造价工程师《建设工程技术与计量安装工程》安装工程材料考点Word下载.docx
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磷在铸铁中有益;
有益:
锰和硅能使钢材强度硬度增加,而塑性和韧性不显著降低。
力学性能取决于钢成分和金相组织
性能:
抗拉强度、屈服强度、伸长率、冲击韧度和硬
度
钢材成分一疋时,其金相组织取决于钢材热处理,如
退火、正火,淬火加回火,其中淬火加回火影响最大。
牌号
碳素和低合金结构钢由四部分组成
例:
Q235AF
Q(屈服强度)235(强度最小值N/mm或MPa)A(质
量等级A、B、C由低到高)F(脱氧方式;
F沸腾钢)例:
25Cr2MoVA高级优质合金钢
25(含碳量0.22%-0.29%);
Cr(铬含量)Mo(钼含
量)V(钒含量);
A钢材冶金质量,钢材的冶金质量分优质钢、高级优质钢和特级优质钢。
优质钢不另加表示符号;
高级优质钢分A、B、CD四个质量等级;
“E”表示特级优质钢。
(3)工程中常用钢及其合金的性能和特点
类别
碳素结构钢
普通碳素结构钢
屈服强度下限分四个级别
Q195Q215Q235Q275;
特点:
生产简单、良好工艺
性、韧性、塑性、价廉及供应量大,热轧使用。
Q235
强度适中,良好的承载性,较好的塑性和韧性,是钢结构常用的牌号,能制作成钢筋、型钢和钢板。
Q275
强度和硬度较咼,耐磨性较好,但塑性、冲击韧性和可
焊性差,用于制造轴类
优质碳素结构钢
含碳量小于0.8%;
与普通碳素钢比
塑性和韧性较高,通过热处理强化,用于重要的零件,广泛应用的机械制造用钢;
例中碳钢40、45和
50
低合金结构钢
普通低合金结构钢
Q345-Q690等八个强度等级
Q345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,用于化工容器和管道。
普通低合金钢的价格与碳素结构钢相近
不锈耐酸
(不锈钢)
按使用状态的金相组织分5类
铁素体、马氏体、奥氏体、铁素体加奥氏体和沉淀硬化型不锈钢
铁素体型不锈钢
主要合金元素是铬,。
如硝酸溶液中,有良好的耐蚀性。
高铬铁素体不锈钢的缺点:
钢的缺口敏感性和脆性转变
温度较咼,钢在加热后对晶间腐蚀也较为敏感。
马氏体型不锈钢
优点:
较高的强度、硬度和耐磨性。
用于弱腐蚀性(海水)介质环境中。
缺点:
焊接性能不好,一般不用作焊接件。
奥氏体型不锈钢
主要铬镍、钛、铌、钼、氮和锰等。
较咼的韧性、良好的耐蚀性、咼温强度和较好的抗氧化性,及良好的压力加工和焊接性能。
[|
屈服强度低,不能采用热处理方法强化,只能进
行冷变形强化。
[
铁素体加奥氏体
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
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。
用于制造高强度和耐蚀的容器、结
构和零件,可用作高温零件。
【例】与马氏体型不锈钢相比,奥氏体型不锈钢的优点是()。
(注意问法和答法)
A.较高的强度、硬度和耐磨性
B.较高的韧性、良好的耐腐蚀性
C.良好的耐腐蚀性和抗氧化性
D.良好的压力加工和焊接性能
【答案】BCD
2.铸铁的分类和用途
铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金,并含多量硅、锰、磷和硫。
铸铁切削性能和铸造性能优良具有生产设备和工艺简单、价格便宜等优点。
(1)铸铁的特点与分类
铸铁
与钢相比成分特点
碳、硅含量咼,杂质含量也较咼
杂质在钢和铸铁中的作用完全不同
磷在耐磨铸铁中是提高其耐磨性(在钢中冷脆性),锰和硅
