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一建機電教材解讀:1H411011 常用金屬材料的類型及應(yīng)用

更新時間:2015-09-14 09:38:00 來源:|0 瀏覽0收藏0

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摘要   【摘要】環(huán)球網(wǎng)校一級建造師頻道為您提供一級建造師考試必備的復(fù)習(xí)資料和試題,供考生復(fù)習(xí)備考之用,本文為一建機電教材解讀:1H411011 常用金屬材料的類型及應(yīng)用,是考生必須要熟記和掌握的重點內(nèi)容。2015

  【摘要】環(huán)球網(wǎng)校一級建造師頻道為您提供一級建造師考試必備的復(fù)習(xí)資料和試題,供考生復(fù)習(xí)備考之用,本文為一建機電教材解讀:1H411011  常用金屬材料的類型及應(yīng)用,是考生必須要熟記和掌握的重點內(nèi)容。2015年的一級建造師考試將于9月19日至20日舉行,環(huán)球網(wǎng)校在此提醒廣大考生做好復(fù)習(xí)備考。祝廣大考生順利通過一級建造師考試!

  1H410000 機電工程技術(shù)

  機電工程是指按照一定的工藝和方法,將不同規(guī)格、型號、性能、材質(zhì)的設(shè)備、管路、線路等有機組合起來,滿足使用功能要求的工程。設(shè)備是指各類機械設(shè)備、靜置設(shè)備、電氣設(shè)備、自動化控制儀表和智能化設(shè)備等。管路是指按等級使用要求,將各類不同壓力、溫度、材質(zhì)、介質(zhì)、型號、規(guī)格的管道與管件、附件組合形成的系統(tǒng)。線路是指按等級使用要求,將各類不同型號、規(guī)格、材質(zhì)的電線電纜與組件、附件組合形成的系統(tǒng)。機電工程涵蓋的專業(yè)工程技術(shù)很多,涉及的專業(yè)面很廣、學(xué)科跨度大,本章按照考試大綱要求的知識點,對機電工程涉及的有關(guān)機電工程常用材料、常用工程設(shè)備、工程測量技術(shù)、起重技術(shù)、焊接技術(shù)等必須掌握的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)知識做了重要的敘述。對機電工程工業(yè)安裝技術(shù)和建筑安裝技術(shù),從工程實踐出發(fā),結(jié)合有關(guān)施工質(zhì)量控制、安全管理、現(xiàn)行相關(guān)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)及施工質(zhì)量驗收規(guī)范,提出了各專業(yè)工程施工技術(shù)要點和要求。

  1H411000 機電工程常用材料及工程設(shè)備

  機電工程項目是將不同規(guī)格、型號、性能、材質(zhì)的設(shè)備、管路、線路等按照一定的工藝和方法,有機組合起來的項目。因此,正確選擇合格的材料、設(shè)備,是滿足使用功能要求、生產(chǎn)出合格產(chǎn)品的關(guān)鍵。本節(jié)重點是:機電工程項目常用材料;機電工程項目常用工程設(shè)備。

  1H411010 機電工程常用材料

  機電工程常用材料品種、規(guī)格、型號繁多,主要有金屬材料、非金屬材料和電氣線材。在施工時,必須按照設(shè)計文件要求進(jìn)行。本目重點是:常用金屬材料的類型及應(yīng)用;常用非金屬材料的類型及應(yīng)用;常用電氣材料的類型及應(yīng)用。

  1H411011 常用金屬材料的類型及應(yīng)用

  金屬材料分為黑色金屬和有色金屬兩大類。機電工程常用的金屬材料主要是制造各種大型金屬構(gòu)件的用鋼,如建筑、機電、冶金、石化、電力以及鍋爐壓力容器、壓力管道等工程的用鋼。本條主要知識點是:黑色金屬材料的類型及應(yīng)用;有色金屬材料的類型及應(yīng)用。

  一、黑色金屬材料的類型及應(yīng)用

  (一)碳素結(jié)構(gòu)鋼

  1.碳素結(jié)構(gòu)鋼的分級。碳素結(jié)構(gòu)鋼又稱為普碳鋼,在國家標(biāo)準(zhǔn)《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB/工700--2006中,按照碳素結(jié)構(gòu)鋼屈服強度的下限值將其分為四個級別,其鋼號對應(yīng)為Q195,Q215,Q235和Q275,其中Q代表屈服強度,數(shù)字為屈服強度的下限值,數(shù)字后面標(biāo)注的字母A、B、C、D表示鋼材質(zhì)量等級,即硫、磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同,A級鋼中硫、磷含量最高,D級鋼中硫、磷含量最低。

