的含量均小于1.5%。若為高級優質合金結構鋼，則在鋼

8、號的最后加A字，例如20Cr12Ni14WA。（5）合金工具鋼編號與合金結構鋼相似，僅含碳量的表示方法有所不同。當合金工具鋼的平均含碳量大于或等于1.00%時，其含碳量不予標出。平均含碳量小于1.00%時，以千分之幾表示。例如：9SiCr鋼，其平均含碳量為0.9%，硅和鉻的平均含量小于1.5%。第12頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-1513碳鋼用途舉例Q195、Q215，用于鉚釘、開口銷等及沖壓零件和焊接構件。Q235、Q255，用于螺栓、螺母、拉桿、連桿及建筑、橋梁結構。Q275，用于強度較高轉軸、心軸、齒輪等。Q345，用于船舶、橋梁、車輛、大型鋼結構。08鋼，含碳

9、量低，塑性好，主要用于制造冷沖壓零件。10、20鋼，常用于制造沖壓件和焊接件。也常用于制造滲碳件。35、40、45、50鋼屬中碳鋼，經熱處理后可獲得良好的綜合力學性能，主要用制造齒輪、套筒、軸類零件等。這幾種鋼在機械制造中應用非常廣泛。T7、T8鋼，用于制造具有較高韌性的工具，如沖頭、鑿子等。T9、T10、T11鋼，用作要求中等韌性、高硬度的刃具，如鉆頭、絲錐、鋸條等。T12、T13鋼，用于要求更高硬度、高耐磨性的銼刀、拉絲模具等。第13頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-1514合金鋼用途舉例09MnNb、16Mn、15MnTi鋼屬低合金結構鋼，用于制造橋梁、車輛、鍋爐、

10、油罐、建筑結構和化工容器等。14MnVTiRe、14MnMoV、18MnNb、14CrMnMoVB鋼用于制造大型船舶、重要橋梁、電站設備及鍋爐、化工、石油等中高壓容器。20CrMnTi鋼，常用于制造汽車、拖拉機上的齒輪。40MnB、40Cr、35CrMo、40CrMnMo鋼，用于制造重要調質件，如主軸、曲軸、連連桿和齒輪等機械零件。65Mn、60Si2Mn鋼屬彈簧鋼，主要用于制造截面小于25mm的彈簧，如車箱板簧和機車板簧、扭桿簧等。GCr15、GsiMnMoV鋼屬軸承鋼，主要用于制造滾動軸承的內圈、外圈和滾動體，也可用于制造冷沖模、冷軋輥等。1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti鋼，屬奧氏體

11、不銹鋼，用于制造耐硝酸、冷磷酸、有機酸及鹽、堿溶液腐蝕的設備零件。Mn13鋼，屬耐磨鋼，用于制造拖拉機鏈軌板、挖掘機鏟齒、球磨機襯板、鐵路道岔等。15CrMo、4Cr10Si2Mo鋼，屬耐熱鋼，用于制造在高溫下工作的零件或構件。第14頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-1515鋼鐵材料的現場鑒別 1 火花鑒別法根據鋼鐵材料在磨削過程中所出現的火花爆裂形狀、流線、色澤、發火點等特點區別鋼鐵材料化學成分差異的方法，稱為火花鑒別法碳是鋼鐵材料火花的基本元素，也是火花鑒別法測定的主要成分。由于含碳量的不同，其火花形狀不同。第15頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11

12、-1516碳素鋼火花的特征 通常低碳鋼火花束較長，流線少，芒線稍粗，多為一次花，發光一般，帶暗紅色，無花粉。第16頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-1517碳素鋼火花的特征 中碳鋼火花束稍短，流線較細長而多，爆花分叉較多，開始出現二次、三次花，花粉較多，發光較強，顏色橙。第17頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-1518碳素鋼火花的特征 高碳鋼火花束較短而粗，流線多而細，碎花、花粉多，又分叉多且多為三次花，發光較亮 第18頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-1519鑄鐵的火花特征 鑄鐵的火花束很粗，流線較多，一般為二次花，花粉多，爆

13、花多，尾部漸粗下垂成弧形，顏色多為橙紅。火花試驗時，手感較軟 第19頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-1520合金鋼的火花特征合金鋼的火花特征與其含有的合金元素有關。一般情況下，鎳、硅、鉬、鎢等元素抑制火花爆裂，而錳、釩鉻等元素卻可助長火花爆裂。所以對合金鋼的鑒別難掌握。一般鉻鋼的火花束白亮，流線稍粗而長，爆裂多為一次花、花型較大，呈大星形，分叉多而細，附有碎花粉，爆裂的火花心較明亮。鎳鉻不銹鋼的火花束細，發光較暗，爆裂為一次花，五、六根分叉，呈星形，尖端微有爆裂。高速鋼火花束細長，流線數量少，無火花爆裂，色澤呈暗紅色，根部和中部為斷續流線，尾花呈弧狀。第20頁/共96頁

14、環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15212 色標鑒別法 生產中為了表明金屬材料的牌號、規格等，常做一定的標記，如涂色、打印、掛牌等。金屬材料的涂色標志是表示鋼號、鋼種的，涂在材料一端的端面或端部。碳素結構鋼Q235鋼為紅色；優質碳素結構鋼20鋼為棕色加綠色，45鋼為白色加棕色合金結構鋼20CrMnTi鋼為黃色加黑色，40CrMo鋼為綠色加紫色；鉻軸承鋼GCr15鋼為藍色；高速鋼W18Cr4V鋼為棕色加藍色；不銹鋼1Cr18Ni9Ti鋼為綠色國藍色；熱作模具鋼5CrMnMo鋼為紫色加白色。第21頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15223 斷口宏觀鑒別法 低碳鋼

