安裝工程常用材料及附件詳解

基礎(chǔ)精講班第一章安裝工程材料第一節(jié)建設(shè)工程材料第二節(jié)安裝工程常用材料第三節(jié)安裝工程常用管件和附件第四節(jié)常用電氣和通訊材料考點一：金屬材料（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(yīng)用最廣、用量最多的金屬材料。含碳量小于2.11%（重量）的鐵合金稱為鋼；而含碳量大于2.11%的鐵合金稱為生鐵。鋼和鑄鐵中除了含鐵、碳以外，還含有一些其它元素，其中一類是雜質(zhì)元素，如硫、磷、氧、氮等；另一類是根據(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，鐵碳合金中加入這些合金元素就成為合金鋼或合金鑄鐵。1、鋼的分類和用途鋼中主要化學(xué)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(zhì)影響很大。鋼中碳的含量對鋼的性質(zhì)有決定性影響，含碳量低，鋼的強度較低，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，鋼的強度高（當(dāng)含碳量超過1.00%時，鋼材強度開始下降）、塑性小、硬度大、性脆和不易加工。硫、磷為鋼材中的有害元素，含量較多就會嚴(yán)重影響鋼的塑性和韌性，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(xué)性能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、回火等，其中淬火加回火的影響最大。（1）鋼的分類?！朵摲诸悺稧B/T13304.1-2008按照化學(xué)成分將鋼材分為非合金鋼、低合金鋼和合金鋼三類。在工程中常用的分類還有：1）按化學(xué)成分分類?？煞譃椋禾妓劁摗⒌秃辖痄摵秃辖痄?。2）按主要質(zhì)量等級分類，分為（各3種）：①普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼和特殊質(zhì)量碳素鋼；②普通低合金鋼、優(yōu)質(zhì)低合金鋼和特殊質(zhì)量低合金鋼；③普通合金鋼、優(yōu)質(zhì)合金鋼和特殊質(zhì)量合金鋼。（2）鋼牌號的表示方法（可略）《鋼鐵產(chǎn)品牌號表示方法》（GB/T211-2008）中規(guī)定：1）碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)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），其中通用結(jié)構(gòu)鋼前綴符號為代表屈服強度的拼音字母“Q”，專用結(jié)構(gòu)鋼的前綴符號見表1.1.3；第二部分（必要時）：鋼的質(zhì)量等級，用英文字母A、B、C、D、E、F……表示；質(zhì)量等級英文字母由前往后，表示質(zhì)量由低到高。第三部分（必要時）：脫氧方式表示符號，即沸騰鋼（F）、鎮(zhèn)靜鋼（Z）、特殊鎮(zhèn)靜鋼（TZ）。鎮(zhèn)靜鋼、特殊鎮(zhèn)靜鋼表示符號通?？梢允÷?；第四部分（必要時）：產(chǎn)品用途、特性和工藝方法表示符號，見表1.1.4。（略）表1.1.3專用結(jié)構(gòu)鋼的前綴符號產(chǎn)品名稱采用的漢字及漢語拼音或英文單詞采用字母位置漢字漢語拼音英文單詞熱軋光圓鋼筋熱軋光圓鋼筋--HotRolledPlainBarsHPB牌號頭熱軋帶肋鋼筋熱軋帶肋鋼筋--HotRolledRibbedBarsHRB牌號頭細(xì)晶粒熱軋帶肋鋼筋熱軋帶肋鋼筋＋細(xì)--HotRolledRibbedBars＋FineHRBF牌號頭冷軋帶肋鋼筋冷軋帶肋鋼筋--ColdRolledRibbedBarsCRB牌號頭預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋預(yù)應(yīng)力、螺紋、鋼筋--Prestressing、Screw、BarsPSB牌號頭焊接氣瓶用鋼焊瓶HANPING--HP牌號頭管線用鋼管線--LineL牌號頭船用錨鏈鋼船錨CHUANMAO--CM牌號頭煤機用鋼煤MEI--M牌號頭例如，Q235AF表示最小屈服強度235MPa、質(zhì)量等級為A級的沸騰碳素鋼；Q355ND：根據(jù)《低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T1591-2018），表示最小上屈服強度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(gòu)鋼。專業(yè)用低合金高強度鋼，應(yīng)在鋼牌號最后標(biāo)明。例如16Mn鋼，用于橋梁的專用鋼種為“16MnQ”，壓力容器的專用鋼種為“16MnR”；HRB335：屈服強度特征值335N/mm2的熱軋帶肋鋼筋；L415：最小規(guī)定總延伸強度415MPa的管線用鋼。2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（可略）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號通常由五部分組成：第一部分：以二位阿拉伯?dāng)?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(gòu)鋼，加錳元素符號Mn；第三部分（必要時）：鋼材冶金質(zhì)量，即高級優(yōu)質(zhì)鋼、特級優(yōu)質(zhì)鋼分別以A、E表示，優(yōu)質(zhì)鋼不用字母表示；第四部分（必要時）：脫氧方式表示符號，即沸騰鋼（F）、半鎮(zhèn)靜鋼（b）、鎮(zhèn)靜鋼（Z），但鎮(zhèn)靜鋼表示符號通常可以省略；第五部分（必要時）：產(chǎn)品用途、特性和工藝方法表示符號，見表1.1.4。例：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：08F表示碳含量為0.085%~0.11%，錳含為0.25%~0.50%的沸騰鋼；優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：50MnE表示碳含量為0.48%~0.56%，錳含量0.70%~1.00%的特級優(yōu)質(zhì)鎮(zhèn)靜鋼。3）合金結(jié)構(gòu)鋼（可略）合金結(jié)構(gòu)鋼牌號通常由四部分組成：第一部分：以二位阿拉伯?dāng)?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(xué)元素符號及阿拉伯?dāng)?shù)字表示。具體表示方法為：平均含量小于1.50%時，牌號中僅標(biāo)明元素，一般不標(biāo)明含量；平均含量為1.50%～2.49%、2.50%～3.49%、3.50%～4.49%、……時，在合金元素后相應(yīng)寫成2、3、4、……；第三部分：鋼材冶金質(zhì)量，鋼材的冶金質(zhì)量分為優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼和特級優(yōu)質(zhì)鋼。優(yōu)質(zhì)鋼不另加表示符號；高級優(yōu)質(zhì)鋼分為A、B、C、D四個質(zhì)量等級；“E”表示特級優(yōu)質(zhì)鋼；；第四部分（必要時）：產(chǎn)品用途、特性或工藝方法表示符號，見表1.1.4。例：25Cr2MoVA：表示碳含量為0.22%~0.29%，鉻含量為1.50%~1.80%、鉬含量為0.25%~0.35%、釩含量為0.15%~0.30%的高級優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼。（3）工程中常用鋼及其合金的性能和特點1）碳素結(jié)構(gòu)鋼。①普通碳素結(jié)構(gòu)鋼。以碳素結(jié)構(gòu)鋼屈服強度下限分為四個級別：Q195、Q215、Q235和Q275。普通碳素結(jié)構(gòu)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(gòu)鋼生產(chǎn)工藝簡單，有良好工藝性能、必要的韌性、良好的塑性以及價廉和易于大量供應(yīng)，通常在熱軋后使用。如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(gòu)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。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(nóng)具、耐磨零件和墊板等。②優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼是含碳量小于0.8%的碳素鋼，這種鋼中所含的硫、磷及非金屬夾雜物比碳素結(jié)構(gòu)鋼少。