都疋铸铁中重要兀素,唯有害兀素疋硫
组织特点
含有石墨;
铸铁的韧性和塑性,主要决定于石墨的数量、形
状、大小和分布,其中石墨形状的影响最大。
基体组织是影
响铸铁硬度、抗压强度和耐磨性的主要因素。
按碳存在的形式分类,铸铁可分为灰口铸铁、白口铸铁和麻口铸铁3类。
按石墨的形状特征灰口铸铁分
①灰铸铁价格便宜,应用非常广泛,产量高。
②球墨铸铁其综合机械性能接近于钢,抗拉强度远超过灰铸
铁,而与钢相当。
因铸造性能很好,成本低,生产方便,在
工业中得到了广泛的应用。
用于高层建筑室外进入室内给水
的总管或室内总干管。
③蠕墨铸铁:
强度接近球磨铸铁。
普通灰铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁4类
④可锻铸铁有较咼的强度、塑性和冲击韧性,可部分代替碳
钢。
常用来制造形状复杂、承受冲击和振动荷载的零件,如
管接头和低压阀门等。
与球墨铸铁相比,可锻铸铁具有成本低、质量稳疋、处理工
艺简单等优点
强调:
与球墨铸铁相比,可锻铸铁具有成本低、质量稳定、处理工艺简单等优点。
(二)有色金属材料
1.有色金属及其合金牌号表示方法
2.工程中常用有色金属的性能和特点
①钛在高温下化学活性极高。
在大气中工作的钛及
其合金仅在540C以下具有良好的耐热性;
做热交
中均能迅速溶解(强调)。
用于飞机、导弹、航天
和舰船,且民用推广。
总结:
常用有色金属及其合金中,有优良耐蚀性能有镍及其合金、钛及其合金和铅及其合金,镁及镁合金耐腐蚀较差。
二、非金属材料
包括无机非金属材料和高分子材料。
(一)无机非金属材料
特点
直接与火焰接1
①酸性耐火材料。
硅砖和黏土砖为代表。
耐火
触,是冶炼炉和
②中性耐火材料:
一种是高铝制品(硅砖),一种碳质制品1
材料
锅内衬基础材『
碳质制品优点:
热膨胀系数较低,导热性高,耐热震性能好,高温强
料;
度咼,在咼温下长期使用也不软化,不受任何酸碱的侵蚀,有良好的
其中耐火砌体材
抗盐性能,也不受金属和熔渣的润湿,质轻,是优质的耐高温材料。
料
按化学特性分为酸性、中性和碱性
在高温下易氧化,不宜在氧化气氛中使用。
碳质制品广泛用于
咼温炉炉衬(炉底、炉缸、炉身下部等)
③碱性耐火材料。
以镁质制品为代表
耐热保温和绝热材料
重要筑炉材料;
常用隔热材料:
硅藻土、蛭石、玻璃纤维(矿渣棉)、石棉及制
气孔率咼、耐咼温及保温性能好、密度小。
米用这种材料,可
以减少热损失,降低燃料消耗,减薄炉墙厚度,降低工程造价,缩短
窑炉周转时间,提高生产效率。
硅藻土砖、板用于工业的各种热体表面及各种咼温窑炉、锅炉、炉墙
中层的保温绝热部位。
硅藻土管用于各种气体、液体高温管道及其他高温设备的保温绝热部
品板、管、砖
位
3
耐蚀(酸)
铸石、石墨、耐
铸石
优良的耐磨与耐化学腐蚀性、绝缘性及较高的抗压性能。
铸石脆性大、承受冲击何载的能力低。
在要求耐蚀、耐磨或咼
温条件下,当不受冲击震动时,铸石是钢铁(包括不锈钢)的理想代■
用材料,不但可约金属材料、降低成本,而且能有效地提高设备的使
用寿叩。
石墨分天然石墨和人造石墨
①具有极咼的导热性能。
有咼熔点(3700C),在咼温下有咼的机械
非金属一材料
酸水泥、天然耐酸石材和玻璃
强度。
②石墨在3000C以下具有还原性,在中性介质中有很好的热稳疋性。
导热系数比碳钢大两倍多,常用来制造传热设备。
③有良好的化学稳定性。
强氧化性的酸(如硝酸、铬酸、发烟硫酸和
卤素)不稳疋,在所有的化学介质中都很稳疋,甚至在熔融的碱中也
很稳定。
④不透性石墨:
优点导热性优良、温差急变性好、易于机械加工、耐
腐蚀性好。
机械强度较低、价格较贵。
应用:
制造各种类型的
