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2022年一级建造师-机电工程-第01讲　常用金属材料、非金属材料的类型及应用.pdf

1H411010 机电工程常用材料 1H411011 常用金属材料的类型及应用

1H411010机电工程常用材料

、黑色金属材科的类型及应用 （一）黑色金属材料的类型 1.黑色金属又称钢铁材料，包括工业纯铁、铸铁、碳素钢（非合金钢），以及各种用途的合金 钢。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。 2.铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金，钢是含碳量小于2.11%的铁碳合金。 3.工业用钢按化学成分可分为碳素钢（非合金钢）和合金钢两大类。 4.与钢相比，铸铁熔炼简便、成本低廉，虽然强度、塑性和韧性较低，但是具有优良的铸造性 能、很高的减摩和耐磨性、良好的消振性和切削加工性以及缺口敏感性低等一系列优点。铸铁广泛 应用于机械制造、治金、石油化工、交通、建筑和国防等工业部门。 （二）黑色金属材料的应用 1.非合金钢类 碳素结构钢：主要用于铁道、桥梁、各类建筑工程，制造承受静载荷的各种金属构件及不重 要、不需要热处理的机械零件和一般焊接件。 2.低合金钢类 低合金高强度结构钢：韧性高于碳素结构钢，同时具有良好的焊接性能、冷热压力加工性能和 耐腐蚀性，部分钢种还具有较低的脆性转变温度。低合金钢多轧制成板材、型材、无缝钢管等。 3.合金钢类 机械结构用合金钢：主要包括常用的合金结构钢和合金弹簧钢两大类，其中包括调质处理的合 金钢、表面硬化处理的合金钢、冷塑性成型用合金钢。按化学成分基本组成系统可分为Mn系钢、 SiMn系钢、Cr系钢、CrMo系钢、CrNiMo系钢、Ni系钢、B系钢等。 轴承钢：用来制造轴承的钢；轴承钢主要有5大类，即高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、不锈轴承 钢、高温轴承钢、中碳轴承钢。 不锈钢与耐热钢：通常称耐大气、蒸汽和水等弱腐蚀性介质腐蚀的钢为不锈钢。称耐酸、碱、 盐等化学侵蚀性介质腐蚀的钢为耐酸钢。 不锈钢并不一定耐酸，而耐酸钢也并非一定耐锈

（一）黑色金属材料的类型 1.黑色金属又称钢铁材料某商务大厦框剪结构施工组织设计，包括工业纯铁、铸铁、碳素钢（非合金钢），以及各种用途的合金 钢。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。 2.铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金，钢是含碳量小于2.11%的铁碳合金。 3.工业用钢按化学成分可分为碳素钢（非合金钢）和合金钢两大类。 4.与钢相比，铸铁熔炼简便、成本低廉，虽然强度、塑性和韧性较低，但是具有优良的铸造性 能、很高的减摩和耐磨性、良好的消振性和切削加工性以及缺口敏感性低等一系列优点。铸铁广泛 用于机械制造、治金、石油化工、交通、建筑和国防等工业部门。

4.铸铁类 （1）根据碳在铸铁中存在形式的不同，铸铁可分为：白口铸铁、灰口铸铁和麻口铸铁。 白口铸铁：碳元素除少数溶于铁素体外，其余的碳都以渗碳体的形式存在于铸铁中。 灰口铸铁：碳元素全部或大部分以片状石墨存在于铸铁中，是应用最广的铸铁。 麻口铸铁：碳一部分以石墨形式存在，另一部分以自由渗碳体形式存在，这类铸铁也具有较大 脆性，故工业上应用很少。 （2）根据铸铁中石墨形态不同，铸铁可分为普通灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁。 普通灰铸铁：铸铁中石墨呈片状存在。 可锻铸铁：铸铁中石墨呈团絮状存在。有较高的强度、塑性和冲击韧度，可以部分代替碳钢。 用于制造汽车后桥、弹簧支架、低压阀门、管接头等受冲击和振动的零件。 球墨铸铁：铸铁中石墨呈球状存在。 蠕墨铸铁：铸造前加蠕化剂（镁或稀土）随后凝固而制得

二、有色金属的类型及应用

（一）有色金属材料的类型 1.狭义的有色金属又称非铁金属，是铁、锰、铬以外的所有金属的统称。广义的有色金属还包括 有色合金。 3.有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，电阻比纯金属大电阻温度系数小，具有良好的综合

