1、2013 年造价工程师考试建设工程技术与计量(安装)讲义班次介绍:1.教材各章的详细讲解，重要考点辅之以典型的例题分析，使学员对教材的内容有一个全面系统的把握；2.各章节配有课堂练习，帮助学员强化各章所学知识；3.模拟试题，帮助学员检测精讲班的学习效果；教学目标：系统化教材，熟悉整体知识点的分布与构成；课时安排:20 小时, 18 小时课程讲解+2 套模拟题讲解；第一章 安装工程材料第一节 工程材料一、工程材料及其分类工程材料有各种不同的分类方法。一般都将工程材料按化学成分分为金属材料、非金属材料、高分子材料和复合材料四大类。（一）金属材料金属材料是最重要的工程材料，包括金属和以金属为基的合金
2、。工业上把金属和其合金分为两大部分：1黑色金属材料铁和以铁为基的合金（钢、铸铁和铁合金） 。2有色金属材料黑色金属以外的所有金属及其合金。应用最广的是黑色金属。以铁为基的合金材料占整个结构材料和工具材料的 90.0%以上。黑色金属材料的工程性能比较优越，价格也较便宜，是最重要的工程金属材料。有色金属按照性能和特点可分为：轻金属、易熔金属、难熔金属、贵金属、稀土金属和碱土金属。它们是重要的有特殊用途的材料。（二）非金属材料非金属材料也是重要的工程材料。它包括耐火材料、耐火隔热材料、耐蚀（酸）非金属材料和陶瓷材料等。21耐火材料2耐火隔热材料3耐蚀（酸）非金属材料4陶瓷材料（三）高分子材料高分子材
3、料为有机合成材料，也称聚合物。它具有较高的强度、良好的塑性、较强的耐腐蚀性能，很好的绝缘性和重量轻等优良性能，在工程上是发展最快的一类新型结构材料。高分子材料种类很多，工程上通常根据机械性能和使用状态将其分为三大类：塑料、橡胶、合成纤维。（四）复合材料复合材料就是用两种或两种以上不同材料组合的材料，其性能是其它单质材料所不具备的。复合材料可以由各种不同种类的材料复合组成。它在强度、刚度和耐蚀性方面比单纯的金属、陶瓷和聚合物都优越，是特殊的工程材料，具有广阔的发展前景。二、常用工程材料（一）金属材料1黑色金属黑色金属一般是指钢铁材料，钢铁材料是工业中应用最广、用量最多的金属材料，它们是以铁为基的
4、合金。含碳量小于 2.11%（重量）的合金称为钢；而含碳量大于 2.11%（重量）的合金称为生铁。工程实际中用的钢和铸铁除含铁、碳以外，还含有其它元素，其中一类是杂质元素，如硫、磷、氢等，另一类是根据使用性能和工艺性能的需要，有意加入的合金元素，常见有铬、镍、锰和钛等，铁碳合金中加入上述元素就成了合金钢或合金铸铁。（1）钢及其合金的分类和牌号表示方法钢中主要化学元素为铁，另外还含有少量的碳、硅、锰、硫、磷、氧和氮等，这些少量元素对钢材性质影响很大。钢中碳的含量对钢的性质有决定性影响，含碳量低，钢的强度较低，但塑性大，延伸率和冲击韧性高，钢质较软，易于冷加工、切削和焊接；含碳量高，钢的强度高、塑
5、性小、硬度大、性脆和不易加工。硫、磷为钢中有害元素，含量稍多会严重影响钢的塑性和韧性，磷使钢显著产生冷脆性，硫则产生热脆性。硅、锰为有益元素，它们能使钢材强度、硬度提高，而塑性、韧性不显著降低。钢的力学性能（如抗拉强度、屈服强度、伸长率、冲击韧度和硬度等）决定于钢的成分和金相3 页组织。钢的成分一定时，其金相组织主要决定于钢的热处理，如退火、正火、淬火加回火等，其中淬火加回火的影响最大。例题 1：钢的成分确定后，其力学性能主要取决于（ ） 。A钢的冲击韧性 B碳的含量C有害元素含量 D钢的金相组织答案：D钢的金相组织例题 2：能够使钢材的强度、硬度提高，而塑性、韧性不显著降低的化学元素为（ ）
6、 。A.碳 B.硅 C.磷 D.硫答案：B.硅1）钢的分类。我国钢的分类标准（GB/T133041991）是参照国际标准 ISO4948/1 和 ISO4948/2钢分类而制订的。为了便于选用，钢的一般分类如图 1.1.1 所示。4图 1.1.1 钢的分类图2）钢牌号的表示方法。按照国家标准钢铁产品牌号表示方法 （GB/T2212000）中规定，我国钢铁产品牌号采用汉语拼音字母、化学符号和阿拉伯数字相结合的表示方法，即： 牌号中化学元素采用国际化学元素表示。 产品名称、用途、特性和工艺方法等，通常采用代表该产品汉字的汉语拼音的缩写字母表示。 钢铁产品中的主要化学元素含量（）采用阿拉伯数字表示。
7、碳素结构钢牌号由代表屈服点的字母“Q” 、屈服点等级、质量等级和脱氧程度等四部分按顺序组成。屈服点数值共分为 Q195、Q215、Q235、Q255 和 Q275N/mm2五种；质量等级以硫、磷杂质含量多少，分别用 A、B、C、D 符号表示，脱氧程度如上所述，Z 和 TZ 在表示钢的牌号时可以省略。如5 页Q235AF 表示屈服点为 235N/mm2、质量等级为 A 的沸腾钢。 优质碳素钢的牌号以两位数字表示，数字代表含碳量的百分之几（以 0.01%为单位） ，如钢号为20，表示平均含碳量为 0.20%的优质碳素钢；钢号为 45，表示平均含碳量为 0.45%的优质碳素钢。低合金高强度结构钢原名
