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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

碳的質量分數(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

碳的質量分數超過2%(―般為2.5%～3.5%)的鐵碳合金稱為鑄鐵。

(三)鋼

碳的質量分數不大于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:碳素結構鋼、合金結構鋼和特殊性能低合金高強度鋼。

(1)碳素結構鋼: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構鋼，優質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)合金結構鋼：按其合金元素的總含量，可分為低合金結構鋼、中合金結構鋼和高 合金結構鋼。在機電工程中，低合金結構鋼最為常用。

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構鋼大。

(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、船舶等大型結構件;中型 角鋼用于電力鐵塔、井架及其他用途的構件;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，碳素結構鋼厚鋼板廣泛用于焊接、鉚接、栓接結構，如橋梁、船舶、管線、車 輛和機械。其中質量等級C、D屬于優質碳素結構鋼，主要用于對韌性和焊接性能要求較 高的鋼結構。

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質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。

(2)根據雜質含量的不同，工業純銅牌號分為四種：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、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，熱膨脹系數小，導熱性差。純鈦塑性好、強度低，鈦的抗氧化能力優于大多數奧氏體不銹鋼。

(四)鎂及鎂合金

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

(五)鎳及鎳合金

1.純鎳。具有優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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