與普通碳素結(jié)構(gòu)鋼相比，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼塑性和韌性較高，并可通過熱處理強化，多用于較重要的零件，是廣泛應(yīng)用的機械制造用鋼。根據(jù)含碳量的不同，優(yōu)質(zhì)碳素鋼分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。低碳鋼強度和硬度低，但塑性和韌性高，加工性和焊接性能優(yōu)良，用于制造承載較小和要求韌性高的零件以及小型滲碳零件；中碳鋼強度和硬度較高，塑性和韌性較低，切削性能良好，但焊接性能較差，冷熱變形能力良好，主要用于制造荷載較大的機械零件。常用的中碳鋼為40、45和50鋼，但由于碳素鋼的淬透性不高，零件的尺寸越大，調(diào)質(zhì)處理的強化效果越差，因此只有中、小型零件采用調(diào)質(zhì)處理才能獲得較好的強化效果。2）低合金結(jié)構(gòu)鋼。按照國家標(biāo)準(zhǔn)《低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T1591-2018），共有Q345，Q390，Q420，Q460，Q500，Q550，Q620，Q690八個強度等級。①普通低合金鋼。普通低合金鋼比碳素結(jié)構(gòu)鋼具有較高的韌性，同時有良好的焊接性能、冷熱壓加工性能和耐蝕性，部分鋼種還具有較低的脆性轉(zhuǎn)變溫度。用于制造各種容器、螺旋焊管、建筑結(jié)構(gòu)、車輛用沖壓件和船體等；Q345（18Nb）具有綜合力學(xué)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(gòu)、化工容器和管道、起重機械和鼓風(fēng)機等。另外，由于普通低合金鋼的生產(chǎn)工藝與碳素結(jié)構(gòu)鋼類似，故普通低合金鋼的價格與碳素結(jié)構(gòu)鋼相近。②優(yōu)質(zhì)低合金鋼。優(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(gòu)件。當(dāng)零件的形狀復(fù)雜，截面尺寸較大，要求韌性高時，采用優(yōu)質(zhì)低合金鋼可使復(fù)雜形狀零件的淬火變形和開裂傾向降到最小。因此，形狀復(fù)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，如用15MnVg制造鍋爐和壓力容器、用70Mn制造起重機鋼軌、用20MnSiV制造承受較高荷載或高速沖擊的齒輪軸、齒圈、齒輪、主軸、蝸桿和離合器（機床用）等。3）不銹耐酸鋼。不銹鋼按使用狀態(tài)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。①鐵素體型不銹鋼。鉻是鐵素體型不銹鋼中的主加元素，通常含鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥13%。某些鋼種還添加有鋁和鈦等。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，故其在硝酸和氮肥工業(yè)中廣泛使用。另外0Crl3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。晶間腐蝕組織晶間腐蝕組織合金原始組織合金原始組織晶間腐蝕示意圖晶間腐蝕組織②馬氏體型不銹鋼。此鋼具有較高的強度、硬度和耐磨性。通常用于弱腐蝕性介質(zhì)環(huán)境中，如海水、淡水和水蒸氣中；以及使用溫度≤580℃的環(huán)境中，通常也可作為受力較大的零件和工具的制作材料。但由于此鋼焊接性能不好，故一般不用作焊接件。③奧氏體型不銹鋼。鋼中主要合金元素為鉻、鎳、鈦、鈮、鉬、氮和錳等。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。但是這類鋼的屈服強度低，且不能采用熱處理方法強化，而只能進行冷變形強化。④鐵素體－奧氏體型不銹鋼。這類鋼其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(yīng)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。⑤沉淀硬化型不銹鋼。這類鋼的突出優(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。它主要用于制造要求高強度和耐蝕的容器、結(jié)構(gòu)件零件，也可用作高溫零件。鑄鋼具有較高的強度、塑性和韌性。某些冷、熱變形性能差或難切削加工的鋼，可由鑄鋼成型。用于軋材和鍛件的鋼號原則上都可用于鑄鋼件。少數(shù)鋼號為滿足鑄造工藝要求，在成分上應(yīng)適當(dāng)調(diào)整。鑄鋼件的物理和化學(xué)性能和焊接性能與鍛件相近，這主要決定于鋼的成分，如鑄件的碳含量和合金元素含量增加，鑄件的焊接性能變差。2、鑄鐵的分類和用途鑄鐵是碳含量大于2.11%的鐵碳合金，它具有生產(chǎn)設(shè)備和工藝簡單、價格便宜等優(yōu)點。鑄鐵與鋼相比，其成分特點是碳、硅含量高，雜質(zhì)含量也較高。但雜質(zhì)在鋼和鑄鐵中的作用完全不同，如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(dāng)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(guān)。基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。按碳存在的形式分類，鑄鐵可分為灰口鑄鐵、白口鑄鐵和麻口鑄鐵三大類。1）灰口鑄鐵中的碳除微量溶入鐵素體外，全部或大部以石墨形式存在，因斷口呈灰色，故名灰口鑄鐵。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。(a)普通灰鑄鐵(b)蠕墨鑄鐵(c)可煅鑄鐵(d)球墨鑄鐵2）白口鑄鐵中的碳完全以滲碳體的形式存在，斷口呈亮白色。白口鑄鐵很難切削加工，主要作煉鋼原料使用。但由于它的硬度和耐磨性高，也可以鑄成表面為白口組織的鑄件，如軋輥、球磨機的磨球等。3）麻口鑄鐵中的碳以石墨和滲碳體的混合形式存在，斷口呈灰白色。這種鑄鐵有較大的脆性，工業(yè)上很少使用。（2）鑄鐵牌號的表示方法。（可略）1）《鑄鐵牌號表示方法》（GB/T5612-2008）中規(guī)定，用各種鑄鐵相應(yīng)漢語拼音字母的第一個大寫字母作為鑄鐵的代號，當(dāng)兩種鑄鐵名稱的代號字母相同時，可在大寫字母后加小寫字母表示。同一名稱鑄鐵需要細(xì)分時，取其細(xì)分特點的漢語拼音字母第一個大寫字母排在后面。2）在牌號中一般不標(biāo)注常規(guī)元素碳、硅、錳、硫和磷的符號，但當(dāng)它們有特殊作用時才標(biāo)注其元素符號和含量。合金元素的名義含量≥1.0%時，用整數(shù)表示；<1.0%時一般不標(biāo)注。只有當(dāng)該合金元素有較大影響，才予以標(biāo)注。合金元素按其含量遞減次序排列，含量相同者，按元素符號字母的順序排列。3）牌號中代號后面的一組數(shù)字表示抗拉強度值MPa(如灰鑄鐵HT100)，有兩組數(shù)字時，第一組數(shù)字表示抗拉強度值，第二組數(shù)字表示伸長率值（如球墨鑄鐵QT400-18），兩組數(shù)字之間用“-”隔開。當(dāng)牌號中標(biāo)注了元素符號及含量還需標(biāo)注抗拉強度時，抗拉強度值置于元素符號及其含量之后，其間用“-”隔開。3）工程中常用鑄鐵的性能和特點。①灰鑄鐵?；诣T鐵的組織由石墨和基體兩部分組成?；w可以是鐵素體，珠光體或鐵素體加珠光體，相當(dāng)于鋼的組織。因此鑄鐵的組織可以看成是鋼基體上分布著石墨。②球墨鑄鐵。球墨鑄鐵其綜合力學(xué)性能接近于鋼，因鑄造性能很好，成本低廉，生產(chǎn)方便，在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。球墨鑄鐵的抗拉強度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過灰鑄鐵，而與鋼相當(dāng)。球墨鑄鐵具有較好的疲勞強度，實驗表明，球墨鑄鐵的扭轉(zhuǎn)疲勞強度甚至超過45鋼。在實際工程中常用球墨鑄鐵來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。蠕墨鑄鐵的強度接近于球墨鑄鐵，并具有一定的韌性和較高的耐磨性；同時又有灰鑄鐵良好的鑄造性能和導(dǎo)熱性。蠕墨鑄鐵是在一定成分的鐵水中加入適量的蠕化劑經(jīng)處理而煉成的，其方法和程序與球墨鑄鐵基本相同。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。液壓閥液壓閥汽缸蓋④可鍛鑄鐵。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。這種鑄鐵有黑心可鍛鑄鐵、白心可鍛鑄鐵、珠光體可鍛鑄鐵三種類型。可由白口鑄鐵通過退火處理得到。它有較高的強度、塑性和沖擊韌性，可以性能部分代替碳鋼。可鍛鑄鐵常用來制造形狀復(fù)雜、承受沖擊和振動荷載的零件，如管接頭和低壓閥門等。管接頭管接頭低壓閥門（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。