2020造價工程師考試《安裝工程》復習考點：第一章第一節(jié)

第一章　安裝工程材料

第一節(jié)　建設工程材料

　　一般將工程材料按化學成分劃分為金屬材料、非金屬材料和復合材料三大類。

　　一、金屬材料

　　工業(yè)上把金屬及其合金分為黑色金屬材料和有色金屬材料兩大部分。

　　(一)黑色金屬

　　黑色金屬材料一般是指鐵和以鐵為基的合金，即鋼鐵材料。

　　鋼鐵材料是工業(yè)中應用最廣、用量最多的金屬材料。

　　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。根據(jù)使用性能和工藝性能的需要，在其生產(chǎn)過程中適量添加的合金元素，常見有鉻、鎳、錳和鈦等。

　　含碳量小于 2.11%(重量)的鐵合金稱為鋼，大于 2.11%(重量)的稱為生鐵。鋼中碳的含量對鋼的性質(zhì)有決定性影響，含碳量低的鋼材強度較低，但塑性大，延伸率和沖擊韌性高，質(zhì)地較軟，易于冷加工、切削和焊接;含碳量高的鋼材強度高(當含碳量超過 1.00%時，鋼材強度開始下降)、塑性小、硬度大、脆性大且不易加工。

　　硫、磷為鋼材中有害元素，含量較多就會嚴重影響鋼材的塑性和韌性，磷使鋼材顯著產(chǎn)生冷脆性，硫則使鋼材產(chǎn)生熱脆性。

　　硅、錳等為有益元素，它們能使鋼材強度、硬度提高，而塑性、韌性不顯著降低。

　　鋼材的力學性能(如抗拉強度、屈服強度、伸長率、沖擊韌度和硬度等)取決于鋼材的成分和金相組織。鋼材的成分一定時，其金相組織主要取決于鋼材的熱處理，如退火、正火、淬火加回火等，其中淬火加回火的影響最大。

　　【例題】鋼中含有碳、硅、錳、硫、磷等元素，對鋼材性能影響正確的為( )。

　　A.當含碳量超過 1%時，鋼材強度下降，塑性大、硬度小、易加工

　　B.硫、磷含量較高時，會使鋼材產(chǎn)生熱脆和冷脆性，但對其塑性、韌性影響不大

　　C.硅、錳能夠在不顯著降低塑性、韌性的情況下，提高鋼材的強度和硬度

　　D.錳能夠提高鋼材的強度和硬度，而硅則會使鋼材塑性、韌性顯著降低

　　『正確答案』C

　　『答案解析』本題考查的是黑色金屬。選項 A 錯誤，含碳量高的鋼材強度高(當含碳量超過 1%時，鋼材強度下降)，塑性小、硬度大且不易加工;選項 B 錯誤，硫、磷均為有害元素，含量較多就會嚴重影響鋼材的塑性和韌性;選項 D 錯誤，錳為有益元素，能夠在不顯著降低塑性、韌性的情況下，提高鋼材的強度和硬度。參見教材 P2。

　　1.鋼的分類和用途

　　(1)鋼的分類：工程中，按化學成分分類，可分為碳素鋼、低合金鋼和合金鋼。

　　(2)鋼牌號的表示方法

　　1)碳素結(jié)構鋼和低合金結(jié)構鋼的牌號通常由四部分組成：

　　第一部分：前綴符號+強度值(以 N/mm2或 MPa 為單位)，通用結(jié)構鋼為代表屈服強度的拼音字母“Q”。

　　第二部分(必要時)：鋼的質(zhì)量等級，英文字母 A、B、C、D、E、F……表示。

　　第三部分(必要時)：脫氧方式，沸騰鋼(F)、鎮(zhèn)靜鋼(Z)、特殊鎮(zhèn)靜鋼(TZ)。

　　第四部分(必要時)：產(chǎn)品用途、特性和工藝方法表示符號。鍋爐和壓力容器用鋼—R，鍋爐用鋼-G，橋梁用鋼—Q。

　　例：Q235AF：最小屈服強度 235MPa、質(zhì)量等級為 A 級的沸騰鋼;Q355ND：最小上屈服強度 355MPa、質(zhì)量等級為 D 級、正火或正火軋制的低合金高強度結(jié)構鋼。16Mn 鋼，橋梁專用鋼種為“16MnQ”，壓力容器專用鋼種為“16MnR”。