8、为普通低合金钢。低合金高强度结构钢以屈服点等级为主，划分成五个牌号，其表示方法如下：屈服点等级加质量等级。屈服点等级：Q295、Q345、Q390、Q420 和Q460。质量等级：E、D、C、B、A。由于合金元素的强化作用，使低合金结构钢不但具有较高的强度，且具有较好的塑性、韧性和可焊性。低合金高强度结构钢主要用于焊接结构，其制造工艺主要是冷、热压力加工和焊接。合金结构钢的牌号按下列规则编制。用两位阿拉伯数字数字表示平均含碳量（以万分之几计） ，放在牌号头部。合金元素含量为 1.50%2.49%、2.50%3.49%、3.50%4.49%、4.50%5.49%、 时，相应地注为 2、3、4、5
9、。平均合金含量1.5%者，在牌号中只标出元素符号，不注其含量。如30CrMnSi 表示碳、铬、锰、硅平均含量分别为 0.30%、0.95%、0.85%、1.05%的合金结构钢。高级优质合金结构钢，在牌号尾部加符号“A”表示，如“30CrMnSiA” ；特级优质合金结构钢，在牌号尾部加符号“E”表示，如“30CrMnSiE”3）工程中常用钢及其合金的性能和特点。 碳素结构钢。碳素结构钢包括普通碳素结构钢（GB/T7001988）和优质碳素结构钢（GB/T6991999） 。碳素结构钢生产工艺简单，有良好工艺性能（如焊接性能、压力加工性能等） 、必要的韧性、良好的塑性以及价廉和易于大量供应，通常在
10、热轧后使用。在桥梁、建筑、船舶上获得了极广泛的应用。某些不太重要、要求韧性不高的机械零件也广泛选用。 优质碳素结构钢。与普通碳素结构钢相比，优质碳素结构钢塑性和韧性较高。并可通过热处理强化，多用于较重要的零件，是广泛应用的机械制造用钢。根据含碳量的不同，优质碳素钢分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。 低合金高强度结构钢。低合金高强度结构钢比碳素结构钢具有较高的韧性，同时有良好的焊接性能、冷热压力加工性能和耐蚀性，部分钢种还具有较低的脆性转变温度。 合金结构钢。合金结构钢是在优质碳素结构钢的基础上加入适量的一种或数种合金元素而形成的，它的综合力学性能优于优质碳素结构钢。合金结构钢是合金钢中用量最多的一类
11、钢，广泛用于制造各种要求韧性高的重要机械零件和构件。 不锈耐酸钢。不锈耐酸钢简称不锈钢。它是指在空气、水、酸、碱、盐及其溶液和其他腐蚀6介质中具有高稳定性的钢种。a 铁素体型不锈钢。铬是铁素体型不锈钢中的主要合金元素，通常含铬量的质量分数大于或等于13.00%，不含镍。某些钢种还添加有铝、钛和硫等。高铬钢（17.0%30.0%Cr）有良好的抗高温氧化能力，在氧化性酸溶液，如硝酸溶液中，有良好的耐蚀性，故其在硝酸和氮肥工业中广泛使用。高铬铁素体不锈钢的缺点是钢的缺口敏感性和脆性转变温度较高，钢在加热后对晶间腐蚀也较为敏感。如 0Crl3 不锈钢在弱腐蚀介质中，如淡水中，有良好的耐蚀性。b 马氏体
12、型不锈钢。铬是钢中的主要合金元素，钢在淬火回火状态使用，有较高的强度、硬度和耐磨性。通常用在弱腐蚀性介质，如海水、淡水和水蒸气等中，使用温度小于或等于 580、通常作为受力较大的零件和工具的制作材料，由于此钢焊接性能不好，故一般不用作焊接件。c 奥氏体型不锈钢。钢中主要合金元素为铬和镍，其次是钛、铌、钼、氮和锰等。此钢具有奥氏体组织，这类钢具有高的韧性、低的脆性转变温度、良好的耐蚀性和高温强度、较好的抗氧化性以及良好的压力加工和焊接性能。但是这类钢的屈服强度低，且不能采用热处理方法强化，而只能进行冷变形强化。d 铁素体奥氏体型不锈钢。这类钢是在奥氏体不锈钢基础上，添加更多的铬、钼和硅等有利于形
13、成铁素体的元素，或降低钢的含碳量而获得的。其屈服强度约为奥氏体型不锈钢的两倍，可焊性良好，韧性较高，应力腐蚀、晶间腐蚀及焊接时的热裂倾向均小于奥氏体型不锈钢。e 沉淀硬化型不锈钢。这类钢的突出优点是经沉淀硬化热处理以后具有高的强度，耐蚀性优于铁素体型不锈钢。它主要用于制造高强度和耐蚀的容器、结构和零件，也可用作高温零件，如汽轮机零件。 铸钢。铸钢具有较高的强度、塑性和韧性，可以铸成各种形状、尺寸和质量的铸钢件。某些冷、热变形性能差或难切削加工的钢，则能由铸造成型。 a 碳素钢铸钢。牌号有两种表示方法，也即是以强度表示的铸钢牌号和以化学成分表示的铸钢牌号。以强度表示的是碳素钢铸钢牌号，即在 ZG