15、不易敲斷，斷口邊緣有明顯的塑性變形特征，有微量顆粒；中碳鋼的斷口邊緣的塑性變形特征沒有低碳鋼明顯，斷口顆粒較細、較多；高碳鋼的斷口邊緣無明顯塑性變形特征，斷口顆粒很細密；鑄鐵極易敲斷，斷口無塑性變形，晶粒粗大，呈暗灰色。第22頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15234 音色鑒別法 根據鋼鐵敲擊時發出的聲音不同，以區別鋼和鑄鐵的方法稱為音色鑒別法。敲擊時，發出比較清脆聲音的材料為鋼，發出較低沉聲音的材料為鑄鐵。5、其它鑒別方法一般還可采用化學分析、金相檢驗以及硬度試驗等手段進行鑒別 第23頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15241.1 1.1 金屬

16、材料金屬材料、 金屬材料的基本性能金屬材料的基本性能金屬材料的基本性能是指它的物理性能、機械性能、化學性能和工藝性能，這些性能一般都受其化學成分的影響。1 1、化學成分、化學成分化學成分的變化對鋼材的基本力學性能如強度及塑韌性等有較大影響，對熱處理效果也有較大影響。（1）碳（C）主要元素。一般地，碳含量增加，強度極限和硬度強度極限和硬度提高，而塑性、韌性下降。當碳的含量超過0.9%時，鋼的強度極限反而降低。碳含量偏高會對鋼的焊接性能產生不利影響。（2）硫（S）一種有害元素。以FeS形式存在（熔點只有989），使鋼材在熱加工時容易開裂，產生熱脆現象。硫含量高還使材料的斷裂韌性降低。第24頁/共9

17、6頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15251.1 1.1 金屬材料金屬材料（3）磷（P）也是一種有害元素。磷能全部溶于鐵素體中，使強度和硬度增加，會導致塑性和沖擊韌性的顯著降低。在低溫變脆，產生“冷脆”現象。在某些特殊用途鋼中，如含磷的銅鋼，可以提高在大氣中的耐蝕性。（4）錳（Mn）一種有益的元素。錳是煉鋼時作為脫氧劑和合金元素加入鋼中的。由于錳可以和硫形成高熔點(1600)的硫化錳，能減輕硫的有害作用，并能提高鋼的強度和硬度，是低合金鋼中的常見元素。（5）硅（Si）一種有益的元素。作為脫氧劑和合金元素加入鋼中的。能使鋼的強度、硬度、彈性提高，而塑性、韌性降低。硅作為合金元素，可

18、以提高鋼的耐蝕性和耐熱性，但過量的硅會惡化鋼的熱加工工藝性能。第25頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15261.1 1.1 金屬材料金屬材料2 2、物理性能、物理性能物理性能主要指密度、熔點、熱膨脹系數、導熱性、導電性以及彈性模量等。（1）彈性模量彈性模量是材料在彈性極限內應力應力與應變應變的比值。（2）線膨脹系數線膨脹系數是指材料在溫度變化1時單位長度的伸縮變化值伸縮變化值，其值可從機械設計手冊中查取。（3）導熱系數導熱系數是指當溫度梯度（溫度差與器壁厚度的比值）為1K/m，每小時通過每平方米傳熱面積傳過的熱量，單位為W/(mK）。3 3、機械性能、機械性能 材料的機

19、械性能主要是指材料的彈性、塑性、強度和韌性彈性、塑性、強度和韌性。（1）材料的彈性和塑性 材料在外力作用下產生變形，當外力去除后又能夠恢復其原來形狀的性能，稱作材料的彈性。塑性是指材料在外力作用下產生塑性變形而不破壞的能力。第26頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15271.1 1.1 金屬材料金屬材料（2）材料的強度強度強度是金屬材料在外力作用下低抗塑性變形和斷裂的能力。抗拉強度:抗拉強度是金屬材料試樣在拉斷前所能承受的最大應力，以b表示，單位為MPa。屈服極限：是金屬材料開始產生屈服現象時的應力，以s表示，單位為MPa。對于沒有明顯屈服點的材料，規定以產生0.2%塑性

20、變形時的應力作為屈服強度，以0.2表示。屈強比：屈服極限和抗拉強度的比值稱為屈強比。這個比值可反映材料屈服后強化能力的高低。一般高強度鋼的屈強比數值較大，低強度鋼的屈強比較小。持久強度：持久強度是材料在某一溫度下受恒定載荷作用時，在規定的持續時間內引起斷裂時的應力。用 Tt表示，單位為MPa。第27頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15281.1 1.1 金屬材料金屬材料蠕變強度蠕變強度:指在給定的溫度下，在規定的時間內，使試樣產生的蠕變變形量不超過規定值（如1%）時的最大應力，單位為MPa 。疲勞破壞疲勞破壞: 零件或構件在工作過程中受到方向、大小反復變化的交變應力的長

21、期作用下，會在應力遠小于該材料的屈服強度情況下，突然發生脆性斷裂，這種現象稱為疲勞破壞。疲勞強度疲勞強度: :是指材料在經受N次應力循環而不斷裂時的最大應力，以1（純彎曲疲勞），1（扭轉疲勞）表示，單位為MPa。(3)(3)硬度硬度 硬度是材料抵抗其它物體刻劃或壓入其表面的能力。用標準試驗方法測得的表面硬度是材料耐磨能力的重要指標。（4 4）材料的韌性）材料的韌性韌性韌性是材料對缺口或裂紋敏感程度的反映，用來衡量材料的抗裂紋擴展能力。第28頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15291.1 1.1 金屬材料金屬材料沖擊韌性沖擊韌性: :衡量材料韌性的指標之一。可用帶缺口的沖