热交换器、管道、管件、阀门、泵类以及衬里用的砖板等。
硅藻土
(二)高分子材料
按机械性能和使用状态分:
塑料、橡胶、合成纤维
3.工程中常用高分子材料
(1)塑料
1)塑料的组成:
以合成树脂为基本材料,再按一定比例加入填料、增塑剂、着色剂和稳定剂等材
料,经混炼、塑化,并在一定压力和温度下制成。
1树脂在塑料中主要起胶结作用,通过胶结作用把填充料等胶结成坚实整体,塑料的性质主要取决于树脂的性质。
2填料又称填充剂,作用是提高塑料的强度和刚度,减少塑料在常温下的蠕变(又称冷流)现象及提高热稳定性,对降低塑料制品的成本、增加产量有显著的作用,可提高塑料制品的耐磨性、导热性、导电性及阻燃性,改善加工性能。
2)工程中常用塑料制品分成热塑性和热固性塑料。
工程塑料abs
聚甲基丙烯酸甲酯
(PMM)俗称亚克力或
有机玻璃
具有“硬、韧、刚”的混合特性,耐热和耐蚀性较好,在¥
0C的低温下仍有一定的机械强度。
_优点:
无毒环保材料,良好化学稳定性和耐候性。
表面硬度不高,易擦伤。
由于导热性差和热膨胀系数大,易在表面或内部引起微裂纹比较脆。
易溶于有机溶液中。
酚醛树脂(PF)、环氧树脂(EP)、咲喃树脂、不饱和聚酯树
脂(UP)
(三)复合材料(P19考核相对低)
复合材料中至少包括基体相和增强相两大类。
其中,增强体包括:
①纤维增强体;
②颗粒增强体;
③片状增强体
应用
复合材料
:
比强度和比模量高、耐疲劳性高、
女口:
耐磨性:
玻璃纤维增强酚醛树脂复合材料,用
抗断裂性能力强、减震性能好、高温性
于制造耐强酸、盐、酯和化工管道、泵、阀、容器
能好、优良减摩擦、耐磨、耐腐蚀性好
和搅拌器等设备。
塑料-钢复合材料
组成:
聚氯乙烯塑料膜与低碳钢板复合
①化学稳定性好,耐酸、碱、油及醇类侵蚀,耐水
性好;
②塑料与钢材间的剥离强度大于或等于20MPa
③深冲加工时不剥离,冷弯120°
不分离开裂;
4绝缘性能和耐磨性能良好;
5具有低碳钢的冷加工性能;
塑料-铝合金
集中了铝合金和聚乙烯(交联聚乙烯)的优点。
①耐压、抗破裂性能好、质量轻,具有一定的弹性、
耐温性能好、防紫外线、抗热老化能力强、耐腐蚀
性优异。
②常温下不溶于任何溶剂,且隔氧、隔磁、抗静电、
抗音频干扰。
通用表格,回忆材料特点及应用
金属材料
黑色金属
有色金属
铝、铅、铜、钛、镁和镍等及其合金
非金属材料
无机非金属材料
耐火材料
耐火砌体材料、耐火水泥及耐火混凝土
耐火隔热材料
硅藻土、蛭石、玻璃纤维(又称矿渣棉)、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等
高分子材料
橡胶
天然橡胶、丁本橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶等
塑料
聚四氟乙烯、ABS聚丙烯、聚苯乙烯和聚乙烯等
合成纤维
聚酯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、铝箔面油毡等
其他复合材料
水泥石棉制品、不锈钢包覆钢板等:
塑料一钢复合材料、塑料一铝合金
【真题-2013、2014】钢中炭的含量超过1.00%时,钢材的性能表现为()
A.塑性大
B.强度下降
C.硬度大
D.易于加工
【答案】B
【解析】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。
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。
【习题1】钢中含有少量的碳、硅、锰、硫、磷、氧和氮等元素,其中对钢的强度、硬度等性质起决定性影响的是()。
A.硫
B.磷
C.碳
D.氧
【答案】C