  2.碳素結(jié)構(gòu)鋼的特性及用途

  (1)Q195,Q215,Q235A和Q235B塑性較好,有一定的強度,通常軋制成鋼筋、鋼板、鋼管等;Q235C,Q235D可用于重要的焊接件;Q235和Q275強度較高,通常軋制成型鋼、鋼板作構(gòu)件用。

  (2)碳素結(jié)構(gòu)鋼具有良好的塑性和韌性,易于成型和焊接,常以熱軋態(tài)供貨,一般不再進(jìn)行熱處理,能夠滿足一般工程構(gòu)件的要求,所以使用極為廣泛。

  例如,機電工程中常見的各種型鋼、鋼筋、鋼絲等,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(yù)應(yīng)力錨具等。

  例如,武漢長江大橋是使用碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235制造的。

  (二)低合金結(jié)構(gòu)鋼

  1.低合金結(jié)構(gòu)鋼的分級。低合金結(jié)構(gòu)鋼也稱為低合金高強度鋼,按照國家標(biāo)準(zhǔn)《低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼》GB/T 1591--2008,根據(jù)屈服強度劃分,其共有Q345,Q390、Q420,Q460,Q500,Q550,Q620和Q690八個強度等級。

  2.低合金結(jié)構(gòu)鋼的特性及用途

  (1)低合金結(jié)構(gòu)鋼是在普通鋼中加入微量合金元素,而具有高強度、高韌性、良好的冷成形和焊接性能、低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度和良好的耐蝕性等綜合力學(xué)性能,如,Q345強度比普碳鋼Q235高約20%~30%,耐大氣腐蝕性能高20%~38%,用它制造工程結(jié)構(gòu),重量可減輕20%~30%。

  (2)低合金結(jié)構(gòu)鋼主要適用于橋梁、鋼結(jié)構(gòu)、鍋爐汽包、壓力容器、壓力管道、船舶、車輛、重軌和輕軌等制造,用它來代替碳素結(jié)構(gòu)鋼,可大大減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量,節(jié)省鋼材。

  例如,2008年北京奧運會主會場一國家體育場“鳥巢”鋼結(jié)構(gòu)總重為4.6萬工,最大跨度343m,所用的鋼材就是Q460,屈服強度為460MPa,是由我國自主研發(fā)生產(chǎn)的,這是國內(nèi)在鋼結(jié)構(gòu)上首次使用Q460鋼材,這次使用的鋼板厚度達(dá)到ll0mm。

  例如,某600MW超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。

  (三)鑄鋼和鑄鐵

  1.鑄鋼

  (1)鑄鋼的分類

  鑄鋼分碳素鑄鋼、合金鑄鋼等類型。

  (2)鑄鋼的特性及用途

  將鋼鑄造成形,即能保持鋼的各種優(yōu)異性能,又能直接制造成最終形狀的零件。鑄鋼主要用于制造形狀復(fù)雜,需要一定強度、塑性和韌性的零件。

  例如,軋鋼機機架是軋鋼機組的重要結(jié)構(gòu)件,要求有較好的強度和較好的塑性,以及較好的鑄造性能、焊接性能和加工性能,軋鋼機機架就是選擇碳素鑄鋼制造加工的。

  例如,吊車所用的齒輪有開式小齒輪、大齒輪、過渡齒輪三種不同尺寸的齒輪,一般均采用合金鑄鋼件。

  2.鑄鐵

  (1)鑄鐵的分類

  鑄鐵是碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2.11%的鐵碳合金,含有較多的Si,Mn,S、P等元素。常用鑄鐵有灰鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、特殊性能鑄鐵等。

  (2)鑄鐵的特性及用途

  鑄鐵具有許多優(yōu)良的使用性能和工藝性能,并且生產(chǎn)設(shè)備和工藝簡單,可以用來制造各種機器零件。

  例如,普通罩殼、閥殼等強度要求不高,可采用灰鑄鐵制造;液壓泵殼體強度有較高要求,可采用孕育鑄鐵(經(jīng)孕育處理后的灰鑄鐵);汽車發(fā)動機凸輪軸常用球墨鑄鐵制造。