22、擊試樣在沖擊試驗中所吸收的沖擊功數值作為沖擊韌性值。斷裂韌性斷裂韌性: :材料的沖擊韌性可指導選材，但沖擊功不能直接用于設計計算，而且許多壓力容器由于裂紋的存在也可以在塑性與沖擊韌性值足夠大的情況下發生脆性斷裂事故。為了能更科學地判斷容器是否存在較大宏觀缺陷，特別是裂紋性缺陷時是否會發生低應力脆斷，近年來已把斷裂力學中的斷裂韌性指標用于壓力容器的防脆斷設計或安全評定。這些斷裂韌性值可以衡量材料的韌性情況，即可看出存在裂紋時材料所具有的防斷能力。*無塑性轉變溫度無塑性轉變溫度（NDTNDT）: :在不同的溫度下測定出一系列的沖擊韌性值，可以發現材料在某一溫度區間隨溫度降低韌性值突然下降。由此可得

23、出該材料的無塑性轉變溫度，以便確定材料的最低使用溫度。第29頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15301.1 1.1 金屬材料金屬材料（5）溫度對材料機械性能的影響一般金屬材料的機械性能，隨溫度的升高會發生顯著的變化。*材料在高溫下應力松弛應力松弛*材料在低溫下材料的冷脆性材料的冷脆性。4 4、材料的工藝性能、材料的工藝性能 材料要經過各種加工后，才能做成設備或機器的零件。材料在加工方面的物理、化學和機械性能的綜合表現構成了材料的工藝性能，又叫加工性能加工性能。選材時必須同時考慮材料的使用與加工兩方面的性能。 水工藝與工程中容器和設備主要零部件的制造主要是焊接、鍛造、切削

24、、沖壓、彎曲和熱處理工藝過程。第30頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15311.1 1.1 金屬材料金屬材料（1）可焊性：可焊性：指被焊金屬在一定的焊接方法、焊接材料、工藝參數及結構型式的條件下，獲得優質焊接接頭的難易程度。*工藝可焊性工藝可焊性主要是指焊接接頭產生工藝缺陷的傾向*使用可靠性使用可靠性包括焊接接頭的機械性能及其他特殊性能（如耐熱、耐蝕性能等）。（2 2）可鍛性：）可鍛性：金屬承受壓力加工的能力叫金屬的可鍛性。（3 3）切削加工性：）切削加工性：材料被切削加工的難易程度。（4 4）成型工藝性：）成型工藝性：成型就是金屬在熱態或冷態下，經外力作用產生塑性變形

25、而成為所需形狀的過程。（5 5）熱處理性能：）熱處理性能：熱處理是以改善鋼材的某些性能為目的，將鋼材加熱到一定的溫度，在此溫度下保持一定的時間，然后以不同的速度冷卻下來的一種操作。第31頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15321.1 1.1 金屬材料金屬材料三、耐蝕金屬材料及性能三、耐蝕金屬材料及性能 金屬材料的化學性能最主要的是指它的耐腐蝕性。材料抵抗周圍介質對腐蝕破壞的能力稱為材料的耐腐蝕性能材料的耐腐蝕性能。耐蝕性不是材料固有不變的特性，它隨材料的工作條件而改變。1 1、碳鋼和普通鑄鐵的耐蝕性、碳鋼和普通鑄鐵的耐蝕性（1）耐蝕性能*在淡水、大氣、土壤、海水等中性介

26、質中都不耐蝕；*在各類干燥氣體和有機溶劑等介質中耐蝕性良好；*在低濃度堿溶液及濃硫酸、濃氫氟酸等介質中，碳鋼和普通鑄鐵表面能生成穩定的膜，因而是耐蝕的。（2）影響耐蝕性的因素：介質組成；鐵碳合金的成分和組織；鋼鐵熱處理條件差異。第32頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15331.1 1.1 金屬材料金屬材料2 2、 耐蝕合金鑄鐵耐蝕合金鑄鐵 在鑄鐵中加入某些合金元素可以大大提高它在一些介質中的耐蝕性。如添加硅、鉻、鋁等元素，可使鑄鐵表面形成連續、致密、牢固的表面膜；添加鎳能獲得耐堿性介質腐蝕性能優良的奧氏體鑄鐵；加稀土元素、鎂，能使石墨球化，從而大大改善高硅鑄鐵的力學性能

27、和工藝性能。3、耐蝕低合金鋼、耐蝕低合金鋼 耐蝕低合金鋼通常是指在碳鋼中加入合金元素的總量低于3%左右的合金。加入的合金元素種類、含量不同，所起的作用不同。 根據在不同介質中的耐腐蝕性能，可將耐蝕低合金鋼分為如下幾種： （1）耐大氣腐蝕鋼種：銅系、磷礬系、磷稀土系、磷鈮稀土系 （2）耐海水腐蝕鋼種 （3）耐硫化氫腐蝕鋼種第33頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15341.1 1.1 金屬材料金屬材料4 4、不銹鋼、不銹鋼 不銹鋼是鉻、鎳含量較高的合金鋼。通常把耐大氣腐蝕的合金鋼稱為不銹鋼，把在酸中及其它強腐蝕性介質中耐腐蝕的合金鋼稱為耐酸鋼。一般把上述不銹鋼與耐酸鋼統稱為

