常用金屬、非金屬材料知識(shí)

常用材料基礎(chǔ)知識(shí)

第一節(jié)

工程常用材料基礎(chǔ)知識(shí)

一、工程材料的分類(lèi)

一般將工程材料按化學(xué)成分分為金屬材料、非金屬材料、高分子材料和復(fù)合材料四大類(lèi)。

（一）金屬材料

金屬材料是最重要的工程材料，包括金屬和以金屬為基的合金。工業(yè)上把金屬和其合金分為兩大部分：

（1）黑色金屬材料——鐵和以鐵為基的合金（鋼、鑄鐵和鐵合金）。

（2）有色金屬材料——黑色金屬以外的所有金屬及其合金。

有色金屬按照性能和特點(diǎn)可分為：輕金屬、易熔金屬、難熔金屬、貴重金屬、稀土金屬和堿土金屬。

（二）非金屬材料

非金屬材料包括耐火材料、耐火隔熱材料、耐蝕（酸）非金屬材料和陶瓷材料等。

（1）耐火材料。耐火材料是指能承受高溫下作用而不易損壞的材料。常用的耐火材料有耐火砌體材料、耐火水泥及耐火混凝土。

（2）耐火隔熱材料。耐火隔熱材料又稱為耐熱保溫材料。常用的隔熱材料有硅藻土、蛙石、玻璃纖維（又稱礦渣棉）、石棉以及它們的制品。

（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，在某些情況下它們是不銹鋼和耐蝕合金的理想代用品。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。

（4）陶瓷材料。

（二）非金屬材料

非金屬材料包括耐火材料、耐火隔熱材料、耐蝕（酸）非金屬材料和陶瓷材料等。

（1）耐火材料。耐火材料是指能承受高溫下作用而不易損壞的材料。常用的耐火材料有耐火砌體材料、耐火水泥及耐火混凝土。

（2）耐火隔熱材料。耐火隔熱材料又稱為耐熱保溫材料。常用的隔熱材料有硅藻土、蛙石、玻璃纖維（又稱礦渣棉）、石棉以及它們的制品。

（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，在某些情況下它們是不銹鋼和耐蝕合金的理想代用品。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。

（4）陶瓷材料。

二、常用工程材料的性能和特點(diǎn)

（一）金屬材料

1、黑色金屬

含碳量小于2．11％（重量）的合金稱為鋼，合碳量大于2．11％（重量）的合金稱為生鐵。

（1）鋼及其合金的分類(lèi)。

鋼的力學(xué)性能決定于鋼的成分和金相組織。鋼中碳的含量對(duì)鋼的性質(zhì)有決定性影響。

在工程中更通用的分類(lèi)為：

l）按化學(xué)成分分類(lèi)?？煞譃樘妓劁?、低合金鋼和合金鋼。

2）按主要質(zhì)量等級(jí)分類(lèi)：

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(hào)的表示方法。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼鐵產(chǎn)品牌號(hào)表示方法》規(guī)定，我國(guó)鋼鐵產(chǎn)品牌號(hào)采用漢語(yǔ)拼音字母、化學(xué)符號(hào)和阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的表示方法，即：

l）牌號(hào)中化學(xué)元素采用國(guó)際化學(xué)元素表示。

2）產(chǎn)品名稱、用途、特性和工藝方法等，通常采用代表該產(chǎn)品漢字的漢語(yǔ)拼音的縮寫(xiě)字母表示。

3）鋼鐵產(chǎn)品中的主要化學(xué)元素含量（％）采用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。

合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)按下列規(guī)則編制。數(shù)字表示含碳量的平均值。合金結(jié)構(gòu)鋼和彈簧鋼用二位數(shù)宇表示平均含碳量的萬(wàn)分之幾，不銹耐酸鋼和耐熱鋼含碳量用千分?jǐn)?shù)表示。平均含碳量＜0.1％（用“0”表示；平均含碳量＜0.03％，用“00”

表示＝。合金工具鋼平均含碳量＞1.00％時(shí)，不標(biāo)合碳量，否則用千分?jǐn)?shù)表示。高速工具鋼和滾珠軸承鋼不標(biāo)含碳量，滾珠軸承鋼標(biāo)注用途符號(hào)“C”。平均合金含量＜1.5％者，在牌號(hào)中只標(biāo)出元素符號(hào)，不注其含量。