不同有色金屬具有不同的優(yōu)良性能，如鈦合金的耐蝕性優(yōu)于不銹鋼；銅和鋁的導(dǎo)電性明顯高于鐵合金；鎳鉻合金的比電阻較高，同時還有高的抗氧化性能和塑性，以及為零的電阻溫度系數(shù)；鉛具有高的抗X射線和γ射線穿透能力；鉛錫基合金、鋁銅基合金具有優(yōu)良的減摩性能等。對于力學(xué)性能，多數(shù)有色金屬塑性好，尤其是鋁鈦基合金的比強度和比剛度均比鐵基合金高。1、有色金屬及其合金牌號表示方法（可略）常用有色金屬及其合金牌號的表示方法如表1.1.5所示。2、工程中常用有色金屬的性能和特點常用的有色金屬主要特性如表1.1.6所示。表1.1.6常用有色金屬主要特性合金名稱主要特性鋁及其合金密度?。é?2.7g/cm3），比強度高、耐蝕性好、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、反光性能良好、磁化率極低、塑性好和易加工成型和鑄造各種零件鎂及其合金密度小（ρ=1.7g/cm3）、比強度和比剛度高、能承受大的沖擊荷載、有良好的機械加工性能和拋光性能，對有機酸、堿類和液體燃料有較高的耐蝕性銅及其合金有優(yōu)良的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性、較好的耐蝕性和抗磁性、優(yōu)良減摩性和耐磨性、較高的強度和高的塑性、高的彈性極限和疲勞極限、易加工成型和鑄造各種零件鎳及其合金有高的力學(xué)性能和耐熱性、耐蝕性好、具有特殊的電、磁和熱膨脹性能鈦及其合金密度?。é?4.5g/cm3）、比強度高、高溫強度高、硬度高、耐蝕性優(yōu)良鉛及其合金熔點低、耐磨和減摩性能好、耐蝕性高、抗X射線和γ射線穿透能力強、塑性好、強度低（1）鋁及鋁合金。（可略）鋁及鋁合金在采用各種強化手段后可以達到與普通低合金鋼相近的強度，而且其比強度要比普通鋼高得多。純鋁材料按純度可分為高純鋁、工業(yè)高純鋁和工業(yè)純鋁三類。高純鋁主要用于科學(xué)研究及制作電容器等；工業(yè)高純鋁用于制作鋁箔、包鋁及冶煉鋁合金的原料；工業(yè)純鋁可制作電線、電纜、器皿及配制合金。純鋁的強度很低，不作為結(jié)構(gòu)材料使用。鋁合金是在鋁中加入合金元素獲得，具有較高強度，同時保持良好的加工性能。許多鋁合金不僅可通過冷變形提高強度，而且可用熱處理來大幅度地改善性能。根據(jù)成分及工藝特點，鋁合金分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩類。變形鋁合金塑性較好，適于變形加工；鑄造鋁合金流動性較好，適于鑄造生產(chǎn)。變形鋁合金包括防銹鋁合金、硬鋁合金、超硬鋁合金及鍛鋁合金等。（2）銅及銅合金。純銅呈紫紅色，稱紫銅，具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，主要用于制作電導(dǎo)體及配制合金。純銅的強度低，不宜用作結(jié)構(gòu)材料。一般銅合金分黃銅、青銅和白銅三大類。黃銅（H）。以鋅為主要合金元素的銅合金稱為黃銅。按照化學(xué)成分，黃銅分普通黃銅和復(fù)雜黃銅兩種。在銅鋅合金中加入鋁、硅、錳和鎳等元素，形成各種復(fù)雜黃銅如鉛黃銅、錳黃銅和鋁黃銅等。青銅（Q）。青銅包括有錫青銅、鋁青銅和硅青銅等。2）2）錫青銅鋁青銅硅青銅（3）鎳及鎳合金。鎳及鎳合金是用于化學(xué)、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)境下比較理想的金屬材料。由于鎳的標(biāo)準(zhǔn)電勢位大于鐵，可獲得耐蝕性優(yōu)異的鎳基耐蝕合金。鎳力學(xué)性能良好，尤其塑性、韌性優(yōu)良，能適應(yīng)多種腐蝕環(huán)境。廣泛應(yīng)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(yīng)器和儲運容器等。泡沫鎳泡沫鎳鎳管（4）鈦及鈦合金。鈦的許多優(yōu)異的性能是其它材料所不及的，且鈦資源豐富，儲量僅次于鋁、鐵和鎂，為四大元素之一。鈦合金不僅在飛機、導(dǎo)彈、航天和艦船等方面廣泛應(yīng)用，而且也正向民用領(lǐng)域推廣。鈦在高溫下化學(xué)活性極高，非常容易和氧、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其合金僅在540℃以下具有良好的耐熱性；鈦具有較好的低溫性能，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。工業(yè)純鈦的棒材、板材和擠壓型材用于飛機、船舶和化工等行業(yè)，制造各種耐蝕、500℃以下耐熱零件，如熱交換器等。工業(yè)純鈦的棒材、板材和擠壓型材用于飛機、船舶和化工等行業(yè)，制造各種耐蝕、500℃以下耐熱零件，如熱交換器等。金屬鉛鉛板金屬鉛鉛板鉛錠（6）鎂及鎂合金。鎂及鎂合金的主要特性是密度小、化學(xué)活性強、強度低。鎂合金相對密度小，雖然強度不高，但它的比強度和比剛度卻可以與合金結(jié)構(gòu)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。其缺點是耐蝕性較差、缺口敏感性大及熔鑄工藝復(fù)雜。鎂合金輪轂鎂合金壓鑄件金屬鎂例題解析1.1鋼中含碳量較低時，對鋼材性能影響為（)。A.塑性小，質(zhì)地較軟B.延伸性好，沖擊韌性高C.不易冷加工，切削與焊接D.超過1%時，強度開始上升解題要點：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(dāng)含碳量超過1.00%時，鋼材強度開始下降）、塑性小、硬度大、脆性大和不易加工。所以正確答案為：B。1.2鋼中主要化學(xué)元素為鐵，另外還含有少量其它元素，這些少量元素對鋼的性質(zhì)影響很大，含量較多時使鋼材顯著產(chǎn)生冷脆性的元素是（）。A.硫B.磷C.硅D.錳解題要點：硫、磷為鋼材中有害元素，含量較多就會嚴(yán)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。所以答案為：B。1.3當(dāng)制造形狀復(fù)雜或截面尺寸較大，或要求韌性高的淬火零件，一般選用的鋼材是（）。A.普通碳素結(jié)構(gòu)鋼B.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼C.優(yōu)質(zhì)低合金鋼D.奧氏體不銹鋼解題要點：優(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(gòu)件。當(dāng)零件的形狀復(fù)雜，截面尺寸較大，要求韌性高時，采用優(yōu)質(zhì)低合金鋼可使復(fù)雜形狀零件的淬火變形和開裂傾向降到最小。因此，形狀復(fù)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，如用15MnVg制造鍋爐和壓力容器、用70Mn制造起重機鋼軌、用20MnSiV制造承受較高荷載或高速沖擊的齒輪軸、齒圈、齒輪、主軸、蝸桿和離合器（機床用）等。所以答案為：C。1.4與馬氏體型不銹鋼相比，奧氏體型不銹鋼的優(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解題要點：馬氏體型不銹鋼：此鋼具有較高的強度、硬度和耐磨性。通常用于弱腐蝕性介質(zhì)環(huán)境中，如海水、淡水和水蒸氣中；以及使用溫度≤580℃的環(huán)境中，通常也可作為受力較大的零件和工具的制作材料。但由于此鋼焊接性能不好，故一般不用作焊接件。奧氏體型不銹鋼：鋼中主要合金元素為鉻、鎳、鈦、鈮、鉬、氮和錳等。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。但是這類鋼的屈服強度低，且不能采用熱處理方法強化，而只能進行冷變形強化。所以答案為：BCD。1.5鑄鐵的基體組織是影響其性能的主要因素，受其影響的性能有（）。A.韌性和塑性B.硬度C.耐磨性D.抗壓強度解題要點：鑄鐵的組織特點是含有石墨，組織的其余部分相當(dāng)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(guān)?；w組織是影響鑄鐵硬度、抗壓強度和耐磨性的主要因素。所以答案為：BCD。1.6關(guān)于可鍛鑄鐵的性能，說法正確的有（)。A.較高的強度、塑性和沖擊韌性B.可生產(chǎn)汽缸蓋、汽缸套等鑄件C.黑心可鍛鑄鐵依靠石墨化退火獲得D.與球墨鑄鐵比成本低，質(zhì)量穩(wěn)定，處理工藝簡單解題要點：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。這種鑄鐵有黑心可鍛鑄鐵、白心可鍛鑄鐵、珠光體可鍛鑄鐵三種類型。黑心可鍛鑄鐵依靠石墨化退火來獲得；白心可鍛鑄鐵利用氧化脫碳退火來制取。可鍛鑄鐵常用來制造形狀復(fù)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。所以答案為：ACD。1.7鈦及鈦合金具有很多優(yōu)異的性能，其主要優(yōu)點有（）。A.高溫性能良好，可在540℃以上使用B.