28、不銹耐酸鋼或簡稱為不銹鋼。（1）馬氏體不銹鋼：鋼中加入一定的鉻。主要用在氧化性介質中,如大氣、水蒸氣中具有良好的耐蝕性，在淡水、海水、溫度不超過30度的鹽水溶液、硝酸、食品介質以及濃度不高的有機酸中也具有足夠的耐蝕性。（2）鐵素體不銹鋼：單相組織。主要用于制作抗高溫氧化、耐硝酸腐蝕的設備。（3）奧氏體不銹鋼：碳化物溶于奧氏體中。可用于制作在腐蝕性介質中使用的設備。第34頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15351.1 1.1 金屬材料金屬材料5 5、有色金屬及其合金、有色金屬及其合金 工業上鋼鐵稱為黑色金屬，除鋼鐵以外的金屬稱為有色金屬。有色金屬及其合金因具有良好的耐腐蝕

29、性和低溫性能，常用來制造水處理、化工容器及有關的設備零部件。（1）銅及其合金 銅及其合金具有高的導電性、導熱性、塑性、冷韌性，并且在許多介質中具有高的耐蝕性能。 純銅: 也稱紫銅。銅在一般大氣、工業大氣、海洋性大氣中、比較穩定；在堿中、在弱的和中等濃度的非氧化性酸中也相當穩定，若溶液中有氧或氧化劑存在，腐蝕將更加嚴重。銅不耐硫化物（如H2S）腐蝕。銅具有高的導電性、導熱性、塑性和良好的加工性能，另外，銅具有良好的冷韌性。但銅的強度低，鑄造性能不好，且在某些介質中的耐蝕性不高，很少用作結構材料。第35頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15361.1 1.1 金屬材料金屬材料

30、 銅合金：常用的銅合金有黃銅和青銅。 黃銅黃銅：銅與鋅組成的合金稱為黃銅。為改善其性能，常加入錫、鋁、硅、鎳、錳、鉛、鐵等元素，這樣形成的合金稱為特殊黃銅。 特點特點 ：機械性能與含鋅量有著極為密切的關系；鑄造性能很好；抗蝕性較好；含鋅量大于20%的黃銅經冷加工后，在潮濕的大氣、海水、高溫高壓水、蒸汽及一切含氨的環境中都可引起應力腐蝕斷裂。黃銅在中性溶液、海水和在退火后酸洗溶液中易發生脫鋅腐蝕，可在黃銅中加入0.02%的砷防止其發生。 第36頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15371.1 1.1 金屬材料金屬材料鉛黃銅的切削性能優良，耐磨性好，廣泛用于制造鐘表零件，經鑄

31、造制作軸瓦和襯套。錫黃銅的耐腐蝕性能好，廣泛用于制造海船零件。鋁黃銅中的鋁能提高黃銅的強度和硬度，提高在大氣中的抗蝕性，鋁黃銅用于制造耐蝕零件。硅黃銅中的硅能提高銅的力學性能、耐磨性的耐蝕性，硅黃銅主要用于制造海船零件及化工機械零件。第37頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15381.1 1.1 金屬材料金屬材料青銅青銅：凡是銅合金中的主加元素不是鋅而是錫、鋁、硅等其它元素者，通稱為青銅。常用的青銅有錫青銅、鋁青銅和硅青銅等。特點特點：錫青銅錫青銅鑄造性能較黃銅差，抗腐蝕性比純銅和黃銅更好，但對酸類的抗蝕性較差。錫青銅在造船、化工、機械、儀表等工業中廣泛應用，主要用以制造

32、軸承、軸套等耐磨零件和彈簧等彈性元件以及抗蝕、抗磁零件等。 鋁青銅鋁青銅的機械性能也比黃銅和錫青銅高，而且在大氣、海水、碳酸及大多數有機酸中具有比黃銅和錫青銅更高的耐蝕性。鋁青銅的耐磨性以及在大氣、海水、海水碳酸和大多數有機酸中的耐蝕性，均比黃銅和錫青銅高。鋁青銅可制造齒輪、軸套、蝸輪等高強度抗磨零件以及高耐蝕性彈性元件。 第38頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15391.1 1.1 金屬材料金屬材料硅青銅硅青銅具有比錫青銅高的機械性能和較低的價格，而且鑄造性能和冷、熱壓力加工性能都很好。第39頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15401.1 1.

33、1 金屬材料金屬材料（2 2）鋁及其合金）鋁及其合金 鋁 特點特點：鋁的密度小，比重為2.7，約為銅的1/3；導電性、導熱性、塑性、冷韌性都好，但強度低，經冷變形后強度可提高；能承受各種壓力加工。鋁是電極電位很負的元素，鋁在強氧化性介質以及在氧化性酸（如硝酸）中也是穩定的。鹵素離子對鋁的氧化膜有破壞作用，所以鋁在氫氟酸、鹽酸、海水和其它含鹵素離子的溶液中是不耐蝕的。 應用應用：廣泛用于制造反應器、熱交換器、冷卻器、泵、閥、槽車、管件等 鋁合金 純鋁的強度較低，若在鋁中加入一些元素，如銅、鎂、鋅、錳、硅等形成鋁合金，其性能將會有很大的改善。第40頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-

34、11-15411.1 1.1 金屬材料金屬材料1形變鋁合金形變鋁合金包括防銹鋁合金、硬鋁合金、超硬鋁合金等。因其塑性好，故常利用壓力加工方法制造沖壓件、鍛件等，如鉚釘、焊接油箱、管道、容器、發動機葉片、飛機大梁及起落架、內燃機活塞等。2鑄造鋁合金鑄造鋁合金是用于制造鋁合金鑄件的材料，按主要合金元素的不同，鑄造鋁合金分為鋁硅合金、鋁銅合金、鋁鎂合金和鋁鋅合金。第41頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15421.1 1.1 金屬材料金屬材料（1）鋁硅鑄造鋁合金 其鑄造性能好，比重小，并有相當好的抗蝕性和耐熱性，適于制造形狀復雜的零件，如泵體、電動機殼體、發動機的氣缸頭、活塞以