14、 后面加两组力学性能数字，第一组数字表示该钢的屈服强度最低值（MPa） ，第二组数字表示该钢的抗拉强度最低值（MPa） ，例如 ZG200-400。以化学成分表示的是合金钢铸钢牌号，即在 ZG 后面依次加上表示铸钢的名义万分含碳量及合金元素的名义百分含量，例如 ZG15Cr1Mo1V。b 低合金钢铸钢。根据 JB/T64021992 低合金钢铸钢牌号表示方法，以化学成分表示低合金钢铸钢牌号，即在 ZG 后面依次加上表示铸钢的名义万分含碳量及合金元素的名义百分含量，例如ZG35CrMnSi。7 页例题 1：某钢材不但具有较高的强度，且具有较好的塑性、韧性和可焊性，多用于焊接结构，其制造工艺主要是
15、冷、热压力加工和焊接，此种钢为( )。P5A碳素结构钢 B优质碳素结构钢C低合金高强度结构钢 D合金结构钢答案：C解析：这道题的考点是工程中常用钢及其合金的性能和特点。低合金高强度结构钢比碳素结构钢具有较高的韧性，同时有良好的焊接性能、冷热压力加工性能和耐蚀性，部分钢种还具有较低的脆性转变温度。另外从名称上就可以看出其具有较高的强度。例题 2：具有高的韧性、低的脆性转变温度、良好的耐蚀性及良好的加工和焊接性能，但其屈服强度低、不能采用热处理方法进行强化的不锈钢为( )。A.铁素体型不锈钢 B.奥氏体型不锈钢C.马氏体型不锈钢 D.铁素体奥氏体型不锈钢答案：B.奥氏体型不锈钢例题 3：与奥氏体不
16、锈钢相比，铁素体一奥氏体不锈钢的主要性能为（ ） 。A.韧性较低 B.屈服强度较高 C.可焊性较差 D.应力腐蚀较大答案：B屈服强度较高例题 4：与马氏体型不锈钢相比，奥氏体型不锈钢的特点为( )。P6A具有较高的硬度和耐磨性 B屈服强度较高C可采用热处理方法提高强度 8D具有良好的焊接性能答案：D解析：这道题的考点是工程中常用钢及其合金的性能和特点，具体考的是几种常用的不锈钢的特性。马氏体型不锈钢特性为：铬是钢中的主要合金元素，钢在淬火回火状态使用，有较高的强度、硬度和耐磨性。通常用在弱腐蚀性介质，如海水、淡水和水蒸气等中，使用温度小于或等于 580、通常作为受力较大的零件和工具的制作材料，
17、由于此钢焊接性能不好，故一般不用作焊接件。奥氏体型不锈钢特性为：钢中主要合金元素为铬和镍，其次是钛、铌、钼、氮和锰等。此钢具有奥氏体组织，这类钢具有高的韧性、低的脆性转变温度、良好的耐蚀性和高温强度、较好的抗氧化性以及良好的压力加工和焊接性能。但是这类钢的屈服强度低，且不能采用热处理方法强化，而只能进行冷变形强化。因此具有良好的焊接性能是奥氏体型不锈钢具有，而马氏体型不锈钢不具有的特性。（2）铸铁的分类和牌号表示方法铸铁是碳含量大于 2.11%的铁碳含金，并且还含有较多量的硅、锰、硫和磷等元素。它具有生产设备和工艺简单、价格便宜等优点。某些承受冲击不大的重要零件，如小型柴油机的曲轴，多用球墨铸
18、铁制造。其原因是铸铁价廉，切削性能和铸造性能优良，有利于节约材料，减少机械加工工时，且有必要的强度和某些优良性能，如高的耐磨性、吸震性和低的缺口敏感性等。1）铸铁的分类。铸铁是铁碳合金的一种，与钢相比，其成分特点是碳、硅含量高，杂质含量也较高。但是，杂质在钢和铸铁中的作用完全不同，如磷在耐磨磷铸铁中是提高其耐磨性的主要合金元素，锰、硅都是铸铁中的重要元素，唯一有害的元素是硫，铸铁的组织特点是含有石墨，组织的其余部分相当于碳的质量分数小于 0.80%钢的组织。故称铸铁的组织为石墨加钢的基体。铸铁的韧性和塑性，主要决定于石墨的数量、形状、大小和分布，其中石墨形状的影响最大。铸铁的其他性能也于石墨密
19、切相关。基体组织是影响铸铁硬度、抗压强度和耐磨性的主要因素。按照石墨的形状特征，铸铁可分为灰口铸铁（石墨成片状） 、球墨铸铁（石墨成球状）和可锻铸铁（石墨成团絮状）三大类。2）铸铁牌号的表示方法3）工程中常用铸铁的性能和特点 灰口铸铁。灰口铸铁的组织由石墨和基体两部分组成。基体可以是铁素体，珠光体或铁素体加珠光体，相当于钢的组织。因此铸铁的组织可以看成是钢基体上分布着石墨。9 页 球墨铸铁。球墨铸铁的抗拉强度远远超过灰口铸铁，而与钢相当。因此对于承受静载的零件，使用球墨铸铁比铸钢还节省材料，而且重量更轻。不同基体的球墨铸铁，性能差别很大，球墨铸铁具有较好的疲劳强度，实验表明，球墨铸铁的扭转疲劳
