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1、第一章安装工程材料一、大纲要求掌握以下材料的分类、性能和用途（一）工程材料（二）型材、板材、管材和焊接材料（三）防腐、绝热和耐火主要材料（四）常用管件、法兰、阀门及其他附件（五）常用电气、有线通信材料及器材二、考情分析近年10单选5多选，分值1718分左右。第一节建设工程材料一、大纲要求掌握金属材料、非金属材料、复合材料的分类、性能及用途。二、主要知识点常用工程材料分类，钢、铸铁的分类和用途，有色金属材料铝铜镍钛铅镁、非金属材料、复合材料的性能与用途。三、考情分析近年单选34，多选12题，共56分。四、系统讲解一般将工程材料按化学成分划分为金属材料、非金属材料和复合材料三大类。表1 常用的工程
2、材料分类金属材料黑色金属铁、碳素钢、合金钢有色金属铝、铅、铜、镁和镍等及其合金非金属材料无机非金属耐火材料耐火砌体材料、耐火水泥及混凝土耐火隔热材料硅藻土、蛭石、玻璃纤维（矿渣棉）、石棉制品耐蚀 （酸）非金属材料铸石、石墨、耐酸水泥、天然耐酸石材和玻璃等陶瓷材料电器绝缘陶瓷、化工陶瓷、结构陶瓷和耐酸陶瓷高分子材料橡胶天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶等塑料聚四氟乙烯、ABS、聚丙烯、聚砜和聚乙烯等合成纤维聚脂纤维和聚酰胺纤维等复合材料无机-有机材料玻璃纤维增强塑料、聚合物混凝土、沥青混凝土等非金属-金属材料钢筋混凝土、钢丝网水泥、塑铝复合管等 其他复合材料水泥石棉制品、不锈钢包覆钢板等一、金
3、属材料工业上把金属及其合金分为黑色金属材料和有色金属材料两大部分。（一）黑色金属黑色金属材料一般是指铁和以铁为基的合金，即钢铁材料。钢铁材料是工业中应用最广、用量最多的金属材料。1.钢的分类和用途钢中主要化学元素为铁，另外还含有少量的碳、硅、锰、硫、磷、氧和氮等，这些少量元素对钢的性质影响很大。钢和铸铁中的杂质元素为硫、磷、氧、氮等。硫、磷为钢材中有害元素，含量较多就会严重影响钢材的塑性和韧性，磷使钢材显著产生冷脆性，硫则使钢材产生热脆性。硅、锰等为有益元素，它们能使钢材强度、硬度提高，而塑性、韧性不显著降低。根据使用性能和工艺性能的需要，在其生产过程中适量添加的合金元素，常见有铬、镍、锰和钛
4、等，铁碳合金中加入这些合金元素就成为合金钢或合金铸铁。含碳量小于2.11%的铁合金称为钢，大于2.11%的称为生铁。钢中碳的含量对钢的性质有决定性影响，含碳量低的钢材强度较低，但塑性大，延伸率和冲击韧性高，质地较软，易于冷加工、切削和焊接；含碳量高的钢材强度高（当含碳量超过1.00%时，钢材强度开始下降）、塑性小、硬度大、脆性大和不易加工。HB硬度，b抗拉强度，延伸率，截面收缩率，冲击韧性ak 钢材的力学性能（如抗拉强度、屈服强度、伸长率、冲击韧度和硬度等）取决于钢材的成分和金相组织。钢材的成分一定时，其金相组织主要取决于钢材的热处理，如退火、正火、淬火加回火等，其中淬火加回火的影响最大。（可
5、参考教材P80-82焊接热处理）补充：表2 铁碳合金中金相组织与性能组织名称符号组织类型含碳量晶格类型力学性能铁素体F 固溶体0-0.0218% 面心立方晶格具有良好的塑性、韧性，较低的强度、硬度奥氏体A 固溶体0.7%-2.11% 体心立方晶格强度、硬度不高却具良好的塑性尤其是良好的锻压性能渗碳体Fe3C 金属化合物0.69% 斜方晶体高熔点、高硬度，塑性和韧性几乎为零，脆性极大马氏体M 固溶体 体心四方高强度，高硬度，高脆性【例题】碳的含量对钢的性质有决定性的影响，当含碳量低时，其性能表现为（）。A.强度高，塑性、韧性低B.塑性小，性脆，硬度大C.强度低，塑性、韧性高D.强度高，塑性、韧性