35、及汽車、飛機、儀器上的零件，也可制造日用品。（2）鋁銅鑄造鋁合金 鋁銅合金的強度較高，耐熱性較好，鑄造性能較差，常用于鑄造內燃機氣缸頭、活塞等零件，也可作為結構材料鑄造承受中等載荷、形狀較簡便的零件。（3）鋁鎂鑄造鋁合金 強度高、比重小，有良好的耐蝕性，但鑄造性能不好，多用于制造承受沖擊載荷、在腐蝕性介質中工作、外形簡單的零件，如艦般配件、氨用泵體等。（4）鋁鋅鑄造鋁合金 價格便宜、鑄造性能優良、強度較高，但抗蝕性差、熱裂傾向大，常用于制造汽車、拖拉機發動機零件及形狀復雜的儀器元件，也可用于制造日用品。第42頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15431.1 1.1 金屬材

36、料金屬材料（3 3）鈦及鈦合金）鈦及鈦合金 純鈦 特點：特點：是很活潑的元素。有很好的鈍化性能，鈍化膜很穩定，在許多環境中表現出很好的耐蝕性。有“耐海水腐蝕之王”之稱。在中性弱酸性氯化物中耐蝕。在王水、次氯酸鈉、濕氯氣中耐蝕。 高溫下，鈦的化學活性很高，能與鹵素、氧、氮、碳、硫等元素發生劇烈反應。鈦一般不發生孔蝕；除在幾種個別介質（如發煙硝酸、甲醇溶液）中，也不發生晶間腐蝕；鈦的應力腐蝕破裂敏感性小，具有抗腐蝕疲勞的性能，耐縫隙腐蝕性能良好。 鈦合金 特點特點：鈦合金的機械性能與耐蝕性都比純鈦有明顯提高。工業上使用的都是鈦合金。鈦合金的主要腐蝕形態是氫脆和應力腐蝕破裂。第43頁/共96頁環境工

37、程 環保設備設計與維護2021-11-15441.1 1.1 金屬材料金屬材料（4 4）鉛及其合金）鉛及其合金 鉛： 特點特點：鉛的強度小（僅為鋼的1/20）、硬度低、密度大、再結晶溫度低、熔點低、導熱性差，在硫酸中、大氣中（特別是有二氧化硫、硫化氫的氣體中）有很高的耐蝕性，在生產上多用于處理硫酸的設備上。鉛有毒，且價格高，在生產上多被其他非金屬材料代替。純鉛不耐磨，非常軟，不宜單獨制作設備，只能做襯里。 鉛合金：鉛中加銻，可增加鉛的硬度、強度和在硫酸中的穩定性。加入不同銻含量的鉛銻合金稱為硬鉛硬鉛（編號規則同前）。硬鉛可制作硫酸工業用的泵、閥門、管道等。第44頁/共96頁環境工程 環保設備設

38、計與維護2021-11-15451.1 1.1 金屬材料金屬材料(5) (5) 鎳及其合金鎳及其合金 鎳：特點特點：在各種溫度、任何濃度的堿溶液和各種熔堿中，鎳具有特別高的耐蝕性。但鎳在含硫氣體、濃氨水和強烈充氣氨溶液、含氧酸和鹽酸等介質中，耐蝕性很差。鎳具有高強度、高塑性和冷韌的特性，能壓延成很薄的板和拉成細絲。用途：鎳很稀貴，在水處理工程和化工上主要用于制造堿性介質設備，以及鐵離子在反應過程中會發生催化影響而不能采用不銹鋼的那些過程設備。 第45頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15461.1 1.1 金屬材料金屬材料 鎳合金：Ni-Cu合金中的蒙乃爾合金具有很好的力

39、學性能和機械性能，易于壓力加工和切削加工，耐蝕性好。主要用于在高溫荷載下工作的耐蝕零件和設備。NiMo合金中的哈氏合金（0Cr16Ni57Mo16Fe6W4）能耐室溫下所有濃度的鹽酸和氫氟酸。NiCr合金中的因考爾合金（0Cr15Ni57Fe），在高溫下具有很好的力學性能和很高的抗氧化能力，是能抗熱濃MgCl2腐蝕的少數幾種材料之一。第46頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15471.2 1.2 無機非金屬材料無機非金屬材料陶瓷材料陶瓷材料的分類陶瓷材料的分類(1) 傳統陶瓷：以粘土為主要原料(2) 玻璃：工業玻璃，建筑玻璃，日用玻璃(3) 玻璃陶瓷：光學玻璃陶瓷，耐熱、

40、耐蝕微晶玻璃(4) 特種陶瓷：耐蝕陶瓷、高溫陶瓷、電容器陶瓷、壓電陶瓷、電光陶瓷(5) 金屬陶瓷：粉末冶金法生長的金屬材料（制粉、成形、燒結）陶瓷的基本性能陶瓷的基本性能（1 1） 陶瓷的機械性能陶瓷的機械性能剛度剛度：陶瓷的剛度由彈性模量衡量，彈性模量反映結合鍵的強度，所以具有強大化學鍵的陶瓷都有很高的彈性模量，是各類材料中最高的，比金屬材料高若干倍，比高聚物高24個數量級。第47頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15481.2 1.2 無機非金屬材料無機非金屬材料硬度硬度：同剛度一樣，硬度也決定于化學鍵的強度，所以陶瓷也是各類材料中硬度最高的，這也是陶瓷的最大特點。陶