　　補充內(nèi)容：Q195，Q215，Q235，Q275;Q345，Q390，Q420，Q460，Q500，Q550，Q620，Q690。

　　2)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構鋼牌號由五部分組成：

　　第一部分：二位阿拉伯數(shù)字表示平均含碳量(以萬分之幾計);

　　第二部分(必要時)：較高含錳量的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構鋼，加錳元素符號 Mn;

　　第三部分(必要時)：鋼材冶金質(zhì)量，高級優(yōu)質(zhì)鋼 A、特級優(yōu)質(zhì)鋼 E、優(yōu)質(zhì)鋼不用表示;

　　例：08F 表示碳含量為 0.085%～0.11%，錳含量為 0.25%～0.50%的沸騰鋼;50MnE 表示碳含量為 0.48%～0.56%，錳含量為 0.70%～1.00%的特級優(yōu)質(zhì)鎮(zhèn)靜鋼。中碳鋼 40#，45#，50#。

　　3)合金結(jié)構鋼牌號通常由四部分組成：

　　第一部分：二位阿拉伯數(shù)字表示平均含碳量(以萬分之幾計);

　　第二部分：合金元素含量，以化學元素符號及阿拉伯數(shù)字表示。平均含量小于 1.50%時，牌號中僅

　　標明元素，一般不標明含量;平均含量為

　　1.50%～2.49%、2.50%～3.49%、3.50%～4.49%、4.50%～5.49%……時，在合金元素后相應寫成2、3、4、5……

　　第三部分：鋼材冶金質(zhì)量，優(yōu)質(zhì)鋼不用字母表示;

　　第四部分(必要時)：產(chǎn)品用途、特性或工藝方法表示符號。

　　(3)工程中常用鋼及其合金的性能和特點。

　　1)碳素結(jié)構鋼

　�、倨胀ㄌ妓亟Y(jié)構鋼。普通碳素結(jié)構鋼的碳、磷、硫及其他殘余元素的含量控制較寬，某些性能如低溫韌性和時效敏感性較差。

　　普通碳素結(jié)構鋼生產(chǎn)工藝簡單，有良好工藝性能(如焊接性能、壓力加工性能等)、必要的韌性、良好的塑性以及價廉和易于大量供應，通常在熱軋后使用。

　　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等;

　　Q215 鋼主要用于制作管坯、螺栓等;

　　Q235 鋼強度適中，有良好的承載性，又具有較好的塑性和韌性，可焊性和可加工性也好，是鋼結(jié)構常用的牌號。Q235 鋼大量制作成鋼筋、型鋼和鋼板用于建造房屋和橋梁等;

　　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、耐磨零件和墊板等。

　　②優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構鋼。含碳小于 0.8%的碳素鋼，鋼中所含硫、磷及非金屬夾雜物比碳素結(jié)構鋼少。與普通碳素結(jié)構鋼相比，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構鋼塑性和韌性較高，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。

　　2)低合金結(jié)構鋼：Q345，Q390，Q420，Q460，Q500，Q550，Q620，Q690 八個強度等級。

　　①普通低合金鋼：比碳素結(jié)構鋼具有較高韌性，同時有良好焊接性、冷熱壓力加工性能和耐蝕性，部分鋼種具有較低脆性轉(zhuǎn)變溫度。用于制造各種容器、螺旋焊管、建筑結(jié)構等;

　　Q345 具有綜合力學性能、耐低溫沖擊韌性、焊接性能和冷熱壓加工性能良好的特性，可用于建筑結(jié)構、化工容器和管道、起重機械和鼓風機等。

　�、趦�(yōu)質(zhì)低合金鋼：廣泛用于制造各種要求韌性高的重要機械零件和構件。形狀復雜或截面尺寸較大或要求韌性高的淬火零件，一般為優(yōu)質(zhì)低合金鋼。15MnVg，70Mn，20MnSiV。

