建设工程材料
2024-04-10 11:53:41 0 举报AI智能生成
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一造安装学习笔记，第一章第一节
作者其他创作
大纲/内容
碳素结构钢
优质碳素结构钢
非合金钢
Q295、Q335
普通质量低合金钢
Q355B（C、D）、Q390B（C、D）
Q235NHA（B、C、D）
Q420B（C、D）、Q460B
优质低合金钢
12MnMiVR
16Mn、Q345R、L390Q
特殊质量低合金钢
低合金钢
20Mn、12CrMo、35CrMnAZG120Mn7Mo1BT4
优质合金钢
06Cr19Mi10、06Cr17Ni12Mo2MiS1101、NiS1602、NiS4101
特殊质量合金钢
合金钢
钢（＜2.11%）
铸铁：含碳量＞2.11%的铁碳合金；碳、硅、杂质含量高，其中有益元素：硅、锰、磷（提高耐磨性）；有害元素：硫
铸铁有点：切削性能、铸造性能优良；生产设备、工艺简单，价格低
铸铁组织特点：石墨+碳含量＜0.8%的钢组织。韧性、塑性决定于石墨的数量、形状、大小和分布，石墨形状影响最大
铸铁基体组织是影响铸铁硬度、抗压强度、耐磨性的主要因素
生铁（＞2.11%）
黑色金属材料（钢铁）
第一部分：前缀符号+强度值
第二部分（必要时）：钢的质量等级，用英文字母A、B、C、D、E、F……
沸腾钢 F
镇静钢 Z
特殊镇静钢 TZ
第三部分（必要时）：脱氧方式表示符号，
第四部分（必要时）：产品用途、特性和工艺方法表示
碳素结构钢和低合金结构钢
第一部分：以二位阿拉伯数字表示平均含碳量（万分之）
第二部分：合金元素含量，以化学元素符号及阿拉伯数字表示
第三部分：钢材冶金质量，钢材的冶金质量分为优质钢、高级优质钢和特级优质钢。优质钢不另加符号；高级优质钢分为A、B、C、D四个质量等级；E表示特技优质钢
第四部分（必要时）：产品用途、特性或工艺方法
合金结构钢
钢牌号的表示方法
生产工艺简单，工艺性能好（焊接、压力和加工性能等）、必要的韧性、良好的塑性、价廉、易于供应，热轧后使用
优
碳、磷、硫、残余元素含量控制宽，低温韧性、时效敏感性差
劣
强度低，塑性、韧性、加工、焊接性能好，用于轧制薄板、盘条
Q195
制作管坯、螺栓
Q215
（常用牌号）强度适中，承载性、塑性、韧性、可焊性、可加工性好，制作钢筋、型钢和钢板用于建造房屋、桥梁
Q235
强度、硬度高，耐磨性好；塑性、冲击韧性和可焊性差，制造轴类
Q275
分类
普通碳素结构钢
含碳量＜0.8%，与普通碳素结构钢相比：塑性、韧性高，可通过热处理强化，用于较重要的零件，应用广泛
与碳素结构钢相比：价格相近，韧性高，焊接性能、冷热压加工、耐蚀性好，部分钢种脆性转变温度低
特点
综合力学性能、耐低温冲击韧性、焊接性能、冷热加工性能好
Q345
举例
化工容器、管道、起重机械、鼓风机
用途
普通低合金钢
锅炉和压力容器
15MnVg
起重机钢轨
70Mn
齿轮轴、齿圈、齿轮、主轴、螺杆、离合器（机床用）
20MnSiV
形状复杂、截面尺寸较大、要求韧性高的淬火零件
低合金结构钢
主要合金元素：铬
高铬钢优点：耐蚀性好，硝酸、氮肥工业中应用广泛
缺点：缺口敏感性、脆性转变温度高，晶间腐蚀敏感（加热）
铁素体型不锈钢
优点：强度、硬度、耐磨性高
缺点：焊接性差，不做焊接件
应用：弱腐蚀性、温度≤580℃环境，受力大的零件、工具
马氏体型不锈钢
主要合金元素：铬、镍、钛、铌、钼、氮和锰
优点：韧性、耐蚀性、高温强度、抗氧化性、压力加工、焊接性能优良
缺点：屈服强度低，只能冷变形强化
