建設(shè)工程技術(shù)與計(jì)量（安裝工程部分）
第一講  安裝工程常用材料基礎(chǔ)知識(shí)
一、內(nèi)容提要
這節(jié)課主要介紹安裝工程技術(shù)與計(jì)量的第一章第一節(jié)安裝工程常用材料基礎(chǔ)知識(shí)。

二、重點(diǎn)、難點(diǎn)
熟悉金屬材料、非金屬材料、復(fù)合材料、常用材料等的分類(lèi)及各種材料性能。

三、內(nèi)容講解
大綱要求：
1、熟悉通用材料的分類(lèi)、基本性能及用途。
2、熟悉型材、管材等常用材料的分類(lèi)、性能及適用范圍。

第一章 基 礎(chǔ) 知 識(shí)

第一節(jié) 安裝工程常用材料基礎(chǔ)知識(shí)

一、工程材料的分類(lèi)
    一般將工程材料按化學(xué)成分分為金屬材料、非金屬材料、高分子材料和復(fù)合材料四大類(lèi)。
（一）金屬材料
    金屬材料是最重要的工程材料，包括金屬和以金屬為基的合金。工業(yè)上把金屬和其合金分為兩大部分：
    （1）黑色金屬材料——鐵和以鐵為基的合金（鋼、鑄鐵和鐵合金）。
    （2）有色金屬材料——黑色金屬以外的所有金屬及其合金。
    有色金屬按照性能和特點(diǎn)可分為：輕金屬、易熔金屬、難熔金屬、貴重金屬、稀土金屬和堿土金屬。

（二）非金屬材料
    非金屬材料包括耐火材料、耐火隔熱材料、耐蝕（酸）非金屬材料和陶瓷材料等。
    （1）耐火材料。耐火材料是指能承受高溫下作用而不易損壞的材料。常用的耐火材料有耐火砌體材料、耐火水泥及耐火混凝土。
    （2）耐火隔熱材料。耐火隔熱材料又稱(chēng)為耐熱保溫材料。常用的隔熱材料有硅藻土、蛙石、玻璃纖維（又稱(chēng)礦渣棉）、石棉以及它們的制品。
    （3）耐蝕（酸）非金屬材料。耐蝕（酸）非金屬材料的組成主要是金屬氧化物、氧化硅和硅酸鹽等，在某些情況下它們是不銹鋼和耐蝕合金的理想代用品。常用的非金屬耐蝕材料有鑄石、石墨、耐酸水泥、天然耐酸石材和玻璃等。
    （4）陶瓷材料。

（三）高分子材料
    高分子材料種類(lèi)很多，工程上通常根據(jù)機(jī)械性能和使用狀態(tài)將其分為三大類(lèi)：
    （1）塑料。分熱塑性塑料和熱固性塑料兩種。
    （2）橡膠。
    （3）合成纖維。
（四）復(fù)合材料
    復(fù)合材料就是用兩種或兩種以上不同材料組合的材料。

二、常用工程材料的性能和特點(diǎn)
（一）金屬材料
    1、黑色金屬
    含碳量小于2．11％（重量）的合金稱(chēng)為鋼，合碳量大于2．11％（重量）的合金稱(chēng)為生鐵。
    （1）鋼及其合金的分類(lèi)。
    鋼的力學(xué)性能決定于鋼的成分和金相組織。鋼中碳的含量對(duì)鋼的性質(zhì)有決定性影響。
    在工程中更通用的分類(lèi)為：
    l）按化學(xué)成分分類(lèi)。可分為碳素鋼、低合金鋼和合金鋼。
    2）按主要質(zhì)量等級(jí)分類(lèi)：
    ①普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼和特殊質(zhì)量碳素鋼；
    ②普通低合金鋼、優(yōu)質(zhì)低合金鋼和特殊質(zhì)量低合金鋼；
    ③普通合金鋼、優(yōu)質(zhì)合金鋼和特殊質(zhì)量合金鋼。