低溫性能良好，可作為低溫材料C.常溫下抗海水、抗大氣腐蝕D.常溫下抗硝酸和堿溶液腐蝕解題要點：鈦在高溫下化學(xué)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。所以答案為：BCD?？键c二：非金屬材料（一）無機非金屬材料1、耐火材料耐火材料是指能承受高溫作用而不易損壞的材料，它是煉鋼、煉鐵及其他冶煉爐和鍋爐內(nèi)襯的基礎(chǔ)材料之一。常用的耐火材料有耐火砌體材料、耐火水泥及耐火混凝土。（1）耐火砌體材料。按材質(zhì)高低，分為普通耐火材料和特種耐火材料；按材料密度大小分為重質(zhì)耐火材料和輕質(zhì)耐火材料；按耐火材料的主要化學(xué)特性分為酸性、中性和堿性耐火材料。1）酸性耐火材料。硅磚和粘土磚為代表。硅磚主要用于焦?fàn)t、玻璃熔窯、酸性煉鋼爐等熱工設(shè)備。硅磚硅磚2）中性耐火材料。以高鋁質(zhì)制品為代表，其主晶相是莫來石和剛玉。鉻磚主晶相是鉻鐵礦，它對鋼渣的耐蝕性好，但抗熱震性差。用鉻礦和鎂砂按不同比例制成的鉻鎂磚抗熱震性好，主要用作堿性平爐頂磚。碳質(zhì)制品是另一類中性耐火材料，根據(jù)含碳原料的成分不同，分為碳磚、石墨制品和碳化硅質(zhì)制品三類。碳質(zhì)制品的熱膨脹系數(shù)很低，導(dǎo)熱性高，耐熱震性能好，高溫強度高。在高溫下長期使用也不軟化，不受任何酸堿的侵蝕，有良好的抗鹽性能，也不受金屬和熔渣的潤濕，質(zhì)輕，是優(yōu)質(zhì)的耐高溫材料。缺點是在高溫下易氧化，不宜在氧化氣氛中使用。廣泛用于高溫爐爐襯、熔煉有色金屬爐的襯里。石墨制品可以用于反應(yīng)槽和石油化工的高壓釜內(nèi)襯。碳化硅與石墨制品還可以制成熔煉銅合金和輕合金用的坩堝。碳質(zhì)制品：碳磚石墨制品碳化硅坩堝3）堿性耐火材料。以鎂質(zhì)制品為代表，它含氧化鎂80%～85%以上，以方鎂石為主晶相。鎂磚對堿性渣和鐵渣有很好的抵抗性。純氧化鎂的熔點高達2800℃。因此，鎂磚的耐火度較粘土磚和硅磚都高。在煉鋼工程中，如吹氧轉(zhuǎn)爐和堿性平爐的爐頂，廣泛采用堿性耐火材料。另外，堿性耐火材料還可應(yīng)用于有色金屬冶煉和一些高溫?zé)峁ぴO(shè)備中。（2）耐火水泥及耐火混凝土。低鈣鋁酸鹽耐火水泥是用優(yōu)質(zhì)鋁釩土和石灰石，按一定比例配合經(jīng)燒結(jié)、磨細(xì)制成。低鈣鋁酸鹽水泥與耐火磚細(xì)塊摻合，可制成耐火混凝土，用于某些高溫窯爐和加熱爐的內(nèi)襯；也可與輕質(zhì)耐火磚細(xì)塊摻合制成耐火隔熱材料，或與石棉摻合制成石棉耐火水泥制品。耐火水泥2、耐熱保溫和絕熱材料（1）耐熱保溫材料。1）硅藻土。是目前應(yīng)用最多、最廣的耐火隔熱材料。硅藻土制成的耐火保溫磚、管，具有氣孔率高，耐高溫及保溫性能好，密度小等特點。采用這種材料，可以減少熱損失，降低燃料消耗，減薄爐墻厚度，降低工程造價，縮短窯爐周轉(zhuǎn)時間，提高生產(chǎn)效率。硅藻土磚、板廣泛用于電力、冶金、機械、化工、石油、金屬冶煉電爐和硅酸鹽等工業(yè)的各種熱體表面及各種高溫窯爐、鍋爐、爐墻中層的保溫絕熱部位。硅藻土管廣泛用于各種氣體、液體高溫管道及其他高溫設(shè)備的保溫絕熱部位。2）硅酸鋁耐火纖維。硅酸鋁耐火纖維是輕質(zhì)耐火材料之一。它形似棉花，呈白色纖維狀，具有密度小、耐高溫、熱穩(wěn)定性好、熱導(dǎo)率低、比熱容小、抗機械振動好、體脹系數(shù)小和優(yōu)良的隔熱性能。廣泛應(yīng)用于冶金、機械、建筑、化工和陶瓷工業(yè)中的熱力設(shè)備，如鍋爐、加熱爐和導(dǎo)管等的隔熱部位。3）微孔硅酸鈣保溫材料。微孔硅酸鈣保溫材料制品是用硅藻土、石灰、石棉和水玻璃等混合材料壓制而成。其容重輕、強度高、傳熱系數(shù)低且不燃燒、不腐蝕、無毒和無味，可用于高溫設(shè)備熱力管道的保溫隔熱工程。4）礦渣棉制品。礦渣棉制品可用作保溫、隔熱和吸音材料。（2）絕熱材料。1）按其成分不同，可分為有機材料和無機材料兩大類。熱力設(shè)備及管道保溫用的材料多為無機絕熱材料，此類材料具有不腐爛、不燃燒、耐高溫等特點。如石棉、硅藻土、珍珠巖、玻璃纖維、泡沫混凝土和硅酸鈣等。低溫保冷工程多采用有機絕熱材料，此類材料具有表觀密度小、導(dǎo)熱系數(shù)低、原料來源廣、但不耐高溫、吸濕時易腐爛等特點，如軟木、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨基甲酸酯、牛毛氈和羊毛氈等。2）按照絕熱材料使用溫度，可分為高溫、中溫和低溫絕熱材料。高溫用絕熱材料，使用溫度可在700℃以上。這類纖維質(zhì)材料有硅酸鋁纖維和硅纖維等；多孔質(zhì)材料有硅藻土、蛭石加石棉和耐熱粘合劑等制品。中溫用絕熱材料，使用溫度在100～700℃之間。中溫用纖維質(zhì)材料有石棉、礦渣棉和玻璃纖維等；多孔質(zhì)材料有硅酸鈣、膨脹珍珠巖、蛭石和泡沫混凝土等。低溫用絕熱材料，用于使用溫度在100℃以下的保冷工程中。3）按照施工方法不同可分為濕抹式、填充式、綁扎式、包裹及纏繞式絕熱材料。3、耐蝕（酸）非金屬材料耐蝕（酸）非金屬材料的組成主要是金屬氧化物、氧化硅和硅酸鹽等。常用的非金屬耐蝕材料有鑄石、石墨、耐酸水泥、天然耐酸石材和玻璃等。（1）鑄石。鑄石是以輝綠巖、玄武巖、頁巖等天然巖石為主要原料，經(jīng)熔化、澆注、結(jié)晶、退火而成的一種硅酸鹽結(jié)晶材料。鑄石具有極優(yōu)良的耐磨與耐化學(xué)腐蝕性、絕緣性及較高的抗壓性能。但鑄石脆性大、承受沖擊荷載的能力低。因此，在要求耐蝕、耐磨或高溫條件下，當(dāng)不受沖擊震動時，鑄石是鋼鐵（包括不銹鋼）的理想代用材料，不但可節(jié)約金屬材料、降低成本，而且能有效地提高設(shè)備的使用壽命。（2）石墨。石墨按照來源不同可分為天然石墨和人造石墨。防腐材料中應(yīng)用的主要是人造石墨。它不僅具有高度的化學(xué)穩(wěn)定性，還具有極高的導(dǎo)熱性能。石墨材料具有高熔點（3700℃），在高溫下有高的機械強度。石墨在3000℃以下具有，并且在中性介質(zhì)中有很好的熱穩(wěn)定性。在急劇改變溫度的條件下，石墨比其他結(jié)構(gòu)材料都穩(wěn)定，不會炸裂破壞，石墨的導(dǎo)熱系數(shù)是碳鋼的三倍多，所以石墨材料常用來制造傳熱設(shè)備。石墨具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性：除了強氧化性的酸（如硝酸、鉻酸、發(fā)煙硫酸和鹵素）之外，在所有的化學(xué)介質(zhì)中都很穩(wěn)定，甚至在熔融的堿中也很穩(wěn)定。不透性石墨是由人造石墨浸漬酚醛或呋喃樹脂而成的。優(yōu)點是導(dǎo)熱性優(yōu)良、溫差急變性好、易于機械加工、耐腐蝕性好。缺點是機械強度較低，價格較貴。用于制造各種類型的熱交換器、鹽酸合成爐、膜式吸收器、管道、管件、閥門、泵類以及襯里用的磚板等。（3）玻璃。按形成玻璃的氧化物可分為：硅酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃、硼酸鹽玻璃和鋁酸鹽玻璃等，其中硅酸鹽玻璃是應(yīng)用最為廣泛的玻璃品種。（4）天然耐蝕石料。如花崗巖強度高，耐寒性好，但熱穩(wěn)定性較差；石英巖強度高，耐久性好，硬度高，難于加工；輝綠巖及玄武巖密度高、耐磨性好、脆性大、強度極高、加工較難；石灰?guī)r熱穩(wěn)定性好、硬度較低。（5）水玻璃耐酸水泥。具有能抵抗大多數(shù)無機酸和有機酸腐蝕的能力，但不耐堿及氫氟酸。水玻璃耐酸水泥是將耐酸填料（如石英巖、熔融輝巖、陶瓷碎片）和硬化劑（如氟硅酸鈉），按適當(dāng)配比粉磨后再混合均勻制得的粉狀物料。使用時再用適量的水玻璃溶液攪勻，能在空氣中硬化，具有抵抗大多數(shù)無機酸和有機酸腐蝕的能力。用于硫酸、鹽酸、磷酸（除30℃以上熱磷酸）、醋酸、氯氣、二氧化硫、三氧化硫、蟻酸和草酸等生產(chǎn)設(shè)備。4、陶瓷材料（可略）陶瓷材料具有結(jié)構(gòu)致密、表面平整光潔，耐酸性能良好等特點，工業(yè)中常用的有電器絕緣陶瓷、化工陶瓷、結(jié)構(gòu)陶瓷和耐酸陶瓷等。陶瓷材料是用粘土、石灰石、長石、石英和砂子等原料生產(chǎn)的，所以陶瓷材料也是硅酸鹽材料。陶瓷材料有著許多區(qū)別于其它材料的物理化學(xué)性能，如高溫化學(xué)穩(wěn)定性（用Al2O3做成的坩堝可在1700℃高溫下不沾污金屬）。Si3N4具有超硬的特點，可用做刀具材料，其硬度是硬質(zhì)合金等切削工具所不及的。有些陶瓷具有極好的耐腐蝕性能，另外，有一些陶瓷還具有能量轉(zhuǎn)換的功能。陶瓷一般分為普通陶瓷和新型陶瓷兩大類。普通陶瓷包括：電器絕緣陶瓷、化工陶瓷、結(jié)構(gòu)陶瓷和耐酸陶瓷等；新型陶瓷包括：除SiO2以外的其它氧化物、碳化物和氮化物。例題解析2.1某酸性耐火材料,抗酸性爐渣侵蝕能力強，易受堿性爐渣侵蝕，主要用于焦?fàn)t、玻璃熔窖、酸性煉鋼爐等熱工設(shè)備。該耐火材料為（）。A.硅磚B.鉻磚C.鎂磚D.碳磚解題要點：酸性耐火材料，以硅磚和黏土磚為代表。硅磚抗酸性爐渣侵蝕能力強，但易受堿性渣的侵蝕，它的軟化溫度很高，接近其耐火度，重復(fù)鍛燒后體積不收縮，甚至略有膨脹，但是抗熱震性差。