41、瓷的硬度隨溫度的升高而降低，但在高溫下仍能保持較高的數值。強度強度：陶瓷實際強度比理論值低得多。它的破壞作用比在金屬中更大。塑性塑性：陶瓷在室溫下幾乎沒有塑性。塑性變形是在切應力作用下由位錯運動所引起的密排原子面間的滑移變形。陶瓷晶體的滑移比金屬困難得多，位錯運動所需要的切應力很大，比較接近于晶體的理論剪切強度。另外，共價健有明顯的方向性和飽和性，而離子鍵的同號離子接近時斥力很大，所以主要由離子晶體和共價晶體構成的陶瓷的塑性極差。韌性或脆性韌性或脆性：陶瓷受載時都不發生塑性變形，在較低的應力下就會斷裂，因此韌性極低或脆性極高。脆性是陶瓷的最大缺點，是阻礙其作為結構材料廣泛應用的首要問題，是當前

42、的重要研究課題。第48頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15491.2 1.2 無機非金屬材料無機非金屬材料（2 2）物理化學性能）物理化學性能熱膨脹熱膨脹：溫度升高時物質原子振動振幅提高、原子間距增大所導致的體積長大現象。陶瓷的線膨脹系數比高聚物低，比金屬低得多。導熱性：導熱性為在一定溫度梯度作用下熱量在固體中的傳導速率。陶瓷的導熱性比金屬小，陶瓷多為較好的絕熱材料。熱穩定性熱穩定性：熱穩定性就是抗熱振性，為陶瓷在不同溫度范圍波動時的壽命，一般用急冷到水中不破裂所能承受的最高溫度來表征。陶瓷的熱穩定性很低，比金屬低得多。這是陶瓷的另一個主要缺點。第49頁/共96頁環境工

43、程 環保設備設計與維護2021-11-15501.2 1.2 無機非金屬材料無機非金屬材料化學穩定性化學穩定性：陶瓷的結構非常穩定。具有很好的耐火性能或不可燃燒性，對酸、堿、鹽等腐蝕性很強的介質均有較強的抗蝕能力。導電性導電性：陶瓷的導電性變化范圍很廣。大多數陶瓷是良好的絕緣體。但不少陶瓷既是離子導體，又有一定的電子導電性，是重要的半導體材料。陶瓷性能的主要特點是，具有不可燃燒性、高耐熱性、陶瓷性能的主要特點是，具有不可燃燒性、高耐熱性、高化學穩定性、不老化性、高的硬度和良好的抗壓能力，高化學穩定性、不老化性、高的硬度和良好的抗壓能力，但脆性很高，對溫度劇變的抵抗力很低，抗拉、抗彎性但脆性很高

44、，對溫度劇變的抵抗力很低，抗拉、抗彎性能差。能差。第50頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15511.2 1.2 無機非金屬材料無機非金屬材料耐蝕無機非金屬材料及其性能耐蝕無機非金屬材料及其性能 陶瓷及其耐蝕性能陶瓷及其耐蝕性能（1）耐酸陶瓷：耐酸陶瓷又稱化工陶瓷。性能性能：耐酸陶瓷可耐沸騰溫度下任何濃度的鉻酸、96%的硫酸、沸點以下的任何濃度鹽酸和任何濃度的醋酸、草酸等有機酸，但不耐氫氟酸，耐堿性也差。另外，由于其性脆、抗拉強度低，在急熱、急冷變化時和硬物敲擊下易碎裂。應用應用：耐酸陶瓷主要用來制作耐酸容器和塔器、泵、管道、閥門等，也用來制作耐酸瓷磚。第51頁/共96頁

45、環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15521.2 1.2 無機非金屬材料無機非金屬材料（2）氮化硅陶瓷：這是一種新型的工業陶瓷材料。特點：熱膨脹系數小，耐溫度急變性好，摩擦系數小，并有自潤滑性，是一種優良的耐磨材料。氮化硅陶瓷耐所有的無機酸（氫氟酸除外）和某些堿溶液的腐蝕，它在高溫下的抗氧化性能也很好。應用：氮化硅陶瓷可用于制作機械密封環、球閥和一些耐蝕、耐磨、耐高溫的精密零部件。第52頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-1553其它陶瓷氧化物陶瓷大部分氧化物具有很高的熔點，良好的電絕緣性能，特別是具有優異的化學穩定性和抗氧化性，在上程領域已得到了較廣泛的應用。氮

46、化物陶瓷 氮化物包括非金屬和金屬元素氮化物，他們是高熔點物質 碳化物(SiC)陶瓷 典型碳化物陶瓷材料一有碳化硅(SiC)、碳化硼(B4C)碳化鈦(TiC)碳化鋯( ZrC等)、碳化物的共同特點是高熔點許多碳化物的抗氧化能力都比W，Mo等高熔點金屬好。大多數碳化物都具有良好的電導率和熱導率，許多碳化物都有非常高的硬度，特別是B4C的硬度僅次于金剛石和立方氮化硼，但碳化物的脆性一般較大玻璃陶瓷材料 將特定組成(含晶核劑)的玻璃進行晶化熱處理玻璃相填充于晶界，得到像陶瓷一樣的多晶固體材料統稱為玻璃陶瓷，也稱之為微晶玻璃。第53頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-1554氧化物陶

47、瓷氧化鋁陶瓷氧化鋁陶瓷又稱剛玉瓷，化學性質穩定、機械強度高 ，具有優異的電絕緣性能和較低的介質損耗 應用：耐酸泵葉輪、泵體、泵蓋、軸套，輸送酸的管道內襯和閥門 ；電子、電器 ；制造紡織耐磨零件、刀具；高壓鈉燈燈管、紅外檢測窗口材料 氧化鋯(Zr02)陶瓷 高溫爐內襯，也可作為各種耐熱涂層 日前所研制的陶瓷發動機中用于氣缸內壁、活塞、缸蓋板部件 第54頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-1555氮化物陶瓷 氮化硅(Si3N4)陶瓷 熱膨脹系數小，因此具有較好的抗熱震性能 ；彎曲強度比較高，硬度也很高，同時具有自潤滑性，摩擦系數小 ；常溫電阻率比較高，可以作為較好的絕緣材料 ；

