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二級建造師考點:2H 金屬材料的類型及應用

2H11 金屬材料的類型及應用

金屬材料分為黑色金屬和有色金屬兩大類。其中，黑色金屬主要是鐵和以鐵為基的合 金(鋼、鑄鐵和鐵合金)，廣義的黑色金屬還包括錳、鉻及合金。有色金屬種類較多，常用的有鋁及鋁合金、銅及銅合金、欽及鈦合金、鎂及鎂合金和鎳及鎳合金等。

一、黑色金屬材料

黑色金屬材料又稱鋼鐵材料，它們都是以鐵和碳為主要元素組成的合金。

(―)生鐵

碳的質(zhì)量分數(shù)(wc)大于2%的鐵碳合金稱為生鐵。按用途分為：煉鋼生鐵、鑄造生鐵。按化學成分分為：普通生鐵、特種生鐵。

(二)鑄鐵

碳的質(zhì)量分數(shù)超過2%(―般為2.5%～3.5%)的鐵碳合金稱為鑄鐵。

(三)鋼

碳的質(zhì)量分數(shù)不大于2%的鐵碳合金稱為鋼。

1.按化學成分和性能分類

按化學分和性能分為:碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼和特殊性能低合金高強度鋼。

(1)碳素結(jié)構(gòu)鋼:按其含碳量的不同，可分為低碳鋼(含碳量wc<0.25%)、中碳鋼(含碳量wc>0.25%～0.60%)和高碳鋼(含碳量wc>0.60%)。

例如，在機電工程中常見的各種型鋼、鋼筋、鋼絲等都屬于碳素結(jié)構(gòu)鋼，優(yōu)質(zhì)的碳素鋼還可以制成鋼絲、鋼絞線、圓鋼、高強螺栓及預應力錨具等。

(2)合金結(jié)構(gòu)鋼：按其合金元素的總含量，可分為低合金結(jié)構(gòu)鋼、中合金結(jié)構(gòu)鋼和高 合金結(jié)構(gòu)鋼。在機電工程中，低合金結(jié)構(gòu)鋼最為常用。

例如，某600MW超臨界電站鍋爐汽包使用的就是Q460型鋼;機電工程施工中使用的起重機就是Q345型鋼制造的，因為該種鋼不僅禚度好，而且缺口敏感性也較碳素結(jié)構(gòu)鋼大。

(3)特殊性能低合金高強度鋼(了解)

2.按鋼的用途分類(了解)

(四)鋼材

鋼材就其使用可劃分為：型材、板材、管材、線材和鋼制品。

1.型材

在機電工程中，常用的型材主要有：圓鋼、方鋼、扁鋼、H型鋼、角鋼、工字鋼、T型鋼、槽鋼、鋼軌等。

例如，電站鍋爐鋼架的立柱通常采用寬翼緣H型鋼(HK300b);為確保爐膛內(nèi)壓力波動時爐墻有一定的強度，在爐墻上設計有足夠強度的剛性梁。一般每隔3m左右裝設一 層，其大部分采用強度足夠的工字鋼制成。

例如，大型角鋼廣泛用于廠房、鐵路、交通、橋梁、車輛、船舶等大型結(jié)構(gòu)件;中型 角鋼用于電力鐵塔、井架及其他用途的構(gòu)件;小型角鋼用于設備制造、支架和框架等。

2.板材

在機電工程中，常用的板材主要有：鋼帶(帶鋼)、薄鋼板(厚度在0.2～4mm)、厚鋼板(厚度在4mm以上的鋼板統(tǒng)稱為厚鋼板)、中板(厚度在4～25mm之間)、厚板(厚度在25～60mm之間)、特厚板(厚度大于60mm)。

例如，碳素結(jié)構(gòu)鋼厚鋼板廣泛用于焊接、鉚接、栓接結(jié)構(gòu)，如橋梁、船舶、管線、車 輛和機械。其中質(zhì)量等級C、D屬于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，主要用于對韌性和焊接性能要求較 高的鋼結(jié)構(gòu)。

例如，電站鍋爐中的汽包就是用鋼板焊制成的圓筒形容器。其中，中、低壓鍋爐的汽 包材料常為專用的鍋爐碳素鋼，高壓鍋爐的汽包材料常用低合金鋼制造。

3.管材

例如，鍋爐水冷壁和省煤器使用的無縫鋼管一般采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼管或低合金鋼管，但 過熱器和再熱器使用的無縫鋼管根據(jù)不同壁溫，通常采用15CrMo或12CrlMoV等鋼材。

4.鋼制品

在機電安裝工程中，常用的鋼制品主要有焊條、管件、閥門等。

二、有色金屬

(一)鋁及鋁合金

1.純鋁

純鋁的密度只有2.7g/cm3，僅為鐵的1/3。鋁的導電性好，其磁化率極低，接近于非鐵磁性材料。

2.鋁合金

鋁合金熱處理后可顯著提高強度。

(二)銅及銅合金

1.純銅

(1)純銅常稱紫銅，主要用于制作電導體及配制合金。純銅、銅合金的導電、導熱性很好，對大氣和水的抗蝕能力很高。銅是抗磁性物質(zhì)。

(2)根據(jù)雜質(zhì)含量的不同，工業(yè)純銅牌號分為四種：T1、T2、T3、T4。編號越大， 純度越低。T1主要用于導電材料和配篼純度合金;T2主要用于電力輸送用導電材料，制 作電線、電纜等;T3、T4主要用于電機、電工器材、電氣開關(guān)、墊圈、鉚釘、油管等。

2.銅合金

銅中加入合金元素后，可獲得較高的強度和硬度，同時保持純銅的某些優(yōu)良性能。

(1)黃銅

黃銅是以鋅為主要合金元素的銅合金。復雜黃銅：鉛黃銅、錫黃銅、鋁黃銅等。

(2)青銅

含鋁、硅、鉛、鈹、錳等的銅基合金習慣稱為青銅，包括有錫青銅、鋁青銅、鈹青銅等。

(3)白銅

白銅是以鎳為主要合金元素的銅合金。主要用于制造船舶儀器零件、化工機械零件及醫(yī)療器械等。錳含量高的錳白銅可制作熱電偶絲。

(三)鈦及鈦合金

了解：(1)鈦的熔點高，熱膨脹系數(shù)小，導熱性差。純鈦塑性好、強度低，鈦的抗氧化能力優(yōu)于大多數(shù)奧氏體不銹鋼。

(四)鎂及鎂合金

了解(1)：純鎂的室溫密度僅為1.74g/cm3，是所有金屬結(jié)構(gòu)材料中最低的。

(五)鎳及鎳合金

1.純鎳。具有優(yōu)異的耐腐蝕和抗高溫氧化性能，是重要的工程金屬材料。

2.鎳合金。鎳合金按其 特性和應用領域分為耐腐蝕鎳合金、耐高溫鎳合金和功能鎳合金三類。

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