　　【例題】碳素結(jié)構鋼中，強度適中，具有良好的承載性，又具有較好的塑性、韌性、可焊性和可加工性，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

　　『正確答案』B

　　『答案解析』本題考查的是黑色金屬。Q235 鋼強度適中，有良好的承載性，又具有較好的塑性和韌性，可焊性和可加工性也好，是鋼結(jié)構常用的牌號，大量制作成鋼筋、型鋼和鋼板，用于建造房屋和橋梁等。參見教材 P5。

　　3)不銹耐酸鋼

　　按使用狀態(tài)的金相組織，不銹耐酸鋼可分為鐵素體、馬氏體、奧氏體、鐵素體加奧氏體和沉淀硬化型不銹鋼五類。

　�、勹F素體型不銹鋼。鉻是主加元素，通常含鉻的質(zhì)量分數(shù)≥13.00%。高鉻鋼(17.0%～30.0%Cr)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，在硝酸和氮肥工業(yè)中廣泛使用，0Cr13 不銹鋼在弱腐蝕介質(zhì)中，如淡水中，也有良好的耐蝕性。高鉻鐵素體不銹鋼的缺點是鋼的缺口敏感性和脆性轉(zhuǎn)變溫度較高，鋼在加熱后對晶間腐蝕也較為敏感。

　�、隈R氏體型不銹鋼。具有較高的強度、硬度和耐磨性。通常用于弱腐蝕性介質(zhì)環(huán)境，如海水、淡水和水蒸氣中;在溫度≤580℃的環(huán)境中使用，通常作為受力較大的零件和工具的制作材料。焊接性能不好，一般不用作焊接件。

　�、蹔W氏體型不銹鋼。此鋼具有較高的韌性、良好的耐蝕性、高溫強度和較好的抗氧化性，以及良好的壓力加工和焊接性能。這類鋼的屈服強度低，不能采用熱處理方法強化，只能進行冷變形強化。

　　④鐵素體-奧氏體型不銹鋼。屈服強度約為奧氏體型不銹鋼的兩倍，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。

　�、莩恋碛不�型不銹鋼。突出優(yōu)點是經(jīng)沉淀硬化熱處理以后具有高的強度，耐蝕性優(yōu)于鐵素體型不銹鋼。主要用于制造高強度和耐蝕的容器、結(jié)構和零件，也可用作高溫零件。

　　【例題】與奧氏體不銹鋼相比，馬氏體型不銹鋼的優(yōu)點是( )。

　　A.較高的強度、硬度和耐磨性

　　B.較高的韌性、良好的耐腐蝕性

　　C.良好的耐腐蝕性和抗氧化性

　　D.良好的壓力加工和焊接性能

　　『正確答案』A

　　『答案解析』本題考查的是黑色金屬。馬氏體型不銹鋼具有較高的強度、硬度和耐磨性。奧氏體型不銹鋼，有較高的韌性、良好的耐蝕性、高溫強度和較好的抗氧化性，以及良好的壓力加工和焊接性能。參見教材 P6。

　　2.鑄鐵的分類和用途

　　鑄鐵是含碳量大于 2.11%的鐵碳含金，含有較多量的硅、錳、硫和磷等雜質(zhì)元素，雜質(zhì)在鋼和鑄鐵中的作用完全不同，磷在耐磨鑄鐵中是提高其耐磨性的主要合金元素，錳和硅都是鑄鐵中的重要元素，唯一有害的元素是硫。

　　鑄鐵的組織特點是含有石墨，組織的其余部分相當于碳含量<0.80%鋼的組織。鑄鐵的韌性和塑性主要決定于石墨的數(shù)量、形狀、大小和分布，其中石墨形狀的影響最大。鑄鐵的其他性能也與石墨密切相關�；�體組織是影響鑄鐵硬度、抗壓強度和耐磨性的主要因素。