硅磚主要用于焦?fàn)t、玻璃熔窯、酸性煉鋼爐等熱工設(shè)備。所以答案為：A。2.2某耐火材料的熱膨脹系數(shù)很低，導(dǎo)熱性高，耐熱震性能好，高溫強度高，在高溫下長期使用也不軟化，不受任何酸堿的侵蝕，缺點是在高溫下易氧化，不宜在氧化氣氛中使用。此耐火材料為()。A.硅磚B.鉻磚C.碳質(zhì)制品D.鎂磚解題要點：碳質(zhì)制品的熱膨脹系數(shù)很低，導(dǎo)熱性高，耐熱震性能好，高溫強度高。在高溫下長期使用也不軟化，不受任何酸堿的侵蝕，有良好的抗鹽性能，也不受金屬和熔渣的潤濕，質(zhì)輕，是優(yōu)質(zhì)的耐高溫材料。缺點是在高溫下易氧化，不宜在氧化氣氛中使用?！疽族e】A.硅磚屬于酸性耐火材料。硅磚抗酸性爐渣侵蝕能力強，但易受堿性渣的侵蝕，但是抗熱震性差。B.鉻磚屬于中性耐火材料，對鋼渣的耐蝕性好，但抗熱震性差，高溫荷重變形溫度較低。D.鎂磚是堿性耐火材料，對堿性渣和鐵渣有很好的抵抗性。純氧化鎂的熔點高達2800℃。因此，鎂磚的耐火度較粘土磚和硅磚都高。所以答案為：C。2.3耐蝕性優(yōu)于金屬材料，具有優(yōu)良的耐磨性、耐化學(xué)腐蝕性，絕緣性及較高的抗壓性能，耐磨性能比鋼鐵高十幾倍至幾十倍，這種材料為（)。A.陶瓷B.玻璃C.鑄石D.石墨解題要點：鑄石具有極優(yōu)良的耐磨性、耐化學(xué)腐蝕性、絕緣性及較高的抗壓性能。其耐磨性能比鋼鐵高十幾倍至幾十倍。在各類酸堿設(shè)備中的應(yīng)用效果，高于不銹鋼、橡膠、塑性材料及其他有色金屬十倍到幾十倍；但脆性大、承受沖擊荷載的能力低。因此，在要求耐蝕、耐磨或高溫條件下，當(dāng)不受沖擊震動時，鑄石是鋼鐵（包括不銹鋼）的理想代用材料，不但可節(jié)約金屬材料、降低成本，而且能有效地提高設(shè)備的使用壽命。所以答案為：C?？键c三：高分子材料1、高分子材料的基本概念高分子材料一般分為天然和人工合成兩大類。天然高分子材料有蠶絲、羊毛、纖維素和橡膠以及淀粉和蛋白質(zhì)等。工程上應(yīng)用的高分子材料主要是人工合成的各種有機材料。通常根據(jù)機械性能和使用狀態(tài)將其分為塑料、橡膠和合成纖維三大類。2、高分子材料的基本性能及特點（一般了解）（1）質(zhì)輕。密度平均為1.45g/cm3，約為鋼的1/5，鋁的1/2；（2）比強度高。接近或超過鋼材，是一種優(yōu)良的輕質(zhì)高強材料；（3）有良好的韌性。高分子材料在斷裂前能吸收較大的能量；（4）減摩、耐磨性好。有些高分子材料在無潤滑和少潤滑的摩擦條件下，它們的耐磨、減摩性能是金屬材料無法比擬的；（5）電絕緣性好。可與陶瓷、橡膠媲美；（6）耐蝕性化學(xué)穩(wěn)定性好，對一般的酸、堿、鹽及油脂有較好的耐腐蝕性；（7）導(dǎo)熱系數(shù)小。如泡沫塑料的導(dǎo)熱系數(shù)只有0.02～0.046W/（m·K），約為金屬的1/1500，是理想的絕熱材料；（8）易老化。高分子材料能在光、空氣、熱及環(huán)境介質(zhì)的作用下，分子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生逆變，機械性能變差，壽命縮短；（9）易燃。塑料不僅可燃，而且燃燒時發(fā)煙，產(chǎn)生有毒氣體；（10）耐熱性不高。熱固性塑料的耐熱性比熱塑性塑料高些。（11）剛度小。如塑料彈性模量，只有鋼材的1／10～1／20，且在荷載長期作用下易產(chǎn)生蠕變。但在塑料中加入纖維增強材料，其強度可大大提高，甚至可超過鋼材。3、工程中常用高分子材料（1）塑料。1）塑料的組成。常用的塑料制品都是以合成樹脂為基本材料，再按一定比例加入填充料、增塑劑、著色劑和穩(wěn)定劑等材料，經(jīng)混煉、塑化，并在一定壓力和溫度下制成的。①樹脂。樹脂有合成樹脂和天然樹脂之分。天然樹脂有松香、蟲膠等，由于產(chǎn)源有限，在塑料制品中很少使用。合成樹脂是以石油和煤等為基本原材料，經(jīng)加工而成。在塑料制品中幾乎都是采用合成樹脂。樹脂在塑料中主要起膠結(jié)作用，通過膠結(jié)作用把填充料等膠結(jié)成堅實整體。因此，塑料的性質(zhì)主要取決于樹脂的性質(zhì)。按樹脂分子中的碳原子之間結(jié)合形式的不同，樹脂分子結(jié)構(gòu)可分為為直線型、支鏈型和體型（或稱為網(wǎng)狀型）三種。聚苯乙烯（PS）屬于直線型；低密度聚乙烯（LDPE）屬于支鏈型；酚醛樹脂（PF）、不飽和聚酯樹脂（UP）和環(huán)氧樹脂（EP）等屬于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。按受熱時狀態(tài)不同，可分為熱塑性樹脂和熱固性樹脂。熱塑性樹脂是指分子結(jié)構(gòu)的幾何形狀為直線型、支鏈型，在加熱時樹脂具有一定的流動性或可塑性，冷卻后又重新硬化而物質(zhì)成分沒有發(fā)生變化，且這一過程可以反復(fù)多次進行。常用的熱塑性樹脂如聚乙烯、聚氯乙烯和聚酰胺等，長期使用溫度一般在100℃以下。熱固性樹脂分子結(jié)構(gòu)的幾何形狀為體型（或稱為網(wǎng)狀型），熱固性樹脂在成型前分子量較低，且為線型或支鏈分子，具有可溶、可熔性，在成型時因受熱或在催化劑、固化劑作用下，分子發(fā)生交聯(lián)成為體型結(jié)構(gòu)而固化。這一過程是不可逆的，并成為不溶不熔的物質(zhì)。因此，固化后的熱固性樹脂是不能重新再加工的。熱固性樹脂如酚醛樹脂，耐高溫樹脂如有機硅樹脂等（可在200~300℃使用）。②填料。填料又稱填充劑，填料常占塑料組成的40%~70%。其作用是提高塑料的強度和剛度，減少塑料在常溫下的蠕變（又稱冷流）現(xiàn)象及提高熱穩(wěn)定性，對降低塑料制品的成本、增加產(chǎn)量有顯著的作用，提高塑料制品的耐磨性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性及阻燃性，并可改善加工性能。填料的種類很多，常用的有有機和無機兩大類，如礬土、氧化鋁、氧化鈦、氧化鎂、石棉、氫氧化鈣、炭黑、石墨、玻璃纖維和碳纖維等。③增塑劑。增塑劑的作用是提高塑料加工時的可塑性及流動性；改善塑料制品的柔韌性。常用的增塑劑為酯類和酮類等。④著色劑。著色劑的種類按其在著色介質(zhì)中的溶解性分為染料和顏料兩大類。染料按產(chǎn)源分為天然或人工合成兩類，皆為有機化合物，可溶于被著色樹脂或水中，透明度好，著色力強，色調(diào)和色澤亮度好，但光澤的光穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性差，主要用于透明的塑料制品。常見的染料品種有：酞青蘭和酞青綠、聯(lián)苯胺黃和甲苯胺紅等。顏料分為有機和無機兩種，與染料相比，其突出的特點是不溶于被著色介質(zhì)或水中。在塑料制品中，常用的是無機顏料。無機顏料不僅對塑料具有著色性，同時又兼有填料和穩(wěn)定劑的作用。如炭黑既是顏料，又有光穩(wěn)定作用。⑤穩(wěn)定劑。許多塑料制品在成型加工和使用過程中，由于受熱、光或氧的作用，隨時間的延長發(fā)生降解、氧化斷鏈和交聯(lián)等現(xiàn)象，使材料性質(zhì)變壞。為延長塑料制品的使用壽命，通常在其組分中加入穩(wěn)定劑。如在聚氯乙烯（PVC）制品中可加入鉛白、硫酸鉛等無機化合物或二苯基硫脲等有機化合物，以提高PVC的耐熱性和耐光性。2）工程中常用塑料制品①熱塑性塑料。a.低密度聚乙烯（LDPE）。低密度聚乙烯又稱為高壓聚乙烯。具有質(zhì)輕、吸濕性極小、電絕緣性能好、延伸性和透明性強、耐寒性好和化學(xué)穩(wěn)定性強等特點，但其強度低、耐老化性能較差。它一般用作耐蝕材料、小載荷零件（齒輪、軸承）及一般電纜包皮等。b.高密度聚乙烯（HDPE）。又稱為低壓聚乙烯。它是乙烯在催化劑存在下聚合制得。具有良好的耐熱性和耐寒性，力學(xué)性能優(yōu)于低密度聚乙烯，介電性能優(yōu)良，耐磨性及化學(xué)穩(wěn)定性良好，能耐多種酸、堿、鹽類腐蝕，吸水性和水蒸汽滲透性很低，表面硬度較高，尺寸穩(wěn)定性好。但耐老化性能較差。主要用于制作單口瓶、運輸箱、儲罐、電纜護套、壓力管道等。c.聚丙烯（PP）。聚丙烯是由丙烯聚合而得的結(jié)晶型熱塑性塑料。聚丙烯具有質(zhì)輕、不吸水，介電性、化學(xué)穩(wěn)定性和耐熱性良好（可在100℃以上使用。若無外力作用，溫度達到150℃時不會發(fā)生變形），力學(xué)性能優(yōu)良，但是耐光性能差，易老化，低溫韌性和染色性能不好。聚丙烯主要用于制作受熱的電氣絕緣零件、汽車零件、防腐包裝材料以及耐腐蝕的（濃鹽酸和濃硫酸除外）化工設(shè)備，如法蘭、齒輪、風(fēng)扇葉輪、泵葉輪、接頭、把手和汽車方向盤調(diào)節(jié)蓋、各種化工容器、管道、閥門配件、泵殼等。使用溫度為-30～100℃。d.聚氯乙烯（PVC）。常見聚氯乙烯制品有硬、軟兩種。加入增塑劑的為軟聚氯乙烯，未加的為硬聚氯乙烯。硬聚氯乙烯有良好的耐水性、耐油性和耐化學(xué)藥品浸蝕的性能，許多性能優(yōu)于聚乙烯。硬聚氯乙烯塑料常被用來制作化工、紡織等工業(yè)的廢氣排污排毒塔，以及常用氣體、液體輸送管。軟聚氯乙烯塑料常制成薄膜，用于工業(yè)包裝等，但不能用來包裝食品，因增塑劑或穩(wěn)定劑有毒，能溶于油脂中，污染食品。