常用材料基础知识 一、内容提要 主要介绍工程技术与计量 , 安装工程常用材料基础知识。 二、重点、难点 熟悉金属材料、非金属材料、复合材料、常用材料等的分类及各种材料性能。三、内容讲解 大纲要求： 1 、熟悉通用材料的分类、基本性能及用途。 2 、熟悉型材、管材等常用材料的分类、性能及适用范围。第一章 ? 基 ? 础 ? 知 ? 识第一节 ? 工程常用材料基础知识一、工程材料的分类 ???? 一般将工程材料按化学成分分为金属材料、非金属材料、高分子材料和复合材料四大类。 （一）金属材料 ???? 金属材料是最重要的工程材料，包括金属和以金属为基的合金。工业上把金属和其合金分为两大部分： ??? ? （ 1 ）黑色金属材料 —— 铁和以铁为基的合金（钢、铸铁和铁合金）。 ???? （ 2 ）有色金属材料 —— 黑色金属以外的所有金属及其合金。 ???? 有色金属按照性能和特点可分为：轻金属、易熔金属、难熔金属、贵重金属、稀土金属和碱土金属。 （二）非金属材料 ???? 非金属材料包括耐火材料、耐火隔热材料、耐蚀（酸）非金属材料和陶瓷材料等。 ???? （ 1 ）耐火材料。耐火材料是指能承受高温下作用而不易损坏的材料。常用的耐火材料有耐火砌体材料、耐火水泥及耐火混凝土。 ???? （ 2 ）耐火隔热材料。耐火隔热材料又称为耐热保温材料。常用的隔热材料有硅藻土、蛙石、玻璃纤维（又称矿渣棉）、石棉以及它们的制品。 ???? （ 3 ）耐蚀（酸）非金属材料。耐蚀（酸）非金属材料的组成主要是金属氧化物、氧化硅和硅酸盐等，在某些情况下它们是不锈钢和耐蚀合金的理想代用品。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。 ???? （ 4 ）陶瓷材料。 （二）非金属材料 ???? 非金属材料包括耐火材料、耐火隔热材料、耐蚀（酸）非金属材料和陶瓷材料等。 ???? （ 1 ）耐火材料。耐火材料是指能承受高温下作用而不易损坏的材料。常用的耐火材料有耐火砌体材料、耐火水泥及耐火混凝土。 ???? （ 2 ）耐火隔热材料。耐火隔热材料又称为耐热保温材料。常用的隔热材料有硅藻土、蛙石、玻璃纤维（又称矿渣棉）、石棉以及它们的制品。 ???? （ 3 ）耐蚀（酸）非金属材料。耐蚀（酸）非金属材料的组成主要是金属氧化物、氧化硅和硅酸盐等，在某些情况下它们是不锈钢和耐蚀合金的理想代用品。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。 ???? （ 4 ）陶瓷材料。 二、常用工程材料的性能和特点 （一）金属材料 ???? 1 、黑色金属 ???? 含碳量小于 2 ． 11 ％（重量）的合金称为钢，合碳量大于 2 ． 11 ％（重量）的合金称为生铁。 ???? （ 1 ）钢及其合金的分类。 ???? 钢的力学性能决定于钢的成分和金相组织。钢中碳的含量对钢的性质有决定性影响。 ???? 在工程中更通用的分类为： ????l ）按化学成分分类。可分为碳素钢、低合金钢和合金钢。 ????2 ）按主要质量等级分类： ???? ① 普通碳素钢、优质碳素钢和特殊质量碳素钢； ???? ② 普通低合金钢、优质低合金钢和特殊质量低合金钢； ???? ③ 普通合金钢、优质合金钢和特殊质量合金钢。 ???? （ 2 ）钢牌号的表示方法。按照国家标准《钢铁产品牌号表示方法》规定，我国钢铁产品牌号采用汉语拼音字母、化学符号和阿拉伯数字相结合的表示方法，即： ????l ）牌号中化学元素采用国际化学元素表示。 ????2 ）产品名称、用途、特性和工艺方法等，通常采用代表该产品汉字的汉语拼音的缩写字母表示。????3 ）钢铁产品中的主要化学元素含量（％）采用阿拉伯数字表示。 ???? 合金结构钢的牌号按下列规则编制。数字表示含碳量的平均值。合金结构钢和弹簧钢用二位数宇表示平均含碳量的万分之几，不锈耐酸钢和耐热钢含碳量用千分数表示。平均含碳量＜ 0.1 ％（用 “0” 表示；平均含碳量＜ 0.03 ％，用 “00”? 表示＝。合金工具钢平均含碳量＞ 1.00 ％时，不标合碳量，否则用千分数表示。高速工具钢和滚珠轴承钢不标含碳量，滚珠轴承钢标注用途符号 “C” 。平均合金含量＜ 1.5 ％者，在牌号中只标出元素符号，不注其含量。 例：在钢的分类中 , 优质钢是按照（ ? ）来分类的。 A. 化学成分 ?B. 用途 ?C. 冶炼质量 ?D. 冶炼方法 ? 答案 :C（ 3 ）工程中常用钢及其合金的性能和特点。 ????l ）碳素结构钢。 ???? 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。在桥梁、建筑、船舶上获得了极广泛的应用。某些不太重要、要求韧性不高的机械零件也广泛选用。 ????2 ）低合金高强度结构钢。低合金高强度结构钢比碳素结构钢具有较高的韧性，同时有良好的焊接性能、冷热压力加工性能和耐蚀性，部分钢种还具有较低的脆性转变温度。 ????3 ）合金结构钢。合金结构钢广泛用于制造各种要求韧性高的重要机械零件和构件。形状复杂或截面尺寸较大或要求韧性高的淬火零件，一般为合金结构钢。 ????4 ）不锈耐酸钢。它在化工、石油、食品机械和国防工业中广泛应用。 ???? 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。现将各类不锈钢的特点简述如下： ???? ① 铁素体型不锈钢。铬是铁素体型不锈钢中的主要合金元素。高铬钢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。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。例：（ ? ）是铁素体型不锈钢中的主要合金元素。 A?? 铬 ?????B?? 镍 ????C?? 锰 ???D?? 硅 答案： A ② 马氏体型不锈钢。铬是钢中的主要合金元素。通常用在弱腐蚀性介质，如海水、淡水和水蒸汽等中，使用温度小于或等于 580 ℃ 、通常作为受力较大的零件和工具的制作材料，由于此钢焊接性能不好，故一般不用作焊接件。 ???? ③ 奥氏体型不锈钢。钢中主要合金元素为铬和镍。这类钢具有高的韧性、低的脆性转变温度、良好的耐蚀性和高温强度、较好的抗氧化性以及良好的压力加工和焊接性能。 ???? ④ 铁素体 — 奥氏体型不锈钢。 ???? ⑤ 沉淀硬化型不锈钢。这类钢主要用于制造要求高强度和耐蚀的容器、结构件零件，也可用作高温零件，如汽轮机零件。 ?5 ）铸钢。铸钢具有较好的强度、塑性和韧性，可以铸成各种形状、尺寸和质量的铸钢件。 （ 4 ）铸铁的分类和牌号表示方法。大部分机械设备的箱体、壳体、机座、支架和受力不大的零件多用铸铁制造。某些承受冲击不大的重要零件，如小型柴油机的曲轴，多用球墨铸铁制造。其原因是铸铁价廉，切削性能和铸造性能优良，有利于节约材料，减少机械加工工时，且有必要的强度和某些优良性能，如高的耐磨性、吸震性和低的缺口敏感性等。 ????1 ）铸铁的分类。 ???? 按照石墨的形状特征，铸铁可分为灰口铸铁（石墨成片状）、球墨铸铁（石墨成球状）和可锻铸铁（石墨成
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