例：在鋼的分類(lèi)中,優(yōu)質(zhì)鋼是按照（

）來(lái)分類(lèi)的。

A.化學(xué)成分

B.用途

C.冶煉質(zhì)量

D.冶煉方法

答案:C

（3）工程中常用鋼及其合金的性能和特點(diǎn)。

l）碳素結(jié)構(gòu)鋼。

碳素結(jié)構(gòu)鋼生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，有良好工藝性能（如焊接性能、壓力加工性能等）、必要的韌性、良好的塑性以及價(jià)廉和易于大量供應(yīng)，通常在熱軋后使用。在橋梁、建筑、船舶上獲得了極廣泛的應(yīng)用。某些不太重要、要求韌性不高的機(jī)械零件也廣泛選用。

2）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼比碳素結(jié)構(gòu)鋼具有較高的韌性，同時(shí)有良好的焊接性能、冷熱壓力加工性能和耐蝕性，部分鋼種還具有較低的脆性轉(zhuǎn)變溫度。

3）合金結(jié)構(gòu)鋼。合金結(jié)構(gòu)鋼廣泛用于制造各種要求韌性高的重要機(jī)械零件和構(gòu)件。形狀復(fù)雜或截面尺寸較大或要求韌性高的淬火零件，一般為合金結(jié)構(gòu)鋼。

4）不銹耐酸鋼。它在化工、石油、食品機(jī)械和國(guó)防工業(yè)中廣泛應(yīng)用。

按不銹鋼使用狀態(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(lèi)。現(xiàn)將各類(lèi)不銹鋼的特點(diǎn)簡(jiǎn)述如下：

①鐵素體型不銹鋼。鉻是鐵素體型不銹鋼中的主要合金元素。高鉻鋼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。高鉻鐵素體不銹鋼的缺點(diǎn)是鋼的缺口敏感性和脆性轉(zhuǎn)變溫度較高，鋼在加熱后對(duì)晶間腐蝕也較為敏感。

例：（

）是鐵素體型不銹鋼中的主要合金元素。

A

鉻

B

鎳

C

錳

D

硅

答案：A

②馬氏體型不銹鋼。鉻是鋼中的主要合金元素。通常用在弱腐蝕性介質(zhì)，如海水、淡水和水蒸汽等中，使用溫度小于或等于580℃、通常作為受力較大的零件和工具的制作材料，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和鎳。這類(lèi)鋼具有高的韌性、低的脆性轉(zhuǎn)變溫度、良好的耐蝕性和高溫強(qiáng)度、較好的抗氧化性以及良好的壓力加工和焊接性能。

④鐵素體—奧氏體型不銹鋼。

⑤沉淀硬化型不銹鋼。這類(lèi)鋼主要用于制造要求高強(qiáng)度和耐蝕的容器、結(jié)構(gòu)件零件，也可用作高溫零件，如汽輪機(jī)零件。

5）鑄鋼。鑄鋼具有較好的強(qiáng)度、塑性和韌性，可以鑄成各種形狀、尺寸和質(zhì)量的鑄鋼件。

（4）鑄鐵的分類(lèi)和牌號(hào)表示方法。大部分機(jī)械設(shè)備的箱體、殼體、機(jī)座、支架和受力不大的零件多用鑄鐵制造。某些承受沖擊不大的重要零件，如小型柴油機(jī)的曲軸，多用球墨鑄鐵制造。其原因是鑄鐵價(jià)廉，切削性能和鑄造性能優(yōu)良，有利于節(jié)約材料，減少機(jī)械加工工時(shí)，且有必要的強(qiáng)度和某些優(yōu)良性能，如高的耐磨性、吸震性和低的缺口敏感性等。

1）鑄鐵的分類(lèi)。

按照石墨的形狀特征，鑄鐵可分為灰口鑄鐵（石墨成片狀）、球墨鑄鐵（石墨成球狀）和可鍛鑄鐵（石墨成團(tuán)絮狀）三大類(lèi)。

按照鑄鐵成分中是否含有合金元素，可分為一般鑄鐵和合金鑄鐵兩大類(lèi)。一般鑄鐵可分為普通鑄鐵和變質(zhì)（孕育）鑄鐵。

2）鑄鐵牌號(hào)的表示方法：

①用各種鑄鐵相應(yīng)漢語(yǔ)拼音字母的第一個(gè)大寫(xiě)字母作為鑄鐵的代號(hào)，當(dāng)兩種鑄鐵名稱的代號(hào)字母相同時(shí)，可在大寫(xiě)字母后加小寫(xiě)字母表示。

②在牌號(hào)中一般不標(biāo)注常規(guī)元素C．Si、Mn、S和P的符號(hào)，但當(dāng)它們有特殊作用時(shí)才標(biāo)注其元素符號(hào)和含量。

③牌號(hào)中代號(hào)后面的一組數(shù)字表示抗拉強(qiáng)度值（如灰口鑄鐵HT100），有兩組數(shù)字時(shí)，第一組數(shù)字表示抗拉強(qiáng)度值，第二組數(shù)字表示伸長(zhǎng)率值（如球墨鑄鐵QT400－18），兩組數(shù)字之間用“－”