e.聚四氟乙烯（PTFE，F(xiàn)-4）。聚四氟乙烯俗稱塑料王，它是由四氟乙烯用懸浮法或分散法聚合而成，具有非常優(yōu)良的耐高、低溫性能，可在-180～260℃的范圍內(nèi)長期使用。幾乎耐所有的化學(xué)藥品，在浸蝕性極強的王水中煮沸也不起變化，摩擦系數(shù)極低，僅為0.04。它不吸水，電性能優(yōu)異，是目前介電常數(shù)和介電損耗最小的固體絕緣材料。缺點是強度低，冷流性強。主要用于制作減摩密封零件、化工耐蝕零件、熱交換器、管、棒、板制品和各種零件，以及高頻或潮濕條件下的絕緣材料；分散法聚四氟乙烯可制成薄壁管、細(xì)棒、異型材、電線和電纜包覆層。f.聚苯乙烯（PS）。聚苯乙烯是苯乙烯經(jīng)本體或懸浮法聚合制得的聚合物?？刹捎米⑸?、擠出、吹塑和發(fā)泡等方法成型，能切削加工和膠接。聚苯乙烯制品具有極高的透明度，透光率可達90%以上，電絕緣性能好，剛性好及耐化學(xué)腐蝕。普通聚苯乙烯的不足之處在于性脆，沖擊強度低，易出現(xiàn)應(yīng)力開裂，耐熱性差及不耐沸水等。聚苯乙烯塑料廣泛用于輕工市場，日用裝璜，照明指示等領(lǐng)域。在電氣方面更是良好的絕緣材料，可以制作各種儀表外殼、燈罩、光學(xué)化學(xué)儀器零件、透明薄膜、電容器介質(zhì)層等。以聚苯乙烯樹脂為主體，加入發(fā)泡劑等添加劑可制成聚苯乙烯泡沫塑料，它是目前使用最多的一種緩沖材料。它具有閉孔結(jié)構(gòu)，吸水性小，有優(yōu)良的抗水性；密度小，一般為0.015～0.03；機械強度好，緩沖性能優(yōu)異；加工性好，易于模塑成型；著色性好，溫度適應(yīng)性強，抗放射性優(yōu)異等優(yōu)點，在外墻保溫中占有率很高。但燃燒時會放出污染環(huán)境的苯乙烯氣體。g.ABS樹脂。普通ABS是丙烯睛、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物。具有“硬、韌、剛”的混合特性，所以綜合機械性能良好。同時尺寸穩(wěn)定，容易電鍍和易于成型，耐熱和耐蝕性較好，在-40℃的低溫下仍有一定的機械強度。此外，它的性能可以根據(jù)要求由改變單體的含量來進行調(diào)整。丙烯腈的增加，可提高塑料的耐熱、耐蝕性和表面硬度；丁二烯可提高彈性和韌性；苯乙烯則可改善電性能和成型能力。ABS在機械工業(yè)中可制造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、儲槽內(nèi)襯、電機外殼、儀表殼、儀表盤、蓄電池槽和水箱外殼等。h.聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。俗稱亞克力或有機玻璃，其透明度比無機玻璃還高，透光率達92%；密度只有為1.18g/cm3。機械性能比普通玻璃高得多。缺點是表面硬度不高，易擦傷。由于導(dǎo)熱性差和熱膨脹系數(shù)大，易在表面或內(nèi)部引起微裂紋，因而比較脆。此外，易溶于有機溶液中。有機玻璃廣泛用于航空、汽車、儀表和光學(xué)等工業(yè)中，作風(fēng)擋、弦窗、電視和雷達的屏幕、儀表護罩、外殼、光學(xué)元件和透鏡等。②熱固性塑料。a.酚醛模塑料（PF）。俗稱電木粉，是一種硬而脆的熱固性塑料。由苯酚與甲醛縮聚而得。酚醛樹脂耐弱酸和弱堿，遇強酸發(fā)生分解，遇強堿發(fā)生腐蝕。酚醛樹脂最重要的特征是耐高溫性，即使在非常高的溫度下，也能保持其結(jié)構(gòu)的整體性和尺寸的穩(wěn)定性；正因為這個原因，酚醛樹脂被應(yīng)用于一些高溫領(lǐng)域，例如耐火材料，摩擦材料，粘結(jié)劑和鑄造行業(yè)。另外，與其他樹脂相比，在燃燒的情況下酚醛樹脂會緩慢分解產(chǎn)生氫氣、碳?xì)浠衔?、水蒸氣和碳氧化物。分解過程中所產(chǎn)生的煙相對少，毒性也相對低。這些特點使酚醛樹脂適用于公共運輸和安全要求非常嚴(yán)格的領(lǐng)域，如礦山，防護欄和建筑業(yè)等。酚醛樹脂還可以制成發(fā)泡材料，酚醛泡沫產(chǎn)品與早期占市場主導(dǎo)地位的聚苯乙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫等材料相比，在阻燃方面它具有特殊的優(yōu)良性能。其重量輕，剛性大，尺寸穩(wěn)定性好，耐化學(xué)腐蝕，耐熱性好，難燃，自熄，低煙霧，耐火焰穿透，遇火無灑落物，價格低廉，是電器、儀表、建筑、石油化工等行業(yè)較為理想的絕緣隔熱保溫材料，廣泛應(yīng)用于中央空調(diào)系統(tǒng)、輕質(zhì)保溫彩鋼板、房屋隔熱降能保溫、化工管道的保溫材料（尤其是深低溫的保溫）、車船等場所的保溫領(lǐng)域。然而，酚醛泡沫最大的弱點是脆性大，開孔率高，因此提高它的韌性是改善酚醛泡沫性能的關(guān)鍵。b.環(huán)氧樹脂（EP）。環(huán)氧樹脂強度較高、韌性較好、尺寸穩(wěn)定性高和耐久性好并具有優(yōu)良的絕緣性能；耐熱、耐寒，可在-80℃~155℃溫度范圍內(nèi)長期工作；化學(xué)穩(wěn)定性很高，成型工藝性能好。環(huán)氧樹脂是很好的膠粘劑，對各種材料（金屬及非金屬）都有很強的膠粘能力。環(huán)氧樹脂可制成涂料、復(fù)合材料、澆鑄料、膠粘劑、模壓材料和注射成型材料，在國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。c.呋喃樹脂。呋喃樹脂能耐強酸、強堿和有機溶劑腐蝕，是現(xiàn)有耐蝕樹脂中耐熱性能最好的樹脂之一，呋喃樹脂具有良好的阻燃性，燃燒時發(fā)煙少。呋喃樹脂用于制作玻璃鋼設(shè)備和管道，特別適用于有機氯化合物、農(nóng)藥、人造纖維、染料、紙漿和有機溶劑的回收以及廢水處理系統(tǒng)等工程，也可以用呋喃樹脂作為襯砌耐酸磚板的膠泥以及耐蝕地坪。d.不飽和聚酯樹脂（UP）。不飽和聚酯樹脂一般是由不飽和二元酸、飽和二元酸和二元醇縮聚而成的線型聚合物。不飽和聚酯樹脂主要特點是工藝性能優(yōu)良，在室溫下固化，常壓下成型，施工方便，特別適合于大型和現(xiàn)場制造玻璃鋼制品；固化后的樹脂綜合性能良好。該樹脂的力學(xué)性能略低于環(huán)氧樹脂，但優(yōu)于酚醛樹脂和呋喃樹脂；耐腐蝕性能優(yōu)于環(huán)氧樹脂。（2）橡膠。橡膠是一種具有良好耐酸、堿性能的高分子防腐蝕材料。橡膠分天然橡膠和合成橡膠兩大類。工程中常用橡膠制品有:①天然橡膠（NR）具有優(yōu)良的彈性、拉伸強度、伸長率、屈撓性、耐磨性、耐撕裂性和壓縮永久變形性能，以及好的電工絕緣性能，但耐油、耐候性、耐臭氧和氧的性能較差。②丁基橡膠（IIR）耐候性好、耐臭氧、耐蒸汽、具有優(yōu)良的絕緣性能，透氣性極小。用于輪胎內(nèi)胎、門窗密封條以及電線的絕緣層、減震阻尼器、耐熱輸送帶和化工設(shè)備襯里等。③氯丁橡膠（CR）耐候性好，有自熄性，耐油性良好，僅次于丁腈橡膠，拉伸強度、伸長率、彈性優(yōu)良，與金屬和織物的粘著性優(yōu)良，但電絕緣性、貯存穩(wěn)定性差。用于耐油耐蝕膠管、膠帶、化工容器襯里、耐燃采煤橡膠帶和粘膠劑等。④氟硅橡膠（MFQ）耐油、耐化學(xué)品腐蝕、耐熱、耐寒、耐高真空性能和耐老化性能優(yōu)良，但強度較低，價格昂貴。使用溫度為-65～250℃。（3）合成纖維。（可略）合成纖維的品種繁多，而且新的品種還在不斷開發(fā)出現(xiàn)。但從性能、應(yīng)用范圍和技術(shù)成熟角度來看，目前國內(nèi)外大量開發(fā)的主要有聚酰胺纖維、聚脂胺纖維及聚丙腈纖維三大類，這三類合成纖維的產(chǎn)量占合成纖維總量的90.0%以上。合成纖維具有密度小、強度高、耐磨和不霉不腐等特點，一般用于高級纜繩、運輸帶，以及制作碳纖維和石墨纖維原料等。例題解析3.1高分子材料具有的性能有（)。A.導(dǎo)熱系數(shù)大B.耐燃性能好C.耐蝕性差D.電絕緣性能好解題要點：高分子材料的基本性能及特點：（1）質(zhì)輕。（2）比強度高。（3）有良好的韌性。（4）減摩、耐磨性好。（5）電絕緣性好。（6）耐蝕性。（7）導(dǎo)熱系數(shù)小。（8）易老化。（9）易燃。（10）耐熱性差。（11）剛度小。所以答案為：D。3.2某發(fā)泡材料，具有重量輕，剛性大，尺寸穩(wěn)定性好，耐化學(xué)腐蝕，耐熱性好，難燃，自熄，低煙霧等特點，是電器、儀表、建筑、石油化工等行業(yè)較為理想的絕緣隔熱保溫材料，該材料為（）。A.聚苯乙烯泡沫B.聚氯乙烯泡沫C.聚氨酯泡沫D.酚醛樹脂泡沫解題要點：酚醛樹脂還可以制成發(fā)泡材料，酚醛泡沫產(chǎn)品與早期占市場主導(dǎo)地位的聚苯乙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫等材料相比，在阻燃方面它具有特殊的優(yōu)良性能。其重量輕，剛性大，尺寸穩(wěn)定性好，耐化學(xué)腐蝕，耐熱性好，難燃，自熄，低煙霧，耐火焰穿透，遇火無灑落物，價格低廉，是電器、儀表、建筑、石油化工等行業(yè)較為理想的絕緣隔熱保溫材料。所以答案為：D。3.3聚苯乙烯屬于一種熱塑性塑料，其制品主要特點包括（）。A.具有極高的透明度，透光率可達90%以上B.電絕緣性能好C.剛性好及耐化學(xué)腐蝕D.