【解析】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。
【考点来源】第一章第一节金属材料
【习题2】普通碳素结构钢中,牌号为Q235的钢,其性能和使用特点为()。
A.强度不高,塑性、韧性、加工性能较好,主要用于制作薄板和盘条
B.强度适中,塑性、韧性、可焊性良好,大量用于制作钢筋、型钢和钢板
C.强度和硬度较高,耐磨性较好,但塑性、韧性和可焊性较差。
主要用于制作轴类、耐磨零件及垫板
D.综合力学性能良好,具有较好的耐低温冲击韧性和焊接性能,主要用于制造承载较大的零件
【解析】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
【真题2014】优质碳素结构钢的塑性和韧性较高,且可以通过加工处理方法得到强化,该方法应为()。
A.热变形强化
B.冷变形强化
C.热处理强化
D.酸洗与钝化
【解析】优质碳素结构钢是含碳小于0.8%的碳素钢,这种钢中所含的硫、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。
【真题2015】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
【真题2015】钢中含有的碳、硅、锰、硫、磷等元素对钢材性能影响正确的为()。
A.当含碳量超过1.00%时,钢材强度下降,塑性大、硬度小、易加工
B.硫、磷含量较高时,会使钢材产生热脆和冷脆性,但对其塑性、韧性影响不大
C.硅、锰能够在不显著降低塑性、韧性的情况下,提高钢材的强度和硬度
D.锰能够提高钢材的强度和硬度,而硅则会使钢材塑性、韧性显著降低
【真题2014】铸铁的基体组织是影响其性能的主要因素,受其影响的性能有()。
A.硬度
B.韧性和塑性
C.抗压强度
D.耐磨性
【答案】ACD
【解析】铸铁与钢相比,其成分特点是碳、硅含量高,杂质含量也较高。
但杂质在钢和铸铁中的
作用完全不同,如磷在耐磨铸铁中是提高其耐磨性的主要合金元素,锰和硅都是铸铁中的重要元素,
唯一有害的元素是硫。
铸铁的组织特点是含有石墨,组织的其余部分相当于碳含量v0.80%钢的组织。
铸铁的韧性和塑性主要决定于石墨的数量、形状、大小和分布,其中石墨形状的影响最大。
铸铁的其他性能也与石墨密切相关。
基体组织是影响铸铁硬度、抗压强度和耐磨性的主要因素。
【真题2017】某种铸铁具有较高的强度、塑性和冲击韧性,可以部分代替碳钢,用来制作形状复
杂、承受冲击和振动荷载的零件,且与其他铸铁相比,其成本低,质量稳定、处理工艺简单。
此铸铁
为()。
A.可锻铸铁
B.球墨铸铁
C.蠕墨铸铁
D.片墨铸铁
【答案】A
【解析】可锻铸铁具有较高的强度、塑性和冲击韧性,可以部分代替碳钢。
这种铸铁有黑心可锻
铸铁、白心可锻铸铁、珠光体可锻铸铁三种类型。
可锻铸铁常用来制造形状复杂、承受冲击和振动荷
载的零件,如管接头和低压阀门等。
与球墨铸铁相比,可锻铸铁具有成本低、质量稳定、处理工艺简单等优点。
【真题2014】按不锈钢使用状态的金相组织分类,除包括铁素体、奥氏体不锈钢外,还有()
A.马氏体不锈钢
B.铁素体加奥氏体不锈钢
C.马氏体加奥氏体不锈钢
D•沉淀硬化型不锈钢
【答案】ABD
【解析】按不锈钢使用状态的金相组织,可分为铁素体、马氏体、奥氏体、铁素体加奥氏体和沉
淀硬化型不锈钢五类。
【真题2014】具有良好的低温性能,可作为低温材料,常温下具有极好的抗蚀性能,在大气、海
水、硝酸和碱溶液等介质中十分稳定,多用于化工行业,如500°
C以下的热交换器。
此种金属材料为
()°
A.铝及铝合金
B.钛及钛合金
C.镍及镍合金
D.铅及铅合金