机械性能。常用的有色合金有铝合金、铜合金、镁合金、镍合金、锡合金、钼合金、钛合金、锌合 金、钼合金、锆合金等。 4.有色金属可分为重金属、轻金属、贵金属及稀有金属。 （二）有色金属及合金材料的分类及应用 1.铝合金 铝合金的特性：有较高的强度，比强度接近高合金钢，比刚度超过钢，有良好的铸造性能和塑 性加工性能，良好的导电、导热性能，良好的耐蚀性和可焊性，可作结构材料使用，在航关、航 空、交通运输、建筑、机电、轻化和日用品中有着广泛的应用。 铝合金的分类：铝合金按其成分和加工方法又分为变形铝合金和铸造铝合金。 2.铜合金 （1）铜合金的分类 按合金成分划分，可分为非合金铜和合金铜。非合金铜称为紫铜或纯铜，也叫红铜，而其他铜 合金则属于合金铜。 (2）铜合金的应用 黄铜是由铜和锌所组成的合金。黄铜有较强的耐磨性能，黄铜无缝管可用于热交换器和冷凝 器、低温管路、海底运输管。 青铜是以锡为主要添加元素的铜合金。 白铜是以镍为主要添加元素的铜合金。 3.锌的特性及应用 （1）锌的特性 金属锌具有良好的压延性、耐磨性、抗腐蚀性、铸造性，且有很好的常温机械性，能与多种金 属制成性能优良的合金。 (2）锌的应用 包括：镀锌、锌合金、电池。 锌本身的强度和硬度不高，但在与铝、铜等组成合金后，其强度和硬度均大为提高，尤其是锌 铜钛合金的综合机械性能已接近或达到铝合金、黄铜、灰铸铁的水平，其抗蠕变性能也大幅度被提 高。 【例题】（2018二级）下列有色金属材料中，不属于铜合金的是（）。 A.紫铜 B.青铜 C.黄铜 D.白铜 『正确答案』A 『答案解析』本题考查的是有色金属。按合金成分划分，可分为非合金铜和合金铜。非合金铜包括 高纯铜、韧铜、脱氧铜、无氧铜等，非合金铜称为紫铜或纯铜，也叫红铜，而其他铜合金则属于合 金铜。我国和俄罗斯把合金铜分为黄铜、青铜和白铜。 【例题】（2018）制造热交换器常用的材料是（）。 A.紫铜 B.黄铜 c.青铜 D.白铜 『正确答案』B 『答案解析』本题考查的是有色金属的类型及应用。黄铜无缝管可用于热交换器和冷凝器、低温管 路、海底运输管。

【例题】 （2021.5.23二级）下列金属中，属于有色金属的有（）。 A. B.针 C.锰 D. E.钠 『正确答案』ABDE 『答案解析』本题考查的是有色金属。有色金属又称为非铁金属，是铁、锰、铬以外的所有金属的 统称。

三、常用金属复合材料的类型及应用

（一）金属基复合材料的类型及应用 1.金属基复合材料的类型 按增强材料形态可分为纤维增强、颗粒增强和晶须增强金属基复合材料。 按增强材料可分为玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、石棉纤维、金属丝等。 2.金属基复合材料的应用 金属基复合材料具有高比强度、高比模量、尺寸稳定性、耐热性等主要性能特点。用于制造各 种航天、航空、汽车、电子、先进武器系统等高性能结构件。 （二）金属层状复合材料的分类及应用 1.金属层状复合材料的分类 包括钛钢、铝钢、铜钢、钛不锈钢、镍不锈钢、不锈钢碳钢等复合材料。 2.金属层状复合材料的应用 具有耐腐蚀、耐高温、耐磨损、导热导电性好、阻尼减振、电磁屏蔽，且制造成本低等特点。 （三）金属与非金属复合材料的特点及应用 1.钢塑复合管既有钢管的强度和刚度，又有塑料管的耐化学腐蚀，具有无污染、不混生细菌、内 壁光滑、不积垢、水阻小、施工方便、成本低等优点。广泛应用于石油、化工、建筑、通信、电力 和地下输气管道等领域。 2.铝塑复合管有与金属管材相当的强度，具有电屏蔽和磁屏蔽作用、隔热保温性好、重量轻、寿 命长、施工方便、成本低等优点。广泛应用于建筑、工业等机电工程中。 【例题】（2019）下列管材中，属于金属层状复合材料的是（）。 A.镍基合金钢管 B.衬不锈钢复合钢管 C.钢塑复合钢管 D.衬聚四氟乙烯钢管 门正确答案』B 『答案解析』本题考查的是常用金属复合材料的类型及应用。金属层状复合材料的分类。包括钛 钢、铝钢、铜钢、钛不锈钢、镍不锈钢、不锈钢碳钢等复合材料。