48、耐氫氟酸以外的所有無機酸和某些堿液的腐蝕，也不被鉛、錫、銀、黃銅、鎳等熔融金屬合金所浸潤與腐蝕 熱機材料、切削工具、高級耐火材料，還可用作抗腐蝕、耐磨損的密封部件等。氮化鋁(AlN)陶瓷熱硬度很高 ，具有優異的抗熱震性 ，對Al和其它熔融金屬、砷化稼等具有良好的耐蝕性 ；還具有優良的電絕緣性和介電性質;但AlN的高溫抗氧化性差，在大氣中易吸潮、水解 。AlN可以用作熔融金屬用坩鍋、熱電偶保護管、真空蒸鍍用容器，也可用作真空中蒸鍍金的容器、耐熱磚等 第55頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-1556氮化物陶瓷氮化硼(BN)陶瓷六方BN六方BN具有自潤滑性，可用于機械密封、高溫

49、固體潤滑劑，還可用作金屬和陶瓷的填料制成軸承 六力BN對酸堿和玻璃熔渣有良好的耐侵蝕性，對大多數熔融金屬既不潤濕也不發生反應，因此可以用作熔煉有色金屬、貴金屬和稀有金屬的坩鍋、器皿等部件 BN是最輕的陶瓷材料，可以用于飛機和宇宙飛行器的高溫結構材料。立方BN立方BN為閃鋅礦結構，化學穩定性高，導熱及耐熱性能好，其硬度與人造金剛石相近，是性能優良的研磨材料。與金剛石相比，其最突出的優點在于高溫下不與鐵系金屬反應，并且可以在1400的溫度使用。立力BN除了直接用作磨料外，還可以將其與某些金屬或陶瓷混合，經燒結制成塊狀材料，作為各種高性能切削刀具。 第56頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護20

50、21-11-1557碳化物(SiC)陶瓷碳化硅(SiC)陶瓷碳化硅的硬度很高 ，僅次于金剛石、立力BN和B4C等少數幾種物質 ，碳化硅的熱導率很高 ，具有優異的高溫強度和抗高溫蠕變能力 高性能碳化硅材料可以用于高溫、耐磨、耐腐蝕機械部件 碳化硅是各種高溫燃氣輪機高溫部件提高使用性能的重要候選材料。碳化硼(BC)陶瓷碳化硼的顯著特點是高熔點(約2450);低比重，其密度僅是鋼的1/3;低膨脹系數;高導熱;高硬度和高耐磨性，其硬度僅低于金剛石和立方BN;較高的強度和一定的斷裂韌性 B4C所具有的優異性能，除了大量用作磨料之外，還可以制作各種耐磨零件、熱電偶元件、高溫半導體、宇宙飛船上的熱電轉化裝置

51、、防彈裝甲、反應堆控制棒與屏蔽材料等。第57頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-1558玻璃陶瓷材料低膨脹玻璃陶瓷具有熱膨脹系數低(可為負值)、強度高、熱穩定性能好、使用溫度高等特點，并可制成透明和濁白兩種類型 所以可以用作航天飛機上尺寸穩定性要求高的零件 廣泛用來制作各種高級炊具、高溫作業觀察窗、微波爐蓋、大型天文望遠鏡和激光反射鏡的支撐棒，激光元器件表面可強化玻璃陶瓷玻璃陶瓷的強度比一般玻璃要大好幾倍 ，抗彎強度可達到88-250MPa，但在某些特殊場合仍然不能滿足要求，需要進一步提高強 可加工玻璃陶瓷高熱震抗力、優異的絕緣性能、高介電強度;低介電損耗 具有較高的強韌性

52、、更高的熱穩定性(1100)和絕緣性 在電絕緣、微波技術以及精密儀器和航空、航天領域具有廣闊的應用前景。第58頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15591.2 1.2 無機非金屬材料無機非金屬材料玻璃及其耐蝕性能玻璃及其耐蝕性能特點特點：玻璃是一種優良的耐蝕非金屬材料。它表面光滑、透明度好。耐溫度急變性差、質脆、不耐沖擊和震動。應用應用：可用作制造容器、量具、管道、閥門、泵及金屬管道的內襯等。化工搪瓷及其耐蝕性能化工搪瓷及其耐蝕性能特點特點：它兼有金屬設備的力學性能和瓷釉的耐腐蝕性能雙重優點。瓷表面光滑易清洗，并有防止金屬離子干擾化學反應和玷污產品的作用，應用應用：廣泛用

53、于醫藥、釀造、合成纖維生產中。第59頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15601.2 1.2 無機非金屬材料無機非金屬材料、石墨及其耐蝕性能、石墨及其耐蝕性能特點特點：天然石墨含有大量雜質耐蝕性差。人工不透性石墨具有優良的耐蝕性、優良的導熱性、熱膨脹系數小、耐溫度急變性好、不污染介質、密度低、易于加工成形。其缺點是機械強度低、性脆。應用應用：用于制造熱交換器、塔及塔件、管道、管件、鹽酸合成爐等。第60頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15611.3 1.3 高分子材料高分子材料一、高分子化合物概念一、高分子化合物概念是指分子量很大的化合物。分子量大多