　　(1)鑄鐵的分類

　　按碳存在的形式，鑄鐵可分為灰口鑄鐵、白口鑄鐵和麻口鑄鐵三大類。

　　按照石墨的形狀特征，灰口鑄鐵可分為普通灰鑄鐵(石墨呈片狀)、蠕墨鑄鐵(石墨呈蠕蟲狀)、可鍛鑄鐵(石墨呈團絮狀)和球墨鑄鐵(石墨呈球狀)四大類。

　　白口鑄鐵中的碳完全以滲碳體的形式存在，很難切削加工，主要作煉鋼原料使用。硬度和耐磨性高，可以鑄成表面為白口組織的鑄件，如軋輥、球磨機的磨球等。白口鑄鐵屬于耐磨鑄鐵。

　　(2)鑄鐵牌號的表示方法

　　(3)工程中常用鑄鐵的性能和特點(共 7 種)

　　2)球墨鑄鐵。抗拉強度遠超灰鑄鐵，與鋼相當。承受靜載的零件，使用球墨鑄鐵比鑄鋼還節(jié)省材料，重量更輕，并具有較好的耐疲勞強度。實際工程中常用球墨鑄鐵代替鋼制造某些重要零件，如曲軸、連桿和凸輪軸等，也可用于高層建筑室外進入室內(nèi)給水的總管或室內(nèi)總干管。

　　3)蠕墨鑄鐵。強度接近于球墨鑄鐵，具有一定韌性和較高耐磨性;又有灰鑄鐵良好鑄造性能和導熱性。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。具有較高的強度、塑性和沖擊韌性，可以部分代替碳鋼。常用來制造形狀復雜、承受沖擊和振動荷載的零件，如管接頭和低壓閥門等。與球墨鑄鐵相比，可鍛鑄鐵具有成本低，質(zhì)量穩(wěn)定，處理工藝簡單等優(yōu)點。

　　【例題】石墨對鑄鐵的性能影響很大，影響鑄鐵韌性和塑性的最大因素是( )。

　　A.石墨的數(shù)量

　　B.石墨的大小

　　C.石墨的分布

　　D.石墨的形狀

　　『正確答案』D

　　『答案解析』本題考查的是鑄鐵的分類和用途。鑄鐵的韌性和塑性主要決定于石墨的數(shù)量、形狀、大小和分布，其中石墨形狀的影響最大。參見教材 P7。

　　(二)有色金屬材料

　　有色金屬是指黑色金屬以外的所有金屬及其合金。

　　1.有色金屬及其合金牌號表示方法

　　2.工程中常用有色金屬的性能和特點

　　(1)鋁及鋁合金。

　　(2)銅及銅合金。純銅呈紫紅色，常稱紫銅，主要用于制作電導體及配制合金。

　　(3)鎳及鎳合金。用于化學、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)境的比較理想的金屬材料。

　　由于鎳的標準電勢大于鐵，可獲得耐蝕性優(yōu)異的鎳基耐蝕合金。鎳力學性能良好，尤其塑性、韌性優(yōu)良，能適應多種腐蝕環(huán)境。廣泛應用于化工、制堿、冶金、石油等行業(yè)中的壓力容器、換熱器、塔器、蒸發(fā)器、攪拌器、冷凝器、反應器和儲運容器等。

　　(4)鈦及鈦合金。鈦在高溫下化學活性極高，非常容易與氧、氮和碳等元素形成穩(wěn)定的化合物，所以在大氣中工作的鈦及鈦合金只在 540℃以下使用;鈦具有良好的低溫性能，可做低溫材料;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)鉛及鉛合金。鉛對硫酸、磷酸、亞硫酸、鉻酸和氫氟酸等有良好的耐蝕性。鉛不耐硝酸的腐蝕，在鹽酸中也不穩(wěn)定。

　　(6)鎂及鎂合金。比強度和比剛度可以與合金結(jié)構鋼相媲美，鎂合金能承受較大的沖擊、振動荷載，并有良好的機械加工性能和拋光性能。