    （2）鋼牌號(hào)的表示方法。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼鐵產(chǎn)品牌號(hào)表示方法》規(guī)定，我國(guó)鋼鐵產(chǎn)品牌號(hào)采用漢語(yǔ)拼音字母、化學(xué)符號(hào)和阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的表示方法，即：
    l）牌號(hào)中化學(xué)元素采用國(guó)際化學(xué)元素表示。
    2）產(chǎn)品名稱(chēng)、用途、特性和工藝方法等，通常采用代表該產(chǎn)品漢字的漢語(yǔ)拼音的縮寫(xiě)字母表示。
    3）鋼鐵產(chǎn)品中的主要化學(xué)元素含量（％）采用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。
    合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)按下列規(guī)則編制。數(shù)字表示含碳量的平均值。合金結(jié)構(gòu)鋼和彈簧鋼用二位數(shù)宇表示平均含碳量的萬(wàn)分之幾，不銹耐酸鋼和耐熱鋼含碳量用千分?jǐn)?shù)表示。平均含碳量＜0.1％（用“0”表示；平均含碳量＜0.03％，用“00” 表示＝。合金工具鋼平均含碳量＞1.00％時(shí)，不標(biāo)合碳量，否則用千分?jǐn)?shù)表示。高速工具鋼和滾珠軸承鋼不標(biāo)含碳量，滾珠軸承鋼標(biāo)注用途符號(hào)“C”。平均合金含量＜1.5％者，在牌號(hào)中只標(biāo)出元素符號(hào)，不注其含量。

例：在鋼的分類(lèi)中,優(yōu)質(zhì)鋼是按照（ ）來(lái)分類(lèi)的。
A.化學(xué)成分 B.用途 C.冶煉質(zhì)量 D.冶煉方法 
答案:C

（3）工程中常用鋼及其合金的性能和特點(diǎn)。
    l）碳素結(jié)構(gòu)鋼。
    碳素結(jié)構(gòu)鋼生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，有良好工藝性能（如焊接性能、壓力加工性能等）、必要的韌性、良好的塑性以及價(jià)廉和易于大量供應(yīng)，通常在熱軋后使用。在橋梁、建筑、船舶上獲得了極廣泛的應(yīng)用。某些不太重要、要求韌性不高的機(jī)械零件也廣泛選用。

    2）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼比碳素結(jié)構(gòu)鋼具有較高的韌性，同時(shí)有良好的焊接性能、冷熱壓力加工性能和耐蝕性，部分鋼種還具有較低的脆性轉(zhuǎn)變溫度。

    3）合金結(jié)構(gòu)鋼。合金結(jié)構(gòu)鋼廣泛用于制造各種要求韌性高的重要機(jī)械零件和構(gòu)件。形狀復(fù)雜或截面尺寸較大或要求韌性高的淬火零件，一般為合金結(jié)構(gòu)鋼。
    4）不銹耐酸鋼。它在化工、石油、食品機(jī)械和國(guó)防工業(yè)中廣泛應(yīng)用。
    按不銹鋼使用狀態(tài)的金相組織，可分為鐵素體、馬氏體、奧氏體、鐵素體加奧氏體和沉淀硬化型不銹鋼五類(lèi)。現(xiàn)將各類(lèi)不銹鋼的特點(diǎn)簡(jiǎn)述如下：
    ①鐵素體型不銹鋼。鉻是鐵素體型不銹鋼中的主要合金元素。高鉻鋼有良好的抗高溫氧化能力，在氧化性酸溶液，如硝酸溶液中，有良好的耐蝕性，故其在硝酸和氮肥工業(yè)中廣泛使用。高鉻鐵素體不銹鋼的缺點(diǎn)是鋼的缺口敏感性和脆性轉(zhuǎn)變溫度較高，鋼在加熱后對(duì)晶間腐蝕也較為敏感。