  (四)特殊性能低合金高強度鋼

  1.特殊性能低合金高強度鋼分類

  特殊性能低合金高強度鋼也稱特殊鋼,是指具有特殊化學(xué)成分、采用特殊工藝生產(chǎn)、具備特殊的組織和性能、能夠滿足特殊需要的鋼類。其中,工程結(jié)構(gòu)用特殊鋼主要包括:耐候鋼、耐熱鋼、耐海水腐蝕鋼、耐磨鋼、表面處理鋼材、汽車沖壓鋼板、石油及天然氣管線鋼、工程機械用鋼與可焊接高強度鋼、鋼筋鋼、低溫用鋼以及鋼軌鋼等。

  2.特殊性能低合金高強度鋼的特性及用途

  例如,在橋梁、建筑、塔架、車輛和其他要求耐候性能好的螺栓連接等鋼結(jié)構(gòu)中使用的耐候鋼,就是在鋼中加入少量的合金元素,如Cu,Cr,Ni,P等,使其在金屬基體表面形成保護(hù)層,提高了鋼材的耐候性能,同時保持鋼材具有良好的焊接性能。

  例如,在加熱爐、鍋爐、燃?xì)廨啓C等高溫裝置中的零件就是使用耐熱鋼,要求在高溫下具有良好的抗蠕變、抗斷裂和抗氧化的能力,以及必要的韌性。

  例如,鋼軌鋼分為輕軌鋼和重軌鋼,輕軌鋼主要用于使用臨時運輸線和中小型起重機軌道,重軌鋼主要用于鐵道、大型起重機軌和吊車軌道。

  例如,車輛履帶、挖掘機鏟斗、破碎機腭板、鐵軌分道叉等使用的就是耐磨鋼,耐磨鋼常用于承受嚴(yán)重磨損和強烈沖擊的零件。

  (五)鋼材的類型及應(yīng)用

  1.型鋼。在機電工程中常用型鋼主要有:圓鋼、方鋼、扁鋼、H型鋼、工字鋼、T型鋼、角鋼、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(shè)有足夠強度的剛性梁。一般每隔3m左右裝設(shè)一層,其大部分采用強度足夠的工字鋼制成。

  2.板材。按其厚度分為厚板、中厚板和薄板。按其軋制方式分為熱軋板和冷軋板兩種,其中冷軋板只有薄板。按其材質(zhì)有普通碳素鋼板、低合金結(jié)構(gòu)鋼板、不銹鋼板、鍍鋅鋼薄板等。

  例如,油罐、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。在機電工程中常用的有普通無縫鋼管、螺旋縫鋼管、焊接鋼管、無縫不銹鋼管、高壓無縫鋼管等,廣泛應(yīng)用在各類管道工程中。

  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。在機電工程中,常用的鋼制品主要有焊材、管件、閥門等。

  二、 皇金屬的類型及應(yīng)用

  通常將鋼鐵以外的金屬及其合金,統(tǒng)稱為有色金屬。有色金屬具有鋼鐵所沒有的許多特殊的力學(xué)和物理性能,為機電工程中不可缺少的材料。

  有色金屬的種類很多,密度大于4.5 g/cm3的金屬稱為重金屬,如銅、鋅、鎳等;密度小于等于4.5 g/cm3的金屬稱為輕金屬,如鋁、鎂、鈦等。

  1.重金屬

  (1)銅及銅合金的特性及應(yīng)用

  工業(yè)純銅密度為8.96g/cm3,具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性以及優(yōu)良的焊接性能,純銅強度不高,硬度較低,塑性好。主要用于作導(dǎo)體、制造抗磁性干擾的儀器和儀表零件,如羅盤、航空儀表等零件。

  在純銅中加入合金元素制成銅合金,除了保持純銅的優(yōu)良特性外,還具有較高的強度,主要品種有黃銅、青銅和白銅,在機電工程中廣泛使用的是銅合金。

  例如,機電設(shè)備冷凝器、散熱器、熱交換器、空調(diào)器等就是使用黃銅制造的,黃銅是以鋅為主要合金元素制成的銅合金。

  (2)鋅及鋅合金的特性及應(yīng)用

  純鋅具有一定的強度和較好的耐腐蝕性,在室溫下較脆,在100~150℃時變軟,超過200℃后又變脆。

  鋅合金的特點是密度大、鑄造性能好,可壓鑄形狀復(fù)雜、薄壁的精密件,如壓鑄儀表、汽車零部件外殼等。鋅合金分為變形鋅合金、鑄造鋅合金和熱鍍鋅合金。

  (3)鎳及鎳合金的特性及應(yīng)用

  純鎳是銀白色的金屬,強度較高,塑性好,導(dǎo)熱性差,電阻大。鎳表面在有機介質(zhì)溶液中會形成鈍化膜保護(hù)層而有極強的耐腐蝕性,特別是耐海水腐蝕能力突出。