20、强度甚至超过 45#钢。在实际应用中，大多数承受动载的零件是带孔或带台肩的，因此用球墨铸铁来代替钢制造某些重要零件，如曲轴、连杆和凸轮轴等。 蠕墨铸铁。蠕墨铸铁是近十几年来发展起来的一种新型高强铸铁材料。它的强度接近于球墨铸铁，并具有一定的韧性和较高的耐磨性；同时又有灰口铸铁良好的铸造性能和导热性。蠕墨铸铁是在一定成分的铁水中加入适量的蠕化剂经处理而炼成的。 可锻铸铁。可锻铸铁是由白口铸铁通过退火处理得到的一种高强铸铁。它有较高的强度、塑性和冲击韧性，可以部分代替碳钢。 耐磨铸铁。在铸铁中加入某些合金元素而得到。 耐热铸铁。耐热铸铁是在高温下工作的铸件，如炉底板、换热器、坩埚、热处理炉内的运输
21、链条等。 耐蚀铸铁。常用耐蚀铸铁有高硅、高硅钼、高铝和高铬等耐蚀铸铁。例题 1：杂质在铸铁中的作用完全不同，能提高铸铁耐磨性的主要元素为( )。P7A硫 B磷C镍 D铝答案：B解析：这道题的考点是铸铁的成分特点。铸铁是铁碳合金的一种，与钢相比，其成分特点是碳、硅含量高，杂质含量也较高。但是，杂质在钢和铸铁中的作用完全不同，如磷在耐磨磷铸铁中是提高其耐磨性的主要合金元素，锰、硅都是铸铁中的重要元素，唯一有害的元素是硫。2. 有色金属1）铝及其合金。铝及其合金在采用各种强化手段后，铝合金可以达到与低合金高强钢相近的强度，因此比强度要比一般高强钢高得多。纯铝材料按纯度可分为三类。有高纯铝，工业高纯铝
22、和工业纯铝。按照制造工艺，铝合金还可分为变形（加工）铝合金和铸造铝合金两类。变形铝合金包括防锈10铝合金、硬铝合金、超硬铝合金及锻铝合金等。铸造铝合金（ZL）分为 Al-Si 铸造铝合金、Al-Cu 铸造铝合金、Al-Mg 铸造铝合金和 Al-Zn 铸造铝合金。2）铜及其合金。纯铜呈紫红色，常称紫铜，主要用于制作电导体及配制合金。根据杂质含量的不同，工业纯铜分为四种 T1、T2、T3、T4。编号越大，纯度越低。纯铜的强度低，不宜用作结构材料。在铜中加入合金元素后，可获得较高的强度，同时保持纯铜的某些优良性能。一般铜合金分黄铜、青铜和白铜三大类。3）镍及其合金。镍及镍合金是化学、石油、有色金属冶
23、炼、高温、高压、高浓度或混有不纯物等各种苛刻腐蚀环境的比较理想的金属材料。镍力学性能良好，尤其塑、韧性优良，能适应多种腐蚀环境。4）钛及其合金。钛具有较好的低温性能，可做低温材料，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。5）铅及其合金。硬铅的密度比铅高，可作为结构材料，在化工防腐蚀设备中被广泛应用，但硬铅的耐腐蚀性比纯铅略有降低。铅在大气、淡水、海水中很稳定，铅对硫酸、磷酸、亚硫酸、铬酸和氢氟酸等则有良好的耐蚀性。6）镁及其合金。镁及其合金的主要特性是密度小、化学活性强、强度低。纯镁强度低，不能用于结构材料，主要用镁合金。镁合
24、金的比强度和比刚度可以与合金结构钢相媲美，故镁合金是航空工业的重要结构材料，它能承受较大的冲击、振动荷载，并有良好的机械加工性能和抛光性能。其缺点是耐蚀性较差、缺口敏感性大及熔铸工艺复杂。例题 在石油、化工、有色金属冶炼工业中，常用于高温、高压、高浓度或混有不纯物等各种苛刻腐蚀环境的比较理想的金属材料为（ ） 。A.铝及铝合金 B铜及铜合金 C镍及镍合金 D.镁及镁合金答案：C镍及镍合金（二）非金属材料非金属材料也是重要的工程材料。它包括耐火材料、耐火隔热材料、耐蚀（酸）非金属材料和11 页陶瓷材料等。1耐火材料（1）耐火材料的主要性能指标和分类：1）耐火材料的主要性能指标。 耐火度。耐火度是
25、耐火材料受热后软化到一定程度的温度。 荷重软化温度。 高温化学稳定性。高温化学稳定性是耐火材料抗炉气和炉料腐蚀的能力； 抵抗温度变化的能力越好，则耐火材料在经受温度急剧变化时越不易损坏； 抗压强度要好； 密度和比热容 热导率要小，隔热性能要好，电绝缘性能要好。2）耐火材料的分类 耐火砌体材料。按材质高低，分为普通耐火材料和特种耐火材料；按材料密度分为重质耐火材料和轻质耐火材料；按耐火材料的主要化学成分分为粘土砖、高铝砖、硅砖、氧化铝砖、石墨和碳制品以及碳化硅制品等。 耐火水泥及混凝土。低钙铝酸盐耐火水泥是用优质铝钒土和石灰石，按一定比例配合经烧结、磨细制成。耐火混凝土具有施工简便、价廉和炉衬整
26、体密封性强等优点，但强度较低。按照胶结料的不同，耐火混凝土分为水硬性耐火混凝土、火硬性耐火混凝土和气硬性耐火混凝土；按照密度的高低，可分为重质耐火混凝土和轻质耐火混凝土两类。2耐火隔热材料耐火隔热材料，又称为耐热保温材料。它是各种工业用炉（冶炼炉、加热炉、锅炉炉膛）的重要筑炉材料。常用的隔热材料有硅藻土、蛭石、玻璃纤维（又称矿渣棉） 、石棉，以及它们的制品如板、管、砖等。小 结1. 了解工程材料按化学成分的分类，各大类工程材料所包含的材料种类。2. 掌握钢的力学性能的决定因素。3. 掌握钢牌号的表示方法的原则，及几种常用钢的牌号表示方法。124. 了解钢的分类及工程中常用钢的性能、用途。5.