例：（ ）是鐵素體型不銹鋼中的主要合金元素。
A  鉻     B  鎳    C  錳   D  硅
答案：A

    ②馬氏體型不銹鋼。鉻是鋼中的主要合金元素。通常用在弱腐蝕性介質(zhì)，如海水、淡水和水蒸汽等中，使用溫度小于或等于580℃、通常作為受力較大的零件和工具的制作材料，由于此鋼焊接性能不好，故一般不用作焊接件。
    ③奧氏體型不銹鋼。鋼中主要合金元素為鉻和鎳。這類(lèi)鋼具有高的韌性、低的脆性轉(zhuǎn)變溫度、良好的耐蝕性和高溫強(qiáng)度、較好的抗氧化性以及良好的壓力加工和焊接性能。
    ④鐵素體—奧氏體型不銹鋼。
    ⑤沉淀硬化型不銹鋼。這類(lèi)鋼主要用于制造要求高強(qiáng)度和耐蝕的容器、結(jié)構(gòu)件零件，也可用作高溫零件，如汽輪機(jī)零件。

    5）鑄鋼。鑄鋼具有較好的強(qiáng)度、塑性和韌性，可以鑄成各種形狀、尺寸和質(zhì)量的鑄鋼件。

（4）鑄鐵的分類(lèi)和牌號(hào)表示方法。大部分機(jī)械設(shè)備的箱體、殼體、機(jī)座、支架和受力不大的零件多用鑄鐵制造。某些承受沖擊不大的重要零件，如小型柴油機(jī)的曲軸，多用球墨鑄鐵制造。其原因是鑄鐵價(jià)廉，切削性能和鑄造性能優(yōu)良，有利于節(jié)約材料，減少機(jī)械加工工時(shí)，且有必要的強(qiáng)度和某些優(yōu)良性能，如高的耐磨性、吸震性和低的缺口敏感性等。
    1）鑄鐵的分類(lèi)。
    按照石墨的形狀特征，鑄鐵可分為灰口鑄鐵（石墨成片狀）、球墨鑄鐵（石墨成球狀）和可鍛鑄鐵（石墨成團(tuán)絮狀）三大類(lèi)。
    按照鑄鐵成分中是否含有合金元素，可分為一般鑄鐵和合金鑄鐵兩大類(lèi)。一般鑄鐵可分為普通鑄鐵和變質(zhì)（孕育）鑄鐵。
    2）鑄鐵牌號(hào)的表示方法：
    ①用各種鑄鐵相應(yīng)漢語(yǔ)拼音字母的第一個(gè)大寫(xiě)字母作為鑄鐵的代號(hào)，當(dāng)兩種鑄鐵名稱(chēng)的代號(hào)字母相同時(shí)，可在大寫(xiě)字母后加小寫(xiě)字母表示。
    ②在牌號(hào)中一般不標(biāo)注常規(guī)元素C．Si、Mn、S和P的符號(hào)，但當(dāng)它們有特殊作用時(shí)才標(biāo)注其元素符號(hào)和含量。
    ③牌號(hào)中代號(hào)后面的一組數(shù)字表示抗拉強(qiáng)度值（如灰口鑄鐵HT100），有兩組數(shù)字時(shí)，第一組數(shù)字表示抗拉強(qiáng)度值，第二組數(shù)字表示伸長(zhǎng)率值（如球墨鑄鐵QT400－18），兩組數(shù)字之間用“－” 隔開(kāi)。
    3）工程中常用鑄鐵的性能和特點(diǎn)：
    ①灰口鑄鐵。基體可以是鐵素體，珠光體或鐵素體加珠光體，相當(dāng)于鋼的組織。
    ②球墨鑄鐵。球墨鑄鐵綜合機(jī)械性能接近于鋼。
    可用球墨鑄鐵來(lái)代替鋼制造某些重要零件，如曲軸、連桿和凸輪軸等。
    ③蠕墨鑄鐵。蠕墨鑄鐵的強(qiáng)度接近于球墨鑄鐵，并具有一定的韌性和較高的耐磨性；同時(shí)又有灰口鑄鐵良好的鑄造性能和導(dǎo)熱性。
    蠕墨鑄鐵在生產(chǎn)中主要用于生產(chǎn)汽缸蓋、汽缸套、鋼錠模和液壓閥等鑄件。
    ④可鍛鑄鐵。可鍛鑄鐵可以部分代替碳鋼。
    ⑤耐磨鑄鐵。耐磨鑄鐵是在磨粒磨損條件下工作的鑄鐵，應(yīng)具有高而均勻的硬度。
    ⑥耐熱鑄鐵。耐熱鑄鐵是在高溫下工作的鑄件，如爐底板、換熱器、鉗鍋、熱處理爐內(nèi)的運(yùn)輸鏈條等。
    ⑦耐蝕鑄鐵。耐蝕鑄鐵是主要用于化工部件，如閥門(mén)、管道、泵、容器等。

