Железоуглеродистые сплавы

Наиболее широкое распространение в качестве материалов для химической аппаратуры получили стали и чугуны.

Они обладают

– высокой механической прочностью;

– хорошими физическими свойствами (высокая теплопроводность, малая теплоемкость и др.);

– вполне доступны и достаточно дешевы, что делает их основными конструкционными материалами общего и химического машиностроения.

В чистом железе без остатка может раствориться не более 2 % углерода. Сплавы, содержащие до 2,14 % углерода, называют сталями; сплавы, в которых более 2,14 % углерода (обычно от 2 до 5–6%), – чугуном.

По содержанию углерода углеродистую сталь делят на:

– низкоуглеродистую (до 0,25 % углерода);

– среднеуглеродистую (от 0,25 до 0,6 % углерода);

– высокоуглеродистую (выше 0,6 % углерода).

Легированные стали, в свою очередь, подразделяют на:

– низколегированные (до 2,5 % легирующих элементов);

– среднелегированные (от 2,5 до 10 % легирующих элементов);

– высоколегированные (свыше 10% легирующих элементов).

В зависимости от назначения стали подразделяются на:

– конструкционные, предназначенные для изготовления строительных и машиностроительных изделий;

– инструментальные, из которых изготовляют режущий, мерительный, штамповый и прочие инструменты. Эти стали содержат более 0,65 % углерода;

– с особыми физическими свойствами, например, с определенными магнитными характеристиками или малым коэффициентом линейного расширения: электротехническая сталь, суперинвар;

– с особыми химическими свойствами, например, нержавеющие, жаростойкие или жаропрочные стали.

В зависимости от содержания вредных примесей: серы и фосфора стали подразделяют на:

– стали обыкновенного качества (до 0,06 % серы и до 0,07 % фосфора);

– качественные (до 0,035 % серы и фосфора);

– высококачественные (до 0,025 % серы и фосфора);

– особо высококачественные (до 0,025 % фосфора и до 0,015 % серы).

Сталь обладает хорошими механическими и физическими свойствами, хорошо поддается обработке, относительно доступна и дешева. Главными ее недостатками являются невысокая химическая стойкость и влияние на чистоту готового продукта.

Чугуны. Сплав железа с углеродом, содержащий более 2,14 % С, называется чугуном.

Главным достоинством чугуна является низкая стоимость и доступность.

К недостаткам чугуна, , приводящих к тому, что доля чугунных изделий в химическом машиностроении в последнее время существенно снижается, можно отнести следующие:

1) пониженная прочность чугуна по сравнению со сталью, вследствие чего его применяют при температуре стенки сосуда или аппарата от –15 до +250 °С при температуре обогревающей среды не более 650 °С и давлении до 1,0 МПа;

2) ограниченная возможность его механической обработки, поэтому чугун может быть использован только в виде литья. Это, кстати, можно отнести и к достоинствам, потому что благодаря литью изделиям из чугуна можно придавать самую сложную форму;

3) из-за хрупкости чугуна стенки аппаратов приходится делать толстыми (в 2 раза толще, чем для стальных аппаратов), поэтому чугунная аппаратура всегда значительно тяжелее стальной и имеет более низкие коэффициенты теплопередачи;

4) из-за того, что чугун не поддается сварке, рубашки чугунных аппаратов всегда выполняют съемными и крепят к дополнительному фланцу на корпусе. Это приводит к уменьшению поверхности теплообмена чугунных аппаратов по сравнению со стальными аппаратами того же объема.