6、也较高正确答案C答案解析本题考查的是黑色金属。钢中碳的含量对钢的性质有决定性影响，含碳量低，钢的强度较低，但塑性大，延伸率和冲击韧性高，钢质较软，易于冷加工、切削和焊接。参见教材P2。（1）钢的分类：按化学成分分为非合金钢、低合金钢和合金钢三类。（2）钢牌号的表示方法1）碳素结构钢和低合金结构钢牌号通常由四部分组成：第一部分：前缀符号强度值（以N/mm2或MPa为单位），其中通用结构钢前缀符号为代表屈服强度的拼音字母“Q”第二部分（必要时）：钢的质量等级，用英文字母A、B、C、D、E、F表示；第三部分（必要时）：脱氧方式表示符号，即沸腾钢（F）、镇静钢（Z）、特殊镇静钢（TZ）。第四部分（必要
7、时）：产品用途、特性和工艺方法表示符号。例：Q235AF：表示最小屈服强度235N/mm2、质量等级为A级的沸腾碳素钢；Q345D：表示最小屈服强度345N/mm2、质量等级为D级的低合金高强度结构钢，专业用低合金高强度钢，应在钢牌号最后标明。2）优质碳素结构钢牌号由五部分组成：第一部分：两位阿拉伯数字表示平均含碳量（以万分之几计）；第二部分（必要时）：较高含锰量的优质碳素结构钢，加锰元素符号Mn；第三部分（必要时）：钢材冶金质量，即高级优质钢、特级优质钢分别以A、E表示，优质钢不用字母表示；第四部分（必要时）：脱氧方式表示符号；第五部分（必要时）：产品用途、特性和工艺方法。例：08F表示碳含
8、量为0.085%0.11%，锰含量为0.25%0.50%的沸腾钢；50MnE表示碳含量为0.48%0.56%，锰含量为0.70%1.00%的特级优质镇静钢。3）合金结构钢牌号由四部分组成：第一部分：两位阿拉伯数字表示平均含碳量（以万分之几计）；第二部分：合金元素含量，以化学元素符号及阿拉伯数字表示。平均含量小于1.50%时，牌号中仅标明元素，一般不标明含量；平均含量为1.50%2.49%、2.50%3.49%、3.50%4.49%、4.50%5.49%、时，在合金元素后相应写成2、3、4、5。第三部分：钢材冶金质量，钢材的冶金质量分为优质钢、高级优质钢和特级优质钢。优质钢不另加表示符号；高级优
9、质钢分为A、B、C、D四个质量等级；“E”表示特级优质钢；第四部分（必要时）：产品用途、特性或工艺方法表示符号。例：25Cr2MoVA：表示碳含量为0.22%0.29%，铬含量为1.50%1.80%、钼含量为0.25%0.35%、钒含量为0.15%0.30%的高级优质合金结构钢。（3）工程中常用钢及其合金的性能和特点1）碳素结构钢普通碳素结构钢。普通碳素结构钢的碳、磷、硫及其他残余元素的含量控制较宽，某些性能如低温韧性和时效敏感性较差。普通碳素结构钢生产工艺简单，有良好工艺性能（如焊接性能、压力加工性能等）、必要的韧性、良好的塑性以及价廉和易于大量供应，通常在热轧后使用。Q195钢强度不高，塑
10、性、韧性、加工性能与焊接性能较好，主要用于轧制薄板和盘条等；Q215钢主要用于制作管坯、螺栓等；Q235钢强度适中，有良好的承载性，又具有较好的塑性和韧性，可焊性和可加工性也好，是钢结构常用的牌号,Q235钢大量制作成钢筋、型钢和钢板用于建造房屋和桥梁等；Q275钢强度和硬度较高，耐磨性较好，但塑性、冲击韧性和可焊性差，主要用于制造轴类、农具、耐磨零件和垫板等。优质碳素结构钢。含碳小于0.8%的碳素钢，钢中所含硫、磷及非金属夹杂物比碳素结构钢少。与普通碳素结构钢相比，优质碳素结构钢塑性和韧性较高，并可通过热处理强化，多用于较重要的零件，是广泛应用的机械制造用钢。2）低合金结构钢：Q345，Q3