27、熟悉常用有色金属的性能与用途。6. 掌握非金属的种类、性能与用途。二、常用工程材料（二）非金属材料3耐蚀（酸）非金属材料（1）铸石。铸石是以辉绿岩、玄武岩、页岩等天然岩石为主要原料，经熔化、浇注、结晶、退火而成的一种硅酸盐结晶材料。铸石具有极优良的耐磨与耐化学腐蚀性、绝缘性及较高的抗压性能。其耐磨性能比钢铁高十几倍至几十倍。（2）石墨。石墨按照来源不同可分为天然石墨和人造石墨。它不仅具有高度的化学稳定性，还具有极高的导热性能。石墨材料具有高熔点（3700） ，在高温下有高的机械强度。当温度增加时，石墨的强度随之提高。石墨在 3000以下具有还原性，并且在中性介质中有很好的热稳定性。在急剧改变温
28、度的条件下，石墨比其他结构材料都稳定，不会炸裂破坏，石墨的导热系数比碳钢大 2 倍多，所以，石墨材料常用来制造传热设备。石墨具有良好的化学稳定性。除了强氧化性的酸（如硝酸、铬酸、发烟硫酸和卤素）之外，在所有的化学介质中都很稳定，甚至在熔融的碱中也很稳定。（3）玻璃。按形成玻璃的氧化物可分为硅酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、硼酸盐玻璃和铝酸盐玻璃等，其中硅酸盐玻璃是应用最为广泛的玻璃品种。 （4）天然耐蚀石料。天然耐蚀石料的组成含二氧化硅的质量分数大于 55.0%，且其含量越高耐酸性能越好。含氧化镁、氧化钙的质量分数在 50.0%以上的石料，有较好的或好的耐碱性能，但不耐酸侵蚀。而某些耐酸石料含二氧化硅虽
29、然很高，由于结构致密也能耐碱侵蚀。（5）水玻璃型耐酸水泥。水玻璃型耐酸水泥具有能抗大多数无机酸和有机酸腐蚀的能力，但不耐碱。4陶瓷材料陶瓷材料属于硅酸盐材料。目前陶瓷的应用已渗透到各类工业、各种工程和各个技术领域。陶瓷材料有着许多区别于其它材料的物理化学性能。比如高温化学稳定性、超硬的特点和极好的耐腐蚀性能。13 页（1）陶瓷材料的分类工程陶瓷材料的分类见教材图 1.1.2。它们可用于制造某些工业构件、零件和工具。陶瓷的种类很多，但缺乏统一的分类方法，陶瓷一般分为普通陶瓷和新型陶瓷两大类。（2）常用的陶瓷材料在工程中常用的陶瓷有电器绝缘陶瓷、化工陶瓷、结构陶瓷和耐酸陶瓷等。例题 1：在熔融的碱
30、液中仍具有良好化学稳定性的非金属材料为 ( ) 。A. 铸石 B. 玻璃 C. 石墨D. 水玻璃型耐蚀石料答案：C解析：石墨具有良好的化学稳定性。除了强氧化性的酸（如硝酸、铬酸、发烟硫酸和卤素）之外，在所有的化学介质中都很稳定，甚至在熔融的碱中也很稳定。例题 2：在工程材料分类中，铸石属于( )。A.耐火材料 B.耐火隔热材料 C.耐蚀非金属材料 D.陶瓷材料答案：C.耐蚀非金属材料例题 3：耐火材料的主要性能指标有（） 。A. 高温化学稳定性 B. 抵抗温度变化的能力要好 C. 抗压强度要好 D. 密度和比热容要大答案：A. 高温化学稳定性 B. 抵抗温度变化的能力越好 C. 抗压强度要好1
31、4（三）高分子材料1高分子材料的基本概念高分子材料具有较高的强度、良好的塑性、较强的耐腐蚀性能，很好的绝缘性和重量轻等优良性能，在工程上是发展最快的一类新型结构材料。高分子材料一般分天然和人工合成两大类。天然高分子材料有蚕丝、羊毛、纤维素和橡胶以及存在于生物组织中的淀粉和蛋白质等。工程上的高分子材料主要是人工合成的各种有机材料。通常根据机械性能和使用状态将其分为塑料、橡胶和合成纤维三大类。人工合成的高分子材料，就是把低分子材料（单体）聚合起来所形成的。其聚合过程称为聚合反应。最常用的聚合反应有加成聚合反应（简称加聚反应）和缩合聚合反应（简称缩聚反应）两种。2高分子材料的基本性能及特点高分子材料
32、的基本性能及特点是质轻，比强度高，有良好的韧性，减摩、耐磨性好，电绝缘性好，耐蚀性。化学稳定性好， 导热系数小，易老化，易燃，耐热性好，刚度小。3工程中常用高分子材料（1）塑料制品。1）塑料的组成。常用的塑料制品都是以合成树脂为基本材料，再按一定比例加入填充料、增塑剂、着色剂和稳定剂等材料，经混炼、塑化，并在一定压力和温度下制成的。另外熟悉各组成在塑料中所起的作用。2）工程中常用塑料制品。 热塑性塑料。a 低密度聚乙烯（LDPE）b 高密度聚乙烯（HDPE）c 聚丙烯（PP）d 聚氯乙烯（PVC）e 聚四氟乙烯（PTFE，F-4）f 聚苯乙烯（PS）g ABSh 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）