  鎳合金是在鎳中加入銅、鉻、鉬等而形成的,耐高溫,耐酸堿腐蝕。鎳合金按其特性和應(yīng)用領(lǐng)域分耐腐蝕鎳合金、耐高溫鎳合金和功能鎳合金等。

  例如,在化工、石油、船舶等領(lǐng)域用作閥門、泵、船舶緊固件、鍋爐熱交換器等。

  2.輕金屬

  (1)鋁及鋁合金的特性及應(yīng)用

  工業(yè)純鋁密度小,熔點低,具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性,僅次于金、銀和銅,塑性

  好,但強度、硬度低,耐磨性差,不適合制作受力的機械零件,可進(jìn)行各種冷、熱加工。工業(yè)純鋁廣泛應(yīng)用于制造硝酸、含硫石油工業(yè)、橡膠硫化和含硫的藥劑等生產(chǎn)所用設(shè)備,如反應(yīng)器、熱交換器、槽車和管件等。

  在鋁中加入銅、錳、硅、鎂、鋅等合金元素制成的鋁合金,由于合金元素的強化作用,可用于制造承受荷載較大的構(gòu)件。鋁合金分為變形鋁合金和鑄造鋁合金。

  例如,油箱、油罐、管道、鉚釘?shù)刃枰獜澢蜎_壓加工的零件就是使用變形鋁合金,變形鋁合金塑性好,易于變形加工。

  (2)鎂及鎂合金的特性及應(yīng)用

  純鎂強度不高,室溫塑性低,耐腐蝕性差,易氧化,可用作還原劑。

  在鎂中加入鋁、錳、鋅等可制成鎂合金,鎂合金可分為變形鎂合金、鑄造鎂合金。許多鎂合金既可做鑄造鎂合金,也可做變形鎂合金。經(jīng)過鍛造和擠壓后,變形鎂合金比相同成分的鑄造鎂合金有更高的強度。

  鎂合金主要優(yōu)點是密度小,強度高,剛度高,抗振能力強,可承受較大沖擊荷載。如,鎂合金彈性變形功效大,吸收能量多,減振性好,飛機的起落架輪轂很多就是采用鎂合金制造,就是發(fā)揮其減振性好這一特性。但鎂合金抗蝕性差,在使用時要采取防護(hù)措施,如氧化處理,涂裝保護(hù)等。

  例如,鎂合金比強度比鋁合金高,使用鎂合金可減輕飛機、發(fā)動機、儀表等重量。目前,國外在汽車上應(yīng)用鎂合金零部件已經(jīng)超過60種,已經(jīng)大批量生產(chǎn)的如儀表盤、輪轂、桌椅框架、變速箱殼、發(fā)動機罩和汽缸蓋等。

  (3)鈦及鈦合金的特性及應(yīng)用

  純鈦的強度低,高熔點,但比強度高,塑性及低溫韌性好,耐腐蝕性好,容易加工成型。純鈦在大氣和海水中有優(yōu)良的耐腐蝕性,在硫酸、鹽酸、硝酸等介質(zhì)中都很穩(wěn)定。隨著鈦的純度降低,強度升高r塑性大大降低。

  在純鈦中加入合金元素對其性能進(jìn)行改善和強化形成鈦合金,其強度、耐熱性、耐腐蝕性高,具有無磁性,聲波和振動的低阻尼特性,生物相容性好,與碳復(fù)合材料的相容性好,具有超導(dǎo)特性、形狀記憶和吸氫特性等優(yōu)異性能,但也存在一些缺點,如熱加工困難,冷加工性能差,切削加工性差,抗磨性差等。

  目前,只有碳纖維增強塑料的比強度高于鈦合金,鈦合金是比強度最高的金屬材料。所以,也被稱為“太空金屬”,這也是鈦合金被廣泛應(yīng)用于航空工業(yè)的主要原因。例如,在飛機發(fā)動機上,鈦合金常用做壓氣機盤、壓氣機葉片、發(fā)動機罩、燃燒室外殼及噴氣管等。

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