奥氏体型不锈钢
与奥氏体型不锈钢相比：屈服强度为其两倍，可焊性、韧性好
应力腐蚀、晶间腐蚀、焊接时热裂倾向小
铁素体-奥氏体型不锈钢
优点：强度高，耐蚀性＞铁素体型不锈钢
应用：高强度、耐蚀、耐高温容器、结构和零件
沉淀硬化型不锈钢
不锈钢（不锈耐酸钢）
耐热钢
铸钢
工程中常用钢及其合金的性能和特点
分类和用途
化学成分、冷却速度
影响组织和性能的因素
碳2.5%~4.0%、硅1.0%~3.0%
碳、硅含量
价格便宜、应用非常广泛、产量高（占80%以上）
优点
普通灰铸铁（片状）
强度接近球墨铸铁，有一定的韧性，耐磨性、铸造性能、导热性高
汽缸盖、气缸套、钢锭模、液压阀
应用
蠕墨铸铁（蠕虫状）
强度、塑性、冲击韧性高，可部分代替碳钢；成本低、质量稳定、处理工艺简单（对比球墨铸铁）
黑心可锻铸铁
白心可锻铸铁
珠光体可锻铸铁
类别
制造形状复杂、承受冲击、震动荷载的零件，如管接头、低压阀门
可锻铸铁（团絮状）
综合机械性能接近于钢，铸造性能、抗拉强度、抗疲劳强度高，成本低廉；球墨铸铁的成分要求严格，与灰铸铁相比，含碳量较高，通常在4.5%~4.7%范围内变动，利于石墨球化
重要零件，高层建筑室外进入室内给水的总管、室内总干管
球墨铸铁（球状）
灰口铸铁
白口铸铁
麻口铸铁
耐磨铸铁
耐热铸铁
耐蚀铸铁
其他类型
外框
分类（碳存在形式）
在采用各种强化手段后可以达到与普通低合金钢相近的强度，而且强度要比普通钢高得多
铝及铝合金在电器工程、一般机械和轻工业中都有广泛的用途
纯铝强度很低，不宜做结构材料使用
铝及铝合金
有优良的导电性和导热性、较好的耐蚀性和抗磁性、优良的减磨性和耐磨性、较高的强度和塑性、较高的弹性极限和疲劳极限、易加工成型和铸造各种零件
纯铜呈紫红色，常称紫铜，主要用于制作电导体及配制合金。纯铜的强度低，不宜用作结构材料
铜及铜合金
镍力学性能良好，尤其塑性、韧性优良，能适应多种腐蚀环境
化学、石油、有色金属冶炼、高温、高压、高浓度或混有不纯物苛刻腐蚀环境使用
广泛用于化工、制碱、冶金、石油等行业中的压力容器、换热器、塔器、蒸发器、搅拌器、冷凝器、反应器和储运器等。镍在许多有机酸中也较稳定，可用于只要和食品工业等
镍及镍合金
钛在高温下化学性极高。在大气中工作的钛及钛合金仅在＜540℃具有良好的耐热性，可做热交换器
低温性能好
常温下钛具有极好的抗蚀性能，在大气、海水、硝酸和碱溶液等介质中十分稳定。但在任何浓度的氢氟酸中均能迅速溶解。
钛及钛合金
对硫酸、磷酸、亚硫酸、铬酸和氢氟酸等有良好的耐蚀性
不耐硝酸腐蚀，在盐酸中不稳定
铅及铅合金
比强度和比刚度可以与合金结构钢相媲美，镁合金能承受较大的冲击、振动荷载，并有良好的机械加工性能和抛光性能
相对密度小，且强度不高；耐蚀性差、缺口敏感性大、熔铸工艺复杂
镁及镁合金
有色金属材料
金属材料
抗酸性炉渣侵蚀，易受碱性炉渣侵蚀；软化温度很高，重复煅烧后体积不受所，抗热震性差。
用于焦炉、玻璃熔窑、酸性炼钢炉
硅砖
抗热震性好，弱酸性耐火材料
粘土砖
酸性耐火材料
高铝制品
铬砖
质轻，热膨胀系数低，耐热震性能好，导热性、高温强度高，高温下长期使用不软化
不受酸碱腐蚀，抗盐性能好，也不受金属和熔渣的润湿
在高温下易氧化，不宜在氧化气氛中使用
碳制品
中性耐火材料
抗碱性渣和铁渣能力强，耐火度高
镁质制品
碱性耐火材料
耐火砌体材料
耐火水泥及耐火混凝土
耐火材料
气孔率高、耐高温及保温性好、密度小。可以减少热损失，降低燃料消耗，减薄炉墙厚度，降低工程造价，速断窑炉周转时间，提高生产效率
用于电力、冶金、机械、化工、石油、金属冶炼电炉和硅酸盐等工业的各种热体表面，各种高温窑炉、锅炉、炉墙中层的保温绝热部位