33、热固性塑料a 酚醛模塑料（PF）15 页b 酚醛玻璃纤维增强塑料c 环氧树脂（EP）d 呋喃树脂e 不饱和聚酯树脂了解以上各种塑料的主要特性。（2）橡胶1）天然橡胶（NR）2）丁基橡胶（IIR）3）氯丁橡胶（CR）4）氟硅橡胶（MFQ）了解以上各种橡胶的主要特性。（3）合成纤维合成纤维具有强度高、密度小、耐磨和不霉不腐等特点，广泛用于制作衣料。在工农业生产、交通运输及国防建设上也发挥了很大作用。例题 1：在高分子材料的特性中，比较突出的性能为（ ） 。A比强度低 B导热系数大C减摩、耐磨性好 D不易老化答案：C减摩、耐磨性好（四）复合材料1 复合材料组成、分类和特点复合材料中至少包括基体相和增
34、强相两大类。基体相起粘结、保护增强相并把外加荷载造成的应力传递到增强相上去的作用，基体相可以由金属、树脂和陶瓷等构成，在承载中，基体相承受应力作用的比例不大；增强相是主要承载相，并起着提高强度（或韧性）的作用，增强相的形态各异，有纤维状、细粒状和片状等。按基体材料类型可分为：有机材料基、无机非金属材料基和金属基复合材料三大类，如下图所16示。与普通材料相比，复合材料具有许多特性，可改善或克服单一材料的弱点，充分发挥它们的优点，并赋予材料新的性能；可按照构件的结构和受力要求，给出预定的分布、合理的配套性能，进行材料的最佳设计等。具体表现在：（1）高比强度和高比模量。（2）耐疲劳性高。（3）抗断裂
35、能力强。17 页（4）减振性能好。（5）高温性能好，抗蠕变能力强。（6）耐腐蚀性好。（7）复合材料还具有较优良的减摩性、耐磨性、自润滑性和耐蚀性等特点，而且复合材料构件制造工艺简单，表现出良好的工艺性能，适合整体成型。2复合材料增强体（1）纤维增强体。（2）颗粒增强体。（3）片状增强体。3复合材料基体（1）树脂基体。树脂基复合材料是复合材料中最主要的一类，通常称为增强塑料。（2）金属基体。金属基复合材料主要有三类：颗粒增强、短纤维或晶须增强、连续纤维或薄片增强。多种金属及其合金可用作基体材料。（3）陶瓷基体。制作陶瓷基复合材料的主要目的是增加韧性。适用陶瓷基复合材料的基体材料主要有氧化物陶瓷基
36、体（氧化铝陶瓷基体和氧化锆陶瓷基体等） 。非氧化物陶瓷基体（氮化硅陶瓷基体、氮化铝陶瓷基体、碳化硅陶瓷基体及石英玻璃）4复合材料应用（1）用玻璃纤维增强塑料得到的复合材料，俗称玻璃钢。（2）碳纤维增强酚醛树脂、聚四氟乙烯复合材料， （3）石墨纤维增强铝基复合材料， （4）合金纤维增强的镍基合金（5）颗粒增强的铝基复合材料（6）塑料钢复合材料（7）塑料青铜钢背三层复合材料（8）塑料铝合金。 第二节 安装工程常用材料一、型材、板材、管材和线材（一）型材18普通型钢可分为冷轧和热轧两种，其中热轧最为常用。型材按其断面形状分为圆钢、方钢、六角钢、角钢、槽钢、工字钢和扁钢等。型材的规格以反映其断面形状的
37、主要轮廓尺寸来表示；圆钢的规格以其直径（mm）来表示；六角钢的规格以其对边距离（mm）来表示；工字钢和槽钢的规格以其高腿宽腰厚（mm）来表示；扁钢的规格以厚度宽度（mm）来表示。热轧型钢的标记方式通常为：型钢规格型钢标准号型钢名称 原材牌号原材标准号（二）板材1钢板2铝板3塑料复合钢板（三）管材1金属钢管（1）无缝钢管。无缝钢管可以用普通碳素钢、普通低合金钢、优质碳素结构钢、优质合金结构钢和不锈钢制成。无缝钢管是用一定尺寸的钢坯经过穿孔机、热轧或冷拔等工序制成的中空而横截面封闭的无焊接缝的钢管。一般无缝钢管主要适用于高压供热系统和高层建筑的冷、热水管和蒸汽管道以及各种机械零件的坯料，一般在 0