54、在5103106之間。工程上認為，只有具備較好的強度、彈性和塑性等機械性能的高分子化合物才是工業用高分子化合物。二、高分子化合物的合成高分子化合物的合成 高分子化合物的合成就是將單體通過聚合反應聚合起來形成化合物的過程。因此，高分子化合物也稱為聚合物或高聚物。最常見的聚合反應有加聚反應和縮聚反應兩種。加聚反應：加聚反應：加聚反應是指一種或多種單體相互加成而連接成聚合物的反應。分均加聚反應和共加聚反應。-無副產物縮聚反應：縮聚反應：縮聚反應是指一種或多種單體相互混合而連接成聚合物，同時析出（縮去）其它低分子物質（如水、氨、醇、鹵化氫等）的反應。又可分為均縮聚和共縮聚反應兩種。第61頁/共96頁環

55、境工程 環保設備設計與維護2021-11-15621.3 1.3 高分子材料高分子材料三、高分子材料的分類和命名三、高分子材料的分類和命名1、高分子材料的分類高分子材料的分類按來源：天然高分子、合成高分子材料；按大分子鏈的幾何形狀：線型、支鏈型和體型三種；按大分子鏈的排列特點：無定型和晶態兩種；按極性：極性和非極性兩種；按照實際用途：塑料、橡膠、纖維和膠粘劑等。最本質和最重要的是按照化學組成：碳鏈有機聚合物：該類聚合物的大分子主鏈全部由飽和碳鏈或雙鍵不飽和碳鏈組成（如聚烯烴、聚二烯烴）-C-C-C-C-C- 或 -C-C=C-C-雜鏈有機聚合物：該類聚合物的大分子主鏈中除碳原子外，還含有氧、氮

56、、硫、磷等其它原子：-C-C-O-C-， -C-C-N-C-， 或 -C-C-S-C-第62頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15631.3 1.3 高分子材料高分子材料元素有機聚合物:該類聚合物的主鏈主要由硅、鈦、鋁、硼、氧等原子構成，如：-O-Si-O-Si-O- 其側基一般為有機基團（碳鏈）。無機聚合物：該類聚合物的主鏈和側基均由無機元素或基團構成。第63頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15641.3 1.3 高分子材料高分子材料2 2、命名、命名由化學結構命名由化學結構命名: : 就是以聚合物鏈節的化學組成和結構來命名。一是按鏈節的環學結構

57、的特點命名;一是按有機化合物系統命名。由原料單體命名由原料單體命名: : 就是以合成聚合物的低分子原料單體為基礎來命名。對于加聚類聚合物，在其鏈節所含單體前加一“聚”字來取名；對于縮聚類以及某些共聚類聚合物，在其低分子原料之后習慣加樹脂二字命名。采用商品名稱和代表符號：采用商品名稱和代表符號：有許多聚合物人們習慣使用其商品名稱，例如有機玻璃（聚甲基丙烯酸甲脂）、電木（酚醛塑料）、電玉（脲醛塑料）、滌綸或的確良（聚脂纖維）、腈綸或人造羊毛（聚丙烯腈纖維）、維綸或維尼龍（聚乙烯醇纖維）、錦綸或尼龍（聚酰胺纖維）、丙綸（聚丙烯）、氯綸（聚氯乙烯）等。第64頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護20

58、21-11-15651.3 1.3 高分子材料高分子材料四、高分子材料的性能四、高分子材料的性能（1）重量輕重量輕：高分子聚合物是最輕的一類材料，比金屬和陶瓷都要輕。重量輕是高分子聚合物的最大優點之一。（2）高彈性高彈性： 彈性變形量大；彈性模量低。拉伸時溫度升高。（3）滯彈性滯彈性：應變不隨作用力即時建立平衡，而有所滯后，這就是滯彈性，它是高聚物的又一重要特性。主要表現有： 蠕變：高聚物在室溫下承受力的長期作用時，發生的不可恢復的塑性變形稱為蠕變。 應力松弛：高聚物受力變形后所產生的應力隨時間而逐漸衰減的現象就是應力松弛。 滯后與內耗：高聚物承受周期性荷載時，出現應變落后于應力，即造成應變的

59、滯后。在重復加載時，就會出現上一次的變形還未來得及回復，或分子鏈的構象未跟上改變，又施加上了下一次荷載，于是造成了分子間的內摩擦，產生所謂內耗。第65頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-11-15661.3 1.3 高分子材料高分子材料(4)4)塑性與受迫彈性塑性與受迫彈性 加熱時，分子鏈各部分受熱的不均勻使材料不立即熔化而先有一軟化過程所表現出的特性稱為塑性塑性。 無定形高聚物在玻璃化溫度以下，較大應力下產生的較大的不能回復變形稱為受迫高彈性受迫高彈性。（5 5）強度與斷裂強度與斷裂強度：高聚物的強度比金屬低得多，比強度還是很高。第66頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2

60、021-11-15671.3 1.3 高分子材料高分子材料斷裂：高聚物的斷裂也有脆性斷裂和韌性斷裂兩種形式。 硬脆類高聚物：彈性模量很高，強度較高，斷裂伸長率很小，發生完全的脆性斷裂 強硬類高聚物：彈性模量和強度較高，斷裂伸長率較小(約2)，產生脆性斷裂，但局部斷面有流動痕跡 強韌類高聚物：彈性模量和強度高，斷裂伸長率較大(約100)，多發生韌性斷裂 柔韌類高聚物：彈性模量和屈服極限低，有一定的強度，伸長率很大，不一定發生韌性斷裂多發生脆性斷裂 軟弱類高聚物：彈性模量和強度都很低，但有一定的伸長率。：發生完全的韌性斷裂，主要有天然橡膠等第67頁/共96頁環境工程 環保設備設計與維護2021-1