1H411012常用非金属材料的类型及应用 、硅酸盐材料的类型及应用 包括水泥、保温棉、砌筑材料和陶瓷等

11012常用印金属材料的类型及应用

1H411012常用非金属材料的类型及应用

二、高分子材料的类型及应用

高分子材料包括：塑料、橡胶、纤维、涂料、粘结剂。

（一）塑料 1.热塑性塑料 热塑性材料是以热塑性树脂为主体成分，加工塑化成型后具有链状的线状分子结构，受热后又 软化，可以反复塑制成型，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。优点是加工成型简便，具 有较好的机械性能，缺点是耐热性和刚性比较差。 2.热固性塑料 热固性塑料是以热固性树脂为主体成分，加工固化成型后具有网状体型的结构，受热后不再软 化，强热下发生分解破坏，不可以反复成型。优点是耐热性高，受压不宜变形等，缺点是机械性能 不好，但可加入填料来提高强度。这类塑料如酚醛塑料、环氧塑料等。 例断(20)下列料中不属于热性朔料的目(

1.热塑性塑料 热塑性材料是以热塑性树脂为主体成分，加工塑化成型后具有链状的线状分子结构，受热后又 软化，可以反复塑制成型，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。优点是加工成型简便，具 有较好的机械性能，缺点是耐热性和刚性比较差。 2.热固性塑料 热固性塑料是以热固性树脂为主体成分，加工固化成型后具有网状体型的结构，受热后不再软 化，强热下发生分解破坏，不可以反复成型。优点是耐热性高，受压不宜变形等，缺点是机械性能 不好，但可加入填料来提高强度。这类塑料如酚醛塑料、环氧塑料等。 【例题】（2015）下列塑料中，不属于热塑性塑料的是（）。 A.聚氯乙烯 B.聚苯乙烯 C.聚丙烯 D.环氧塑料 『正确答案』D 『答案解析』本题考查的是高分子材料的类型及应用。热塑性材料是以热塑性树脂为主体成分，加 工塑化成型后具有链状的线状分子结构，受热后又软化，可以反复塑制成型，如聚乙烯、聚氯乙 烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。优点是加工成型简便，具有较好的机械性能，缺点是耐热性和刚性比较 差。

A.聚氯乙烯 B.聚苯乙烯 c.聚丙烯 D.环氧塑料 『门正确答案』D 『答案解析』本题考查的是高分子材料的类型及应用。热塑性材料是以热塑性树脂为主体成分，加 工塑化成型后具有链状的线状分子结构，受热后又软化地下停车场交安设施施工方案，可以反复塑制成型，如聚乙烯、聚氯乙 烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。优点是加工成型简便，具有较好的机械性能，缺点是耐热性和刚性比较 差。

三、非金属材料的类型及应用

（一）非金属板材的类型及应用 1.酚醛复合板材适用制作低、中压空调系统及潮湿环境的风管，但对高压及洁净空调、酸碱性环 境和防排烟系统不适用。 2.聚氨酯复合板材适用制作低、中、高压洁净空调系统及潮湿环境的风管，但对酸碱性环境和防 排烟系统不适用。 3.玻璃纤维复合板材适用制作中压以下的空调系统风管，但对洁净空调、酸碱性环境和防排烟系 统以及相对湿度90%以上的系统不适用

4.硬聚氯乙烯板材适用制作洁净室含酸碱的排风系统风管。

复合土工膜在人工湖防水的施工方案烯板材适用制作洁净室含酸碱的排风系统

【例题】（2021）下列风管中，不适用于酸碱环境空调系统的有（）。 A.酚醛复合风管 B.聚氨酯复合风管 C.镀锌钢板风管 D.硬聚氯乙烯风管 E.玻璃纤维复合风管 正确答案』ABE

本题专宜的是非金属材科的类 三用市刚下日争全百胶 的排风系统风管。 （二）非金属管材的类型及应用 2.（1）聚乙烯管（PE管）：无毒，可用于输送生活用水。 （2）聚丙烯管（PP管）：刚性、强度、硬度和弹性等机械性能均高于聚乙烯，但其耐低温性 差、易老化，常用于流体输送。 （3）硬聚氯乙烯管（PVC－U管）：硬聚氯乙烯排水管及管件用于建筑工程排水，在耐化学性 和耐热性能满足工艺要求的条件下，此种管材也可用于化工、纺织等工业废气排污排毒塔、气体液 本输送等。 （4）铝塑复合管（PAP管）：铝合金层增加耐压和抗拉强度，使管道容易弯曲而不反弹。外塑 料层可保护管道不受外界腐蚀。内塑料层采用中密度聚乙烯时可作饮水管；内塑料层采用交联聚乙 烯则可耐高温、耐高压，适用于供暖及高压用管。