2、有色金屬
    l）鋁及其合金。
工業(yè)純鋁可制作電線(xiàn)、電纜、器皿及配制合金。鋁合金可用于制造承受較大載荷的機(jī)器零件和構(gòu)件。
    ①防銹鋁合金（LF）。主要用于焊接件、容器、管道或以及承受中等載荷的零件及制品，也可用作鉚釘。
    ②硬鋁合金（LY）。低合金硬鋁塑性好，強(qiáng)度低。主要用于制作鉚釘，常稱(chēng)鉚釘硬鋁；標(biāo)準(zhǔn)硬鋁合金強(qiáng)度和塑性屬中等水平。主要用于軋材、鍛材、沖壓件和螺旋漿葉片及大型鉚釘?shù)戎匾慵桓吆辖鹩蹭X合金元素含量較多，強(qiáng)度和硬度較高，塑性及變形加工性能較差。用于制作重要的銷(xiāo)和軸等零件。
    ③超硬鋁合金（LC）。
這類(lèi)合金的抗蝕性較差，高溫下軟化快，多用于制造受力大的重要構(gòu)件，例如飛機(jī)大梁、起落架等。
    ④鍛鋁合金（LD）。這類(lèi)合金主要用于承受重載荷的鍛件和模鍛件。

    2）銅及其合金。銅合金具有較高的強(qiáng)度和塑性，具有高的彈性極限和疲勞極限，同時(shí)還具有較好的耐蝕性、抗堿性及優(yōu)良的減摩性和耐磨性。
    一般銅合金分黃銅、青銅和白銅三大類(lèi)。
    ①黃銅（H）。以鋅為主要合金元素的銅合金稱(chēng)為黃銅。
    ②青銅（Q）。青銅原指銅錫合金，但工業(yè)上都習(xí)慣稱(chēng)含鋁、硅、鉛、錳等的銅基合金為青銅。

    3）鎳及其合金。鎳及鎳合金是化學(xué)、石油、有色金屬冶煉、高溫、高壓、高濃度或混有不純物等各種苛刻腐蝕環(huán)境下比較理想的金屬材料。

    4）鈦及其合金。鈦熔點(diǎn)高，熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱性差，強(qiáng)度低，塑性好。鈦具有優(yōu)良的耐蝕性和耐熱性，其抗氧化能力優(yōu)于大多數(shù)奧氏體不銹鋼，而在較高溫度下鈦材仍能保持較高的強(qiáng)度。
    常溫下鈦具有極好的抗蝕性能，在大氣、海水、硝酸和堿溶液等介質(zhì)中十分穩(wěn)定，但在任何濃度的氫氟酸中均能迅速溶解。

    5）鉛及其合金。
    鉛在大氣、淡水、海水中很穩(wěn)定，鉛對(duì)硫酸、磷酸、亞硫酸、鉻酸和氫氟酸等則有良好的耐蝕性。鉛不耐硝酸的腐蝕，在鹽酸中也不穩(wěn)定。

    6）鎂及其合金。鎂合金是航空工業(yè)的重要結(jié)構(gòu)材料，它能承受較大的沖擊、振動(dòng)載荷，并有良好的機(jī)械加工性能和拋光性能。其缺點(diǎn)是耐蝕性較差、缺口敏感性大及熔鑄工藝復(fù)雜。