第一章 安裝工程材料
第一節 建設工程材料
工程材料及其分類（熟悉）
工程材料有各種不同的分類方法。一般都將工程材料按化學成分分為金屬材料、非金屬材料、高分子材料和復合材料四大類。
工業上把金屬和其合金分為兩大部分：黑色金屬材料【鐵和以鐵為基的合金（鋼、鑄鐵和鐵合金）】和有色金屬材料【黑色金屬以外的所有金屬及其合金】。
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。
高分子材料為有機合成材料，也稱聚合物。它具有較高的強度、良好的塑性、較強的耐腐蝕性能，很好的絕緣性和重量輕等優良性能。工程上通常根據機械性能和使用狀態將其分為塑料、橡膠和合成纖維三大類。
復合材料就是用兩種或兩種以上不同材料組合的材料。
（一）金屬材料
1.黑色金屬
關鍵知識點一：鋼及其合金的特性、用途（注意對比區分）
鋼是以鐵為基的合金，鋼中主要化學元素為鐵，另外還含有少量的碳、硅、錳、硫、磷、氧和氮等，這些少量元素對鋼材性質影響很大。
含碳量小于2.11%（重量）的合金稱為鋼；而含碳量大于2.11%（重量）的合金稱為生鐵。鋼中含碳量對鋼的性質有決定性影響，含碳量低，鋼的強度低、塑性大、延伸率和沖擊韌性高，鋼質較軟，易于冷加工、切削和焊接；含碳量高，鋼的強度高、塑性小、硬度大、性脆和不易加工。（以前考過）
（1）鋼及其合金的分類和牌號表示方法
鋼的力學性能（如抗拉強度、屈服強度、伸長率、沖擊韌度和硬度等）決定于鋼的成分和金相組織。鋼的成分一定時，其金相組織主要決定于鋼的熱處理，如退火、正火、淬火加回火等，其中淬火加回火的影響最大。（以前考過）
1）鋼的分類。
2）鋼牌號的表示方法。
我國鋼鐵產品牌號采用漢語拼音字母、化學符號和阿拉伯數字相結合的表示方法，即：
①牌號中化學元素采用國際化學元素表示。
②產品名稱、用途、特性和工藝方法等，通常采用代表該產品漢字的漢語拼音的縮寫字母表示。
③鋼鐵產品中的主要化學元素含量（%）采用阿拉伯數字表示。
碳素結構鋼“Q”——屈服點字母，屈服點數值共分為Q195、Q215、Q235、Q255和Q275N/mm2五種。
Q195鋼強度不高，塑性、韌性、加工性能與焊接性能較好，主要用于軋制薄板和盤條；
Q215鋼大量用作管坯、螺栓；
Q235鋼強度適中，具有良好的承載性，又具有較好的塑性、韌性、可焊性、加工性，是鋼結構常用的牌號，大量用來制成鋼筋、型鋼和鋼板；
【2009年單選】碳素結構鋼中，具有良好的承載性，又具有較好的塑性、韌性、可焊性、加工性，大量用來制成鋼筋、型鋼和鋼板，此種鋼的牌號為（ ）。
A.Q215
B.Q235
C.Q255
D.Q275
[答疑編號502008010101]
『正確答案』B
『答案解析』參見教材P5。
Q255鋼強度高、塑性和韌性稍差，不易冷彎加工，可焊性較差，主要用作鉚接或栓接結構，以及鋼筋混凝土的配筋；
Q275鋼強度和硬度較高，耐磨性較好，但塑性、沖擊韌性和可焊性差，主要用于制造軸類、農具、耐磨零件和墊板。
優質碳素鋼的牌號以兩位數字表示，數字代表含碳量的百分之幾（以0.01%為單位），如鋼號為20，表示平均含碳量為0.20%的優質碳素鋼；鋼號為45，表示平均含碳量為0.45%的優質碳素鋼。
合金結構鋼的牌號按下列規則編制：用兩位阿拉伯數字表示平均含碳量（以萬分之幾計），標注在牌號頭部。合金元素含量為1.50%～2.49%、2.50%～3.49%、3.50%～4.49%、4.50%～5.49%……，相應的標注為2、3、4、5……平均合金含量 <1.50%者，在牌號中只標出元素符號，不標注其含量。如30CrMnSi表示碳、鉻、錳、硅平均含量分別為0.30%、0.95%、0.85%、1.05%的合金結構鋼。高級優質合金結構鋼，在牌號尾部加符號“A”表示，
3）工程中常用鋼及其合金的性能和特點
①碳素結構鋼
碳素結構鋼生產工藝簡單，有良好的工藝性能（如焊接性能、壓力加工性能等）、必要的韌性、良好的塑性以及價廉和易于大量供應，通常在熱軋后使用。在橋梁、建筑、船舶上獲得了極廣泛的應用。
②優質碳素結構鋼。與普通碳素結構鋼相比，優質碳素結構鋼塑性和韌性較強高，并可通過熱處理強化，多用于較重要的零件，是廣泛應用的機械制造用鋼。
③低合金高強度結構鋼。低合金高強度結構鋼比碳素結構鋼具有較高的韌性，同時有良好的焊接性能、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變溫度。
④合金結構鋼。合金結構鋼是在優質碳素結構鋼的基礎上加入適量的一種或數種合金元素而形成的，它的綜合力學性能優于優質碳素結構鋼。合金結構鋼是合金鋼中用量最多的一類鋼，廣泛用于制造各種要求韌性高的重要機械零件和構件。
⑤不銹（耐酸）鋼。——重點
按不銹鋼使用狀態的金相組織，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。各類不銹鋼的特點如下：
a.鐵素體型不銹鋼。鉻是鐵素體型不銹鋼中的主要合金元素，通常含鉻量的質量分數大于或等于13.00%，不含鎳。
b.馬氏體型不銹鋼。鉻是鋼中的主要合金元素，鋼在淬火—回火狀態使用有較高屈服強度、硬度和耐磨度，常用在弱腐蝕性介質，如海水、淡水和水蒸氣等中，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。
c.奧氏體型不銹鋼。鋼中主要合金元素為鉻和鎳，其次是鈦、鈮、鉬、氮和錳等。
此鋼具有奧氏體組織，具有高的韌性、低的脆性轉變溫度、良好的耐蝕性和高溫強度、較好的抗氧化性以及良好的壓力加工和焊接性能。但屈服強度低，且不能采用熱處理方法強化，而只能進行冷變形強化。
【2009年單選】與鐵素體型不銹鋼、馬氏體型不銹鋼相比，奧氏體型不銹鋼的主要合金成分中增加的金屬元素為（ ）。
A.鋅
B.鋁
C.鈦
D.鎳
[答疑編號502008010102]
『正確答案』參見教材P6。
d.鐵素體—奧氏體型不銹鋼。這類鋼是在奧氏體不銹鋼基礎上，添加更多的鉻、鉬和硅等有利于形成鐵素體的元素，或降低鋼的含碳量而獲得的。其屈服強度約為奧氏體型不銹鋼的2倍，可焊性良好，韌性較高，應力腐蝕、晶間腐蝕及焊接時的熱裂傾向均小于奧氏體型不銹鋼。
e.沉淀硬化型不銹鋼。這類鋼的突出優點是經沉淀硬化熱處理以后具有高的強度，耐蝕性優于鐵素體型不銹鋼。它主要用于制造高強度和耐蝕的容器、結構和零件，也可用作高溫零件，如汽輪機零件。
優質碳素鋼的牌號以兩位數字表示，數字代表含碳量。