沖擊強度高，耐熱性好解題要點：聚苯乙烯制品具有極高的透明度，透光率可達90%以上，電絕緣性能好，剛性好及耐化學(xué)腐蝕。普通聚苯乙烯的不足之處在于性脆，沖擊強度低，易出現(xiàn)應(yīng)力開裂，耐熱性差及不耐沸水等。以聚苯乙烯樹脂為主體，加入發(fā)泡劑等添加劑可制成聚苯乙烯泡沫塑料，它是目前使用最多的一種緩沖材料。它具有閉孔結(jié)構(gòu)，吸水性小，有優(yōu)良的抗水性；密度小，一般為0.015～0.03；機械強度好，緩沖性能優(yōu)異；加工性好，易于模塑成型；著色性好，溫度適應(yīng)性強，抗放射性優(yōu)異等優(yōu)點，在外墻保溫中占有率很高。所以答案為：ABC。3.4在工作介質(zhì)為有機氯化物、農(nóng)藥、染料等工程中，能耐強酸、強堿和有機溶劑腐蝕，且具有完全固化一般需加熱后處理的熱固性塑料為（）。A.酚醛模塑料B.酚醛玻璃纖維增強壓塑料C.環(huán)氧樹脂D.呋喃樹脂解題要點：呋喃樹脂能耐強酸、強堿和有機溶劑腐蝕，是現(xiàn)有耐蝕樹脂中耐熱性能最好的樹脂之一，呋喃樹脂具有良好的阻燃性，燃燒時發(fā)煙少。呋喃樹脂用于制作玻璃鋼設(shè)備和管道，特別適用于有機氯化合物、農(nóng)藥、人造纖維、染料、紙漿和有機溶劑的回收以及廢水處理系統(tǒng)等工程，也可以用呋喃樹脂作為襯砌耐酸磚板的膠泥以及耐蝕地坪。所以答案為：D?？键c四：復(fù)合材料（一）復(fù)合材料組成、分類和特點1、復(fù)合材料的組成復(fù)合材料中至少包括基體相和增強相兩大類?；w相起粘結(jié)、保護增強相并把外加荷載造成的應(yīng)力傳遞到增強相上去的作用，基體相可以由金屬、樹脂和陶瓷等構(gòu)成，在承載中，基體相承受應(yīng)力作用的比例不大；增強相是主要承載相，并起著提高強度（或韌性）的作用，增強相的形態(tài)各異，有纖維狀、細(xì)粒狀和片狀等。2、復(fù)合材料的分類工程上開發(fā)應(yīng)用較多的是纖維增強復(fù)合材料。通常有如下幾種分類方法。（1）按基體材料類型可分為：樹脂基、無機非金屬材料基和金屬基復(fù)合材料三大類，如圖1.1.1所示。圖1.1.1復(fù)合材料按基體類型分類（2）按增強體類型可分為：顆粒增強型、纖維增強型和板狀增強型復(fù)合材料三大類。（3）按用途可分為：結(jié)構(gòu)復(fù)合材料與功能復(fù)合材料兩大類。結(jié)構(gòu)復(fù)合材料指以承受荷載為主要目的，作為受力結(jié)構(gòu)使用的復(fù)合材料，功能復(fù)合材料指具有除力學(xué)性能以外其他物理性能的復(fù)合材料，即具有各種電學(xué)性能、磁學(xué)性能、光學(xué)性能、熱學(xué)性能、聲學(xué)性能、摩擦性能、阻尼性能，以及化學(xué)分離性能等的復(fù)合材料。（4）按增強纖維類型分為碳纖維復(fù)合材料、玻璃纖維復(fù)合材料、有機纖維復(fù)合材料、復(fù)合纖維復(fù)合材料和混雜纖維復(fù)合材料等。3、復(fù)合材料的特點與普通材料相比，復(fù)合材料具有許多特性，具體表現(xiàn)在：（1）高比強度和高比模量（2）耐疲勞性高（3）抗斷裂能力強（4）減振性能好（5）高溫性能好，抗蠕變能力強（6）耐腐蝕性好（7）復(fù)合材料還具有較優(yōu)良的減摩性、耐磨性、自潤滑性和耐蝕性。（二）復(fù)合材料基體（1）樹脂基體。樹脂基復(fù)合材料是復(fù)合材料中最主要的一類，通常稱為增強塑料。常用的熱塑性樹脂主要有通用型和工程型樹脂兩類。前者僅能作為非結(jié)構(gòu)材料使用，產(chǎn)量大、價格低，但性能一般，主要品種有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯等。后者則可作為結(jié)構(gòu)材料使用，通常在特殊的環(huán)境中使用。一般具有優(yōu)良的機械性能、耐磨性能、尺寸穩(wěn)定性、耐熱性能和耐腐蝕性能。主要品種有聚酰胺、聚甲醛和聚苯醚等。（2）金屬基體。金屬基復(fù)合材料主要有三類：顆粒增強、短纖維或晶須增強、連續(xù)纖維或薄片增強。1）鋁合金。鋁合金由于低的密度和優(yōu)異的強度、韌性和抗腐蝕性能在許多工業(yè)領(lǐng)域得到了大量的應(yīng)用。2）鈦合金。鈦合金具有高比強度和高比模量，以及優(yōu)良的抗氧化和抗腐蝕性能，使其成為一種理想的化工材料，如鈦合金可用于化工方面的噴氣發(fā)動機（渦輪機和壓氣機葉片）和機身部件等。3）鎂合金。鎂和鎂合金是另一類非常輕的材料，鎂是最輕的金屬之一，尤其是鑄造鎂合金用于電子設(shè)備等。4）銅和銅合金。銅具有面心立方體結(jié)構(gòu)，它普遍用作電導(dǎo)體，它的導(dǎo)熱性能優(yōu)良，容易鑄造和加工，銅在復(fù)合材料中的主要用途之一是作為鈮基超導(dǎo)體的基體材料。（3）陶瓷基體。制作陶瓷基復(fù)合材料的主要目的是增加韌性。適用陶瓷基復(fù)合材料的基體材料主要有氧化物陶瓷基體、非氧化物陶瓷基體。（三）復(fù)合材料增強體（1）纖維增強體。纖維增強體按其組成可以分為無機纖維增強體和有機纖維增強體兩大類，無機纖維包括玻璃纖維、碳纖維、硼纖維及碳化硅纖維等；有機纖維包括芳綸、尼龍纖維和聚烯烴纖維等。按其性能可以分為高性能纖維增強體和一般纖維增強體兩種，高性能纖維增強體是指具有超高強度和超高模量的各種纖維增強體，包括碳纖維、芳綸、全芳香族聚酯，以及其他具有伸直鏈結(jié)晶結(jié)構(gòu)的纖維。一般纖維增強體是指強度不高，產(chǎn)量較大，來源較豐富的纖維。主要有玻璃纖維、石棉纖維、礦物纖維、棉纖維、亞麻纖維和合成纖維等。在纖維增強體中，玻璃纖維是應(yīng)用最為廣泛的增強體?？勺鳛闃渲驘o機非金屬基復(fù)合材料的增強材料，玻璃纖維具有成本低、不燃燒、耐熱、耐化學(xué)腐蝕、拉伸強度和沖擊強度高、斷裂延伸率小、絕熱性及絕緣性好等特點。除上述纖維增強體外，金屬纖維增強體、晶須增強體也被用作增強體。（2）顆粒增強體。復(fù)合材料中的顆粒增強體按顆粒尺寸的大小可以分為兩類，一類是顆粒尺寸在0.1～1.0μm以上的顆粒；另一類是顆粒尺寸在0.01～0.10μm范圍內(nèi)的微粒增強體。（3）片狀增強體。片狀增強體通常為長與寬尺度相近的薄片。片狀增強體有天然、人造和在復(fù)合工藝過程中自身生長出來的三種類型。天然片狀增強體的典型代表是云母；人造的片狀增強體有玻璃、鋁和銀等。（四）復(fù)合材料應(yīng)用（可略）（1）玻璃纖維增強聚酰胺復(fù)合材料的剛度、強度和減摩性好，可制造軸承、軸承架和齒輪等精密機械零件，還可以制造電工部件等。玻璃纖維增強聚丙烯復(fù)合材料的強度、耐熱性和抗蠕變性能好，耐水性優(yōu)良，可用來制造干燥器殼體等。（2）碳纖維增強酚醛樹脂-聚四氟乙烯復(fù)合材料，常用作各種機器中的齒輪、軸承等受載磨損零件，活塞、密封圈等受摩擦件，也用作化工零件和容器等。碳纖維復(fù)合材料還可用于高溫技術(shù)領(lǐng)域、化工和熱核反應(yīng)裝置中。（3）石墨纖維增強鋁基復(fù)合材料，可用于結(jié)構(gòu)材料，制作渦輪發(fā)動機的壓氣葉片等。（4）合金纖維增強的鎳基合金，用于制造渦輪葉片，在可承受較高工作溫度的同時，還可大大提高承載能力。（5）顆粒增強的鋁基復(fù)合材料已在民用工業(yè)中得到應(yīng)用。其主要優(yōu)點是生產(chǎn)工藝簡單，用該材料制造的發(fā)動機活塞使用壽命大大提高。（6）塑料-鋼復(fù)合材料。主要是由聚氯乙烯塑料膜與低碳鋼板復(fù)合而成，有單面塑料復(fù)合材料和雙面塑料復(fù)合材料兩種。它綜合了低碳鋼的強度和塑料的美觀、防腐和絕緣的特點。在一定范圍內(nèi)可以代替不銹鋼和木材。其性能如下：1）化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸、堿、油及醇類的侵蝕，耐水性也好；2）塑料與鋼材間的剝離強度≥20MPa；3）深沖加工時不剝離，冷彎120°不分離開裂（d=0）；4）絕緣性能和耐磨性能良好；5）具有低碳鋼的冷加工性能；6）在-10～60℃之間可長期使用，短時間使用可耐120℃。（7）塑料-青銅-鋼材三層復(fù)合材料。塑料-青銅-鋼材三層復(fù)合材料以低碳鋼為基體，以多孔性青銅為中間層，以塑料為表面層的復(fù)合材料，具有較高的結(jié)合力，優(yōu)于一般噴涂層和粘貼層。一旦塑料磨損并露出青銅層，也不至于嚴(yán)重磨損。它們適用于尺寸精度要求高、無油或少油潤滑的軸承、墊片、球座、渦輪葉片軸承、各種機車車輛和礦山機械軸承等。（8）塑料-鋁合金。塑料-鋁合金集中了鋁合金和聚乙烯（交聯(lián)聚乙烯）的優(yōu)點。它耐壓、抗破裂性能好、質(zhì)量輕，具有一定的彈性、耐溫性能好、防紫外線、抗熱老化能力強、耐腐蝕性優(yōu)異，常溫下不溶于任何溶劑，且隔氧、隔磁、抗靜電、抗音頻干擾。例題解析4.1屬于無機非金屬材料基復(fù)合材料為（)。A.水泥基復(fù)合材料B.鋁基復(fù)合材料C.木質(zhì)基復(fù)合材料D.高分子基復(fù)合材料解題要點：纖維增強復(fù)合材料。通常有如下分類方法。按基體材料類型可分為：樹脂基、無機非金屬材料基和金屬基復(fù)合材料三大類。