11、90，Q420，Q460，Q500，Q550，Q620，Q690八个强度等级。普通低合金钢：比碳素结构钢具有较高韧性，同时有良好焊接性、冷热压力加工性能和耐蚀性，部分钢种具有较低脆性转变温度。用于制造各种容器、螺旋焊管、建筑结构、车辆用冲压件和船体等。Q345（18Nb）具有综合力学性能、耐低温冲击韧性、焊接性能和冷热压加工性能良好的特性，可用于建筑结构、化工容器和管道、起重机械和鼓风机等。优质低合金钢：广泛用于制造各种要求韧性高的重要机械零件和构件。当零件的形状复杂，截面尺寸较大，要求韧性高时，采用优质低合金钢可使复杂形状零件的淬火变形和开裂倾向降到最小。因此，形状复杂或截面尺寸较大或要求韧
12、性高的淬火零件，一般为优质低合金钢。用15MnVg制造锅炉和压力容器；用70Mn制造起重机钢轨；用20MnSiV制造承受较高荷载或高速冲击的齿轮轴、齿圈、齿轮、主轴、蜗杆和离合器（机床用）等。【例题】某种钢材，其塑性和韧性较高，可通过热处理强化，多用于制作较重要的、荷载较大的机械零件，是广泛应用的机械制造用钢。此种钢材为（）。A.普通碳素结构钢B.优质碳素结构钢C.普通低合金钢D.奥氏体型不锈钢正确答案B答案解析本题考查的是黑色金属。优质碳素结构钢与普通碳素结构钢相比，塑性和韧性较高，并可通过热处理强化，多用于较重要的零件，是广泛应用的机械制造用钢。参见教材P5。3）不锈耐酸钢铁素体型不锈钢。
13、铬是主加元素，通常含铬的质量分数13.00%。某些钢种还添加有铝和钛等。高铬钢（17.0%30.0%Cr）有良好的抗高温氧化能力，在氧化性酸溶液，如硝酸溶液中，有良好的耐蚀性，故其在硝酸和氮肥工业中广泛使用，另外0Cr13不锈钢在弱腐蚀介质中，如淡水中，也有良好的耐蚀性。高铬铁素体不锈钢的缺点是钢的缺口敏感性和脆性转变温度较高，钢在加热后对晶间腐蚀也较为敏感。马氏体型不锈钢。此钢具有较高的强度、硬度和耐磨性。通常用于弱腐蚀性介质环境中，如海水、淡水和水蒸气中；以及使用温度580的环境中，通常也可作为受力较大的零件和工具的制作材料。但由于此钢焊接性能不好，故一般不用作焊接件。奥氏体型不锈钢。钢中
14、主要合金元素为铬、镍、钛、铌、钼、氮和锰等。此钢具有较高的韧性、良好的耐蚀性、高温强度和较好的抗氧化性，以及良好的压力加工和焊接性能。但是这类钢的屈服强度低，且不能采用热处理方法强化，而只能进行冷变形强化。铁素体-奥氏体型不锈钢。这类钢其屈服强度约为奥氏体型不锈钢的两倍，可焊性良好，韧性较高，应力腐蚀、晶间腐蚀及焊接时的热裂倾向均小于奥氏体型不锈钢。沉淀硬化型不锈钢。这类钢的突出优点是经沉淀硬化热处理以后具有高的强度，耐蚀性优于铁素体型不锈钢。它主要用于制造高强度和耐蚀的容器、结构和零件，也可用作高温零件。【例题】为提高奥氏体型不锈钢的屈服强度，应采用的强化方法为（）。A.冷变形B.正火C.淬火D.酸洗与钝化正确答案A答案解析本题考查的是黑色金属。奥氏体型不锈钢不能采用热处理方法强化，而只能进行冷变形强化。参见教材P6。【例题】与奥氏体不锈钢相比，铁素体奥氏体不锈钢的主要性能为（）。A.韧性较低B.屈服强度较高C.可焊性较差D.应力腐蚀较大正确答案B答案解析本题考查的是黑色金属。铁素体-奥氏体型不锈钢，这类钢其屈