38、.6MPa 气压以上的管路都应采用无缝钢管。由于用途的不同，所以管子所承受的压力也不同，要求管壁的厚度差别很大。因此，无缝钢管的规格是用外径壁厚来表示。除一般无缝钢管外，还有专用无缝钢管，主要有锅炉用无缝钢管、锅炉用高压无缝钢管、地质钻探用无缝钢管、石油裂化用钢管和不锈耐酸无缝钢管等。锅炉及过热器用无缝钢管的外径和壁厚尺寸应符合 GB30871982 低压锅炉用无缝钢管的规定。如用 10 或 20 优质碳素结构钢制造的无缝钢管，工作温度450，工作压力小于或等于 2.5MPa，多用于过热蒸汽和高温高压热水管。热轧无缝钢管通常长度为 3.012.0m，冷拔无缝钢管通常长度为3.010.0m。锅炉
39、用高压无缝钢管是用优质碳素钢和合金钢制造，质量比一般锅炉用无缝钢管好，可以耐高压和超高压。用于制造锅炉设备与高压超高压管道，用来输送高温、高压汽、水等介质或高温高压含氢介质。19 页（2）焊接钢管。焊接钢管（黑铁管） ，将焊接钢管镀锌后则称为镀锌钢管（白铁管） 。按焊缝的形状可分为直缝钢管、螺旋缝钢管和双层卷焊钢管；按其用途不同又可分为水、煤气输送钢管；按壁厚分薄壁管和加厚管等。镀锌管能防锈蚀保护水质，常用于热水供应系统。镀锌钢管的每米重量（钢的密度为 7.85g/cm3）按下式计算：W=C0.02466（D-S）S （1.2.1）式中： W镀锌钢管的每米重量(kg/m） ；C镀锌钢管比黑管增
40、加的重量因数，取 1.031.06；D黑管的外径（mm） ；S黑管的壁厚（mm） 。 1）直缝电焊钢管主要用于输送水、煤气等低压流体和制作结构零件等。电线套管是用易焊接的软钢制造的，它是保护电线用的薄壁焊接钢管。2）螺旋缝钢管。螺旋缝钢管按照生产方法可以分为单面螺旋缝焊管和双面螺旋缝焊管两种。单面螺旋缝焊管用于输送水等一般用途，双面螺旋焊管用于输送石油和天然气等特殊用途。（3）合金钢管。合金钢具有高强度性，在同等条件下采用合金钢管可达到节省钢材的目的。（4）铸铁管。铸铁管分给水铸铁管和排水铸铁管两种。其特点是经久耐用，抗腐蚀性强、性质较脆，多用于耐腐蚀介质及给排水工程。铸铁管的连接形式分为承插
41、式和法兰式两种。给水承插铸铁管分为高压管（P1.0MPa） 、普压管（P0.75MPa）和低压管（P0.45MPa） ，排水承插铸铁管，适用于污水的排放，一般都是自流式，不承受压力。双盘法兰铸铁管的特点是装拆方便，工业上常用于输送硫酸和碱类等介质。（5）有色金属管1）铅及铅合金管。铅管分为纯铅管和合金铅管两种，纯铅管也称为软铅管， 铅管的规格通常是用内径壁厚来表示。 2）铜及铜合金。铜管分为紫铜管和黄铜管两种。铜管的制造方法分为拉制和挤制两种。铜管的导热性能良好，适用工作温度在 250以下，多用于制造换热器、压缩机输油管、低温管道、自控仪表以及保温拌热管和氧气管道等。3）铝及铝合金管。铝管多用
42、于耐腐蚀性介质管道，食品卫生管道及有特殊要求的管道。铝管输送的介质操作温度在 200以下，当温度高于 160时，不宜在压力下使用。铝管分为纯铝管 L2、L6和防锈铝合金管 LF2、LF6。铝管的特点是重量轻，不生锈，但机械强度较差，不能承受较高的压力，铝管是用工业纯铝或铝合金经过拉制或挤压制造而成的，用于输送浓硝酸、醋酸、脂肪酸、过氧化氢等液体及硫化氢、二氧化碳气体。它不耐碱及含氯离子的化合物，如盐水和盐酸等介质。204）钛及钛合金管。钛管具有重量轻、强度高、耐腐蚀性强和耐低温等特点，常被用于其它管材无法胜任的工艺部位。常用于输送强酸、强碱及其它材质管道不能输送的介质。钛管虽然具有很多优点，但
43、因价格昂贵，焊接难度很大，所以还没有广泛被采用。2非金属管材（1）混凝土管。混凝土管有预应力钢筋混凝土管和自应力钢筋混凝土管两种。主要用于输水管道，管道连接采取承插接口，用圆形截面橡胶圈密封。（2）陶瓷管。陶瓷管分普通陶瓷管和耐酸陶瓷管两种。一般都是承插接口。普通陶瓷管多用于建筑工程室外排水管道。（3）玻璃管。玻璃管具有表面光滑，不易挂料，输送流体时阻力小，耐磨且价低，并具有保持产品高纯度和便于观察生产过程等特点。用于输送除氢氟酸、氟硅酸、热磷酸和热浓碱以外的一切腐蚀性介质和有机溶剂。（4）石墨管。石墨管热稳定性好，能导热、线膨胀系数小，不污染介质，能保证产品纯度，抗腐蚀，具有良好的耐酸性和耐