硅藻土砖、板
用于各种气体、液体高温管道，高温设备的保温绝热部位
硅藻土管
硅藻土
蛭石
玻璃纤维
矿渣棉
石棉及其制品
耐热保温材料
硅酸铝纤维、硅纤维
纤维质材料
硅藻土、蛭石加石棉、耐热粘合剂
多孔质材料
＞700℃
高温绝热材料
石棉、矿渣棉、玻璃纤维
硅酸钙、膨胀珍珠岩、蛭石、泡沫混凝土
100~700℃
中温绝热材料
保冷工程、保温工程
＜100℃
低温绝热材料
绝热材料
耐热保温和绝热材料
耐磨（比钢铁高十几倍至几十倍），耐化学腐蚀（比不锈钢、橡胶、塑性材料、有色金属高十倍到几十倍）、绝缘性、抗压性优良
脆性大、承受冲击荷载的能力低
铸石
高熔点（3700℃），高温下具有高机械强度
还原性（＜3000℃）。中性介质热稳定性好，急剧变温，石墨比其他材料稳定
导热系数比碳钢的大2倍多，制造传热设备
化学稳定性好。在强氧化性的酸（如硝酸、铬酸、发烟硫酸和卤素）中不稳定，在熔融碱中很稳定
导热性、温差急变性、耐腐蚀性好，易于机械加工
机械强度低、价格较贵
应用：热交换器、管道、管件、阀门、泵类以及衬里用的砖板
不透性石墨
石墨
耐酸水泥
天然耐酸石材
玻璃
耐蚀（酸）非金属材料
无机非金属材料
蚕丝、羊毛、纤维素、橡胶
存在于生物组织中的淀粉和蛋白质
等
天然
塑料
橡胶
合成纤维
人工合成
基本概念
根据机械性能和使用状态划分
质轻。密度平均为1.45g/cm3，约为钢的1/5，铝的1/3
比强度高
有良好的韧性
减摩、耐磨性好
化学稳定性好
耐酸、碱、盐、油脂
耐蚀性好
是理想的绝热材料
导热系数小
易老化
易燃
耐热性
刚度小
基本性能及特点
胶结作用
把充料等胶结成坚实整体
塑料的性质取决于树脂的性质
树脂（基本材料）
提高塑料的强度和刚度，减少塑料在常温下的蠕变（又称冷流）现象，提高热稳定性，提高炉料制品的耐磨性、导热性、导电性及阻燃性，改善加工性能
降低塑料制品成本、增加产量
填料（填充剂）
提高塑料加工时的可塑性及流动性
增塑剂
稳定剂
组成
耐热性、耐寒性好，耐磨性、化学稳定性良好
单口瓶、运输箱、储罐、电缆护套、压力管道等
用
高密度聚乙烯（HDPE）（低压聚乙烯）
质轻，不吸水，介电性、化学稳定性、耐热性良好，其刚性、强度、硬度和弹性等机械性能均优于聚乙烯
耐光性、低温热性、染色性能差，易老化
法兰、齿轮、风扇叶轮、泵叶轮等
-30℃~100℃
使用温度
聚丙烯（PP）
密度小，抗拉强度较好，有良好的耐水性、耐油性和耐化学药品侵蚀的性能
特
化工、纺织等工业的废气排污排毒塔，气体、液体输送管
硬聚氯乙烯
常制成薄膜，用于工业包装等，但不能用来包装食品，因增塑剂或稳定剂有毒，能溶于油脂中，污染食品
软聚氯乙烯
聚氯乙烯（PVC）
塑料王
耐高、低温性能优良，-180℃~260℃范围内可长期使用。几乎耐所有化学药品，王水中煮沸无变化。摩擦系数0.04。介电常数、介电损耗最小的固体绝缘材料
强度低、冷流性强
透明度高，透光率＞90%；电绝缘性、刚性、耐化学腐蚀能力好
性脆，冲击强度低，一出现应力开裂；耐热性差、不耐沸水
日用装潢，照明指示，绝缘材料，仪表外壳、灯罩、光学化学仪器零件、透明薄膜、电容器介质层等
目前使用最多的缓冲材料
具有闭孔结构，吸水性小，有优良的抗水性；密度小，机械强度好，缓冲性能优异；加工性好，易于模塑成型；着色性好，温度适应性强，抗放射性优异
燃烧室放出苯乙烯气体污染环境
聚苯乙烯泡沫塑料
聚苯乙烯（PS）
是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物
耐腐蚀、耐高温及耐冲击性能>聚氯乙烯