屬于無機非金屬材料基復(fù)合材料的有：陶瓷基復(fù)合材料；水泥基復(fù)合材料，碳基復(fù)合材料。B.鋁基復(fù)合材料屬于金屬基復(fù)合材料，C.木質(zhì)基復(fù)合材料和D.高分子基復(fù)合材料屬于有機材料基復(fù)合材料。所以答案為：A。4.2按基體類型分類，屬于熱固性樹脂基復(fù)合材料的是（）。A.聚丙烯基復(fù)合材料B.橡膠基復(fù)合材料C.環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料D.聚氨酯樹脂基復(fù)合材料解題要點：復(fù)合材料的分類:（見下頁）所以答案為：CD。4.3下列關(guān)于塑鋼復(fù)合材料的性能，說法正確的有（)。A.化學(xué)穩(wěn)定性好，耐油及醇類差B.絕緣性及耐磨性好C.深沖加工時不剝離，冷彎大于120℃不分離開裂D.具有低碳鋼的冷加工性能解題要點：塑料-鋼復(fù)合材料，其性能如下：1）化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸、堿、油及醇類的侵蝕，耐水性也好；2）塑料與鋼材間的剝離強度≥20MPa；3）深沖加工時不剝離，冷彎120°不分離開裂（d=0）；4）絕緣性能和耐磨性能良好；5）具有低碳鋼的冷加工性能。所以答案為：BD?？键c五：型材、板材和管材（一）型材（可略）型材是鐵或鋼及具有一定強度和韌性的材料（如塑料、鋁、玻璃纖維等）通過軋制、擠出、鑄造等工藝制成的具有一定幾何形狀的物體。常見有型鋼、塑鋼型材等。普通型鋼可分為冷軋和熱軋兩種，其中熱軋最為常用。型材按其斷面形狀分為：圓鋼、方鋼、六角鋼、角鋼、槽鋼、工字鋼和扁鋼等。型材的規(guī)格以反映其斷面形狀的主要輪廓尺寸來表示；圓鋼的規(guī)格以其直徑（mm）來表示；六角鋼的規(guī)格以其對邊距離（mm）來表示；工字鋼和槽鋼的規(guī)格以其高×腿寬×腰厚（mm）來表示；扁鋼的規(guī)格以厚度×寬度（mm）來表示。熱軋型鋼的標(biāo)記方式通常為：表1.2.1普通型鋼截面示意表（二）板材1、鋼板鋼板按軋制方式分為熱軋鋼板和冷軋鋼板。鋼板規(guī)格表示方法為寬度×厚度×長度（mm）。鋼板分厚板（厚度>4mm）和薄板（厚度≤4mm）兩種。（1）厚鋼板。厚鋼板的厚度一般為4.6～60mm，寬度一般為600～3000mm，長度一般為1200～12000mm。厚鋼板按鋼的質(zhì)量可分為普通鋼厚鋼板、優(yōu)質(zhì)鋼厚鋼板和復(fù)合鋼厚鋼板。（2）薄鋼板。薄鋼板按鋼的質(zhì)量可以分為普通薄鋼板和優(yōu)質(zhì)薄鋼板；按生產(chǎn)方法可分為熱軋薄鋼板和冷軋薄鋼板。（3）鋼帶。鋼帶按鋼的質(zhì)量分為優(yōu)質(zhì)和普通兩類，按軋制方法分為熱軋和冷軋兩類。鋼帶可用普通碳素鋼、碳素結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、工具鋼和不銹鋼等鋼種制造，大多成卷供應(yīng)，廣泛應(yīng)用于制造焊縫鋼管、彈簧、鋸條、刀片和電纜外殼等。（4）硅鋼片。硅鋼是含硅量0.5％～4.8％的鐵硅合金。是電工領(lǐng)域廣泛使用的一種軟磁材料。電工用硅鋼常軋制成標(biāo)準(zhǔn)尺寸的大張板材或帶材使用，俗稱硅鋼片，廣泛用于電動機、發(fā)電機、變壓器、電磁機構(gòu)、繼電器電子器件及測量儀表中。硅鋼片分冷軋、熱軋兩種，使用較多的是冷軋硅鋼片。1）熱軋硅鋼片。熱軋硅鋼片主要用于發(fā)電機的制造，故又稱熱軋電機硅鋼片，但其可利用率低，能量損耗大，屬淘汰產(chǎn)品。2）冷軋硅鋼片。①冷軋無取向硅鋼片。冷軋無取向硅鋼片最主要的用途是用于發(fā)電機制造，故又稱冷軋電機硅鋼。其含硅量0.5%~3.0%。與熱軋硅鋼片相比，其厚度均勻，尺寸精度高，表面光滑平整，從而提高了填充系數(shù)和材料的磁性能。②冷軋取向硅鋼片。冷軋取向硅鋼片最主要的用途是用于變壓器制造，所以又稱冷軋變壓器硅鋼。與冷軋無取向硅鋼相比，取向硅鋼的磁性具有強烈的方向性；在易磁化的軋制方向上具有優(yōu)越的高磁導(dǎo)率與低損耗特性。取向鋼帶在軋制方向的鐵損僅為橫向的1/3，磁導(dǎo)率之比為6：1，其鐵損約為熱軋帶的1/2，磁導(dǎo)率為后者的2.5倍。2、鋁合金板鋁合金板延展性能好，適宜咬口連接、耐腐蝕，且具有傳熱性能良好，在摩擦?xí)r不易產(chǎn)生火花的特性，所以鋁板常用于防爆的通風(fēng)系統(tǒng)。3、塑料復(fù)合鋼板塑料復(fù)合鋼板是將普通薄鋼板表面噴涂一層0.2～0.4mm厚的涂料，涂料具有較好的耐腐蝕性能，建筑工程中應(yīng)用廣泛。（三）管材名詞解釋：公稱直徑:指管子和管道附件的名義直徑,也叫公稱通徑,以DN表示。鋼管的公稱直徑與其內(nèi)徑、外徑都不相等，而是與內(nèi)徑相似的一個整數(shù)。例：DN=20mm,相應(yīng)的無縫鋼管(外徑×壁厚)為25×3mm。公稱壓力:指管道在基準(zhǔn)溫度下允許的最大工作壓力，也叫名義壓力,以PN表示。其值需符合GB1048－70規(guī)定。試驗壓力:指對管道進行水壓強度和材料嚴(yán)密性檢驗的壓力,以PS表示。在一般情況下，PS＝1.5PN。工作壓力：為了保證管道系統(tǒng)的運行安全，根據(jù)管道輸送介質(zhì)的各級最高工作溫度所規(guī)定的最大壓力，以P表示，（其右下腳附加介質(zhì)最高溫度數(shù)除以10所得的整數(shù)）。例如，介質(zhì)最高溫度為425℃時的最大工作壓力用P42表示。1、金屬管材（1）無縫鋼管。無縫鋼管可以用普通碳素鋼、普通低合金鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼和不銹鋼制成。無縫鋼管是用一定尺寸的鋼坯經(jīng)過穿孔機、熱軋或冷拔等工序制成的中空而橫截面封閉的無焊接縫的鋼管。所以無縫鋼管比焊縫鋼管有較高的強度，一般能承受3.2~7.0MPa的壓力。1）一般無縫鋼管。主要適用于高壓供熱系統(tǒng)和高層建筑的冷、熱水管和蒸汽管道以及各種機械零件的坯料，通常壓力在0.6MPa以上的管路都應(yīng)采用無縫鋼管。無縫鋼管的規(guī)格是用外徑×壁厚來表示。2）鍋爐及過熱器用無縫鋼管。其外徑和壁厚尺寸應(yīng)符合《低中壓鍋爐用無縫鋼管》（GB3087-2008）和《高壓鍋爐用無縫鋼管》（GB5310-2008）的規(guī)定。鍋爐用高壓無縫鋼管是用優(yōu)質(zhì)碳素鋼和合金鋼制造，可以耐高壓和超高壓。用于制造鍋爐設(shè)備與高壓超高壓管道，也可用來輸送高溫、高壓汽、水等介質(zhì)或高溫高壓含氫介質(zhì)。3）不銹鋼無縫鋼管。它們主要用于化工、石油和機械用管道的防腐蝕部位，以及輸送強腐蝕性介質(zhì)、低溫或高溫介質(zhì)以及純度要求很高的其他介質(zhì)。（2）焊接鋼管。焊接鋼管分為黑鐵管和鍍鋅鋼管（白鐵管）。按焊縫的形狀可分為直縫鋼管、螺旋縫鋼管和雙層卷焊鋼管；按其用途不同又可分為水、煤氣輸送鋼管；按壁厚分薄壁管和加厚管等。1）直縫電焊鋼管。直縫電焊鋼管按材料狀態(tài)分為：軟狀態(tài)鋼管（R），低硬狀態(tài)鋼管（DY）。直縫電焊鋼管主要用于輸送水、煤氣等低壓流體和制作結(jié)構(gòu)零件等。電線套管是用易焊接的軟鋼制造的，它是保護電線用的薄壁焊接鋼管。2）螺旋縫鋼管。按照生產(chǎn)方法可以分為單面螺旋縫焊管和雙面螺旋縫焊管兩種。單面螺旋縫焊管用于輸送水等一般用途，雙面螺旋焊管用于輸送石油和天然氣等特殊用途。3）雙層卷焊鋼管。是用優(yōu)質(zhì)冷軋鋼帶經(jīng)雙面鍍銅，縱剪分條、卷制纏繞后在還原氣氛中釬焊而成，它具有高的爆破強度和內(nèi)表面清潔度，有良好的耐疲勞抗震性能。雙層卷焊鋼管適于汽車和冷凍設(shè)備、電熱電器工業(yè)中的剎車管、燃料管、潤滑油管、加熱或冷卻器等。（3）合金鋼管。合金鋼管用于各種鍋爐耐熱管道及過熱器管道等。合金鋼強度高，在同等條件下采用合金鋼管可達到節(jié)省鋼材的目的。耐熱合金鋼管具有強度高、耐熱的優(yōu)點。其規(guī)格范圍為公稱直徑15.0～500.0mm，適應(yīng)溫度范圍為-40～570℃。幾種常用的高溫耐熱合金鋼管的鋼號有12CrMo、15CrMo、Cr2Mo、Cr5Mn等。但合金鋼管的焊接都有特殊的工藝要求，焊后要對焊口部位采取熱處理。（4）鑄鐵管。鑄鐵管分給水鑄鐵管和排水鑄鐵管兩種。其特點是經(jīng)久耐用，抗腐蝕性強、性質(zhì)較脆，多用于耐腐蝕介質(zhì)及給排水工程。鑄鐵管的連接形式分為承插式和法蘭式兩種。雙盤法蘭鑄鐵管的特點是裝拆方便，工業(yè)上常用于輸送硫酸和堿類等介質(zhì)。（5）有色金屬管。有色金屬管通常用外徑×壁厚來表示。1）鉛及鉛合金管。純鉛管也稱為軟鉛管，牌號為Pb2、Pb3等；合金鉛管也稱硬鉛管，常用的牌號為PbSb0.5、PbSb2、PbSb4等。鉛管在化工、醫(yī)藥等方面使用較多，其耐蝕性能強，用于輸送15～65％的硫酸、二氧化硫、60％氫氟酸、濃度小于80％的醋酸，但不能輸送硝酸、次氯酸、高錳酸鉀及鹽酸。鉛管最高工作溫度為200℃，當(dāng)溫度高于140℃時，不宜在壓力下使用。鉛管的機械性能不高，是金屬管材中最重的一種。2）銅及銅合金管。銅管分為紫銅管和黃銅管兩種。銅管的導(dǎo)熱性能良好，多用于