44、碱性。主要用于高温耐腐蚀生产环境中石墨加热器所需管材。（5）铸石管。铸石管的特点是耐磨、耐腐蚀，具有很高的抗压强度。多用于承受各种强烈磨损、强酸和碱腐蚀的地方。（6）橡胶管。橡胶具有较好的物理机械性能和耐腐蚀性能。根据用途不同可分为输水胶管、耐热胶管、耐酸碱胶管、耐油胶管和专用胶管（氧乙炔焊接专用管） 。（7）塑料管 塑料管常用的塑料管有硬聚氯乙烯（PVC）管、聚乙烯（PE）管、聚丙烯（PP）管和耐酸酚醛塑料管等。塑料管具有质量轻、耐腐蚀、加工容易（易成型）和施工方便等特点。1）硬聚氯乙烯管。硬聚氯乙烯管分轻型管和重型管两种。硬聚氯乙烯具有耐腐蚀性强、重量轻、绝热、绝缘性能好和易加工安装等特点
45、。可输送多种酸、碱、盐及有机溶剂。使用温度范围为-1040，最高温度不能超过 60。使用的压力范围，轻型管在 0.6MPa 以下，重型管在 1.0MPa 以下。2）软聚氯乙烯管。软聚氯乙烯管是聚氯乙烯树脂加入增塑剂、稳定剂及其他辅助剂挤压成型。可代替普通橡胶管输送有腐蚀性的液体，一般用于输送无机稀酸及稀碱液。3）耐酸酚醛塑料管。耐酸酚醛塑料是一种具有良好耐腐蚀性和热稳定性的非金属材料，是用热固性酚醛树脂为粘合剂，耐酸材料如石棉、石墨等作填料制成。它用于输送除氧化性酸（如硝酸）及碱以外的大部分酸类和有机溶剂等介质，特别能耐盐酸、低浓度及中等浓度硫酸的腐蚀。4）聚乙烯管（PE 管） 。PE 管材无
46、毒、质量轻、韧性好、可盘绕，耐腐蚀，在常温下不溶于任何21 页溶剂，低温性能、抗冲击性和耐久性均比聚氯乙烯好。目前 PE 管主要应用于饮用水管、雨水管、气体管道、工业耐腐蚀管道等领域。PE 管强度较低，适宜于压力较低的工作环境，且耐热性能不好，不能作为热水管使用。5）交联聚乙烯管（PEX 管） 。在普通聚乙烯原料中加入硅烷接枝料，使塑料大分子链从线性分子结构转变成三维立体交联网状结构。PEX 管耐温范围广（-70110） 、耐压、化学性能稳定、重量轻、流体阻力小、安装简便、使用寿命长，且无味、无毒。其连结方式有：夹紧式、卡环式、插入式三种。PEX 管适用于建筑冷热水管道、供暖管道、雨水管道、燃
47、气管道以及工业用的管道等。6）无规共聚聚丙烯管（PP-R 管） 。PP-R 管是最轻的热塑性塑料管，相对聚氯乙烯管、聚乙烯管来说，PP-R 管具有较高的强度，较好的耐热性，最高工作温度可达 95，在 1.0MPa 下长期（50 年）使用温度可达 70，另外 PP-R 管无毒、耐化学腐蚀，在常温下无任何溶剂能溶解，目前它被广泛地用在冷热水供应系统中。但其低温脆化温度仅为-150，在北方地区其应用受到一定限制。3 复合管材（1）玻璃钢管（FRP 管） 。玻璃钢管质量轻、隔音、隔热，耐腐蚀性能好，可输送氢氟酸和热浓碱以外的腐蚀性介质和有机溶剂。（2）UPVC/FRP 复合管。UPVC/FRP 复合管
48、是由卫生级 UVPC 薄壁管作内衬层，外用 FRP 作增强层，增强层是高强度纤维缠绕多层呈网状结构，所以性能集 UPVC 和 FRP 的优点。管道的轴向应力和环向应力可满足不同输水压力要求，连接方式多样化。（3）铝塑复合管（PAP 管） 。PAP 管的中间骨架层为薄壁铝管，内外层为 PE 或 PEX 塑料层，铝管与塑料层之间采用与 PE（PEX）及铝合金均能亲和的热熔胶粘结。PAP 管集铝合金管材和PE（PEX）管材的优点于一身。它耐压、抗破裂性能好、质量轻、内壁光滑，具有一定的弹性、耐温性能好（适用介质温度-4060为普通型；-4095为耐温型；-2040为燃气型） 、防紫外线、抗热老化能力
49、强、耐腐蚀性优异，常温下不溶于任何溶剂，安装性能良好，可以盘绕，连续长度可达200m 以上，无毒，线性尺寸比一般塑料管稳定，隔氧、隔磁、抗静电、抗音频干扰，可广泛应用于输送燃气、油料管道工程及通讯线路的屏蔽等，是冷热水供应管道、医用氧气管道、中压（2.0MPa）以下的压缩空气管道、化工、食品工业特种液体输送管道的理想管材。连接方式有：夹紧式、螺纹连接、熔焊连接。（4）钢塑复合管（SP 管） 。SP 管是以钢为骨架，在内层或外层或内外两层涂覆塑料而形成的复合管材。SP 管既具有钢材优良的耐压、耐热性能以及尺寸稳定性等，又具有塑料的耐蚀防锈、导热系数低、质量轻、弹性、韧性好等性能。22例题 1：某镀锌钢管在镀锌前其黑铁管外径为 32mm，壁厚为 2mm，长度为 2m