“硬、韧、刚”混合特性，综合机械性能良好
易电镀、易成型，耐热、耐蚀性好，温度<-40℃时具有一定机械强度
工程塑料（ABS树脂）
热塑性塑料
全优点
酚醛树脂（PF）
环氧树脂（EP）
呋喃树脂
不饱和聚酯树脂（UP）
热固性塑料
常用种类
经混炼、塑化，并在一定压力下制成
天然橡胶
合成橡胶
工程中常用的高分子材料
天然橡胶（NR）
丁基橡胶（HR）
氯丁橡胶（CR）
氟硅橡胶（MFQ）
工程中常用的橡胶制品
高分子材料
非金属材料
黏结、保护增强相并把外加荷载造成的应力传递到增强相的作用
基体相
主要的承载相，起着提高强度的作用
增强相
高比强度和高比模量
耐疲劳性高
抗断裂能力强
减振性能好
高温性能好，抗蠕变能力强
耐腐蚀性好
较优良的减磨性、耐磨性、自润滑性和耐蚀性
特点（全优点）
组成、分类、特点
基体
具有超高强度、超高模量
碳纤维、芳纶、全芳香族聚酯
高性能纤维增强体
强度不高，产量较大，来源较丰富
玻璃纤维、石棉纤维、矿物纤维、棉纤维、亚麻纤维和合成纤维
玻璃纤维具有低成本、不燃烧、耐热、耐化学腐蚀、拉伸强度和冲击强度高、断裂延伸率小、绝热行及绝缘性好等特点
一般纤维增强体
纤维增强体
颗粒增强体
片状增强体
增强体
刚度、强度和减磨性好，可制造轴承、轴承架和齿轮等精密机械零件，还可以制造电工部件等
玻璃纤维增强聚酰胺复合材料
强度、耐热性和抗蠕变性能好，耐水性优良，可用来制造干燥器壳体等
玻璃纤维增强聚丙烯复合材料
常用作各种机器中的齿轮、轴承等受载磨损零件，活塞、密封圈等受摩擦件，也用作化工零件和容器等
碳纤维复合材料还可用于高温技术领域、化工和热核反应装置中
碳纤维增强酚醛树脂-聚四氟乙烯复合材料
用于结构材料，制作涡轮发动机的压气叶片等
石墨纤维增强铝基复合材料
用于制造涡轮叶片，在可承受较高工作温度的同时，还可大幅提高承载能力
合金纤维增强的镍合金
生产工艺简单，可以像生产一般金属零件那样进行生产，用该材料制造的发动机活塞使用寿命大幅提高
颗粒增强的铝基复合材料
化学稳定性好，耐酸、碱、油及醇类的腐蚀，耐水性也好
塑料与钢材间的剥离强度≥20MPa
深冲加工时不剥离，冷弯120°不分离开裂（d=0）
绝缘性能和耐磨性能良好
具有低碳的冷加工性能
在-10~60℃之间可长期使用，短时间使用可耐120℃
在一定范围内可以代替不锈钢和木材，其性能如下
塑料-钢复合材料
适用于尺度精度要求高、无油或少油润滑的轴承、垫片、球座、涡轮叶片轴承、各种机车车辆和矿山机械轴承等
塑料-青铜-钢材三层复合材料
耐压、抗破裂性能好、重量轻，具有一定的弹性、耐温性能好、防紫外线、抗热老化能力强、耐腐蚀性优异，常温下不溶于任何溶剂，且隔氧、隔磁、抗静电、抗音频干扰
塑料-铝合金
复合材料
不饱和聚酯树脂基复合材料
环氧树脂基复合材料
酚醛树脂基复合材料
聚氯酯树脂基复合材料
有机硅树脂复合材料
热固性树脂基复合材料
聚丙烯基复合材料
聚四氯乙烯基复合材料
热塑性树脂基复合材料
树脂基复合材料
橡胶基复合材料
高分子基复合材料
木质基复合材料
有机材料基复合材料
硼硅玻璃基复合材料
铝硅玻璃基复合材料
高硅玻璃基复合材料
玻璃基复合材料
铝锂硅微晶玻璃基复合材料
镁铝硅微晶玻璃基复合材料
钡铝硅微晶玻璃基复合材料
玻璃陶瓷基复合材料
陶瓷基复合材料
水泥基复合材料
碳基复合材料
无机非金属材料基复合材料
铝基复合材料
镁基复合材料
铜基复合材料
钛基复合材料
高温金属基复合材料
金属间化合物基复合材料
难熔金属基复合材料
金属基复合材料
建设工程材料
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