【解析】钛在高温下化学活性极高,非常容易与氧、氮和碳等元素形成稳定的化合物,所以在大
气中工作的钛及钛合金只在540C以下使用;
钛具有良好的低温性能,可做低温材料;
常温下钛具有极好的抗蚀性能,在大气、海水、硝酸和碱溶液等介质中十分稳定。
但在任何浓度的氢氟酸中均能迅速溶解。
【真题2015】钛及钛合金具有很多优异的性能,其主要优点有()°
A.高温性能良好,可在540C以上使用
B.低温性能良好,可作为低温材料
C.常温下抗海水、抗大气腐蚀
D.常温下抗硝酸和碱溶液腐蚀
【真题2015】与奥氏体型不锈钢相比,马氏体型不锈钢的优点是具有()°
【解析】奥氏体型不锈钢。
钢中主要合金元素为铬、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。
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W580C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。
【真题2016】腐蚀(酸)非金属材料的主要成分是金属氧化物、氧化硅和硅酸盐等。
下面选项中属于耐腐蚀(酸)非金属材料的是()。
A.铸石
B.石墨
C.玻璃
D•陶瓷
【答案】ABC
【解析】耐蚀(酸)非金属材料的主要成分是金属氧化物、氧化硅和硅酸盐等,它们的耐蚀性能高于金属材料(包括耐酸钢和耐蚀合金),还具有良好的耐磨性和耐热性能,但是脆性大、承受冲击和震动能力差,抗拉强度低。
在某些情况下它们是不锈钢和耐蚀合金的理想代用品,用于制造受力小、不受冲击及震动、使用温度不高或温度变化不剧烈的容器。
常用的非金属耐蚀材料有铸石、石墨、耐酸水泥、天然耐酸石材和玻璃等。
【真题2017】某中性耐火材料制品,热膨胀系数较低,导热性高耐热震性能好,高温强度高,不受酸碱的侵蚀,也不受金属和熔渣的润湿,质轻,是优质的耐高温材料。
此类耐火制品为()。
A.硅砖制品
B.碳质制品
C.黏土砖制品
D.镁质制品
【解析】碳质制品的热膨胀系数很低,导热性高,耐热震性能好,高温强度高。
在高温下长期使用也不软化,不受任何酸碱的侵蚀,有良好的抗盐性能,也不受金属和熔渣的润湿,质轻,是优质的耐咼温材料。
【考点来源】第一章第一节非金属材料
【真题2015】它广泛用于电力、冶金、机械、化工和硅酸盐等工业的各种热体表面及各种高温窑
炉、锅炉的炉墙保温绝热。
此种耐火隔热材料为()。
A.蛭石
B.粘土砖
C.硅藻土砖
D.矿渣棉
【解析】硅藻土砖、板广泛用于电力、冶金、机械、化工、石油、金属冶炼电炉和硅酸盐等工业的各种热体表面及各种高温窑炉、锅炉、炉墙中层的保温绝热部位。
【真题2017】铁素体-奥氏体型不锈钢和奥氏体型不锈钢相比具有的特点有()。
A.其屈服强度为奥氏体型不锈钢的两倍
B.应力腐蚀小于奥氏体型不锈钢
C.晶间腐蚀小于奥氏体型不锈钢
D.焊接时的热裂倾向大于奥氏体型不锈钢
【解析】铁素体一奥氏体型不锈钢。
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。
【真题2017】工程中常用有色金属及其合金中,其有优良耐蚀性的有()。
A.镍及其合金
B.钛及其合金
C.镁及其合金
D.铅及其合金
【解析】镁及镁合金的主要特性是密度小、化学活性强、强度低。
但纯镁一
般不能用于结构材料。
虽然镁合金相对密度小,且强度不高,但它的比强度和比刚度却可以与合金结构钢相媲美,镁合金能承受较大的冲击、振动荷载,并有良好的机械加工性能和抛光性能。
其缺点是耐蚀性较差、缺
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