隔開(kāi)。

3）工程中常用鑄鐵的性能和特點(diǎn)：

①灰口鑄鐵?；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。

②球墨鑄鐵。球墨鑄鐵綜合機(jī)械性能接近于鋼。

可用球墨鑄鐵來(lái)代替鋼制造某些重要零件，如曲軸、連桿和凸輪軸等。

③蠕墨鑄鐵。蠕墨鑄鐵的強(qiáng)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(shí)又有灰口鑄鐵良好的鑄造性能和導(dǎo)熱性。

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。

④可鍛鑄鐵?？慑戣T鐵可以部分代替碳鋼。

⑤耐磨鑄鐵。耐磨鑄鐵是在磨粒磨損條件下工作的鑄鐵，應(yīng)具有高而均勻的硬度。

⑥耐熱鑄鐵。耐熱鑄鐵是在高溫下工作的鑄件，如爐底板、換熱器、鉗鍋、熱處理爐內(nèi)的運(yùn)輸鏈條等。

⑦耐蝕鑄鐵。耐蝕鑄鐵是主要用于化工部件，如閥門(mén)、管道、泵、容器等。

2、有色金屬

l）鋁及其合金。

工業(yè)純鋁可制作電線、電纜、器皿及配制合金。鋁合金可用于制造承受較大載荷的機(jī)器零件和構(gòu)件。

①防銹鋁合金（LF）。主要用于焊接件、容器、管道或以及承受中等載荷的零件及制品，也可用作鉚釘。

②硬鋁合金（LY）。低合金硬鋁塑性好，強(qiáng)度低。主要用于制作鉚釘，常稱鉚釘硬鋁；標(biāo)準(zhǔn)硬鋁合金強(qiáng)度和塑性屬中等水平。主要用于軋材、鍛材、沖壓件和螺旋漿葉片及大型鉚釘?shù)戎匾慵?；高合金硬鋁合金元素含量較多，強(qiáng)度和硬度較高，塑性及變形加工性能較差。用于制作重要的銷(xiāo)和軸等零件。

③超硬鋁合金（LC）。

這類(lèi)合金的抗蝕性較差，高溫下軟化快，多用于制造受力大的重要構(gòu)件，例如飛機(jī)大梁、起落架等。

④鍛鋁合金（LD）。這類(lèi)合金主要用于承受重載荷的鍛件和模鍛件。

2）銅及其合金。銅合金具有較高的強(qiáng)度和塑性，具有高的彈性極限和疲勞極限，同時(shí)還具有較好的耐蝕性、抗堿性及優(yōu)良的減摩性和耐磨性。

一般銅合金分黃銅、青銅和白銅三大類(lèi)。

①黃銅（H）。以鋅為主要合金元素的銅合金稱為黃銅。

②青銅（Q）。青銅原指銅錫合金，但工業(yè)上都習(xí)慣稱含鋁、硅、鉛、錳等的銅基合金為青銅。

3）鎳及其合金。鎳及鎳合金是化學(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。

4）鈦及其合金。鈦熔點(diǎn)高，熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱性差，強(qiáng)度低，塑性好。鈦具有優(yōu)良的耐蝕性和耐熱性，其抗氧化能力優(yōu)于大多數(shù)奧氏體不銹鋼，而在較高溫度下鈦材仍能保持較高的強(qiáng)度。

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。

5）鉛及其合金。

鉛在大氣、淡水、海水中很穩(wěn)定，鉛對(duì)硫酸、磷酸、亞硫酸、鉻酸和氫氟酸等則有良好的耐蝕性。鉛不耐硝酸的腐蝕，在鹽酸中也不穩(wěn)定。

6）鎂及其合金。鎂合金是航空工業(yè)的重要結(jié)構(gòu)材料，它能承受較大的沖擊、振動(dòng)載荷，并有良好的機(jī)械加工性能和拋光性能。其缺點(diǎn)是耐蝕性較差、缺口敏感性大及熔鑄工藝復(fù)雜。

（二）非金屬材料

非金屬材料也是重要的工程材料。它包括耐火材料、耐火隔熱材料、耐蝕（酸）非金屬材料和陶瓷材料等。

1．耐火材料

能承受高溫作用而不易損壞的材料，稱為耐火材料。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）耐火材料的主要性能指標(biāo)：

l）耐火度。

2）荷重軟化溫度。

3）高溫化學(xué)穩(wěn)定性。

4）抵抗溫度變化的能力越好，則耐火材料在經(jīng)受溫度急劇變化時(shí)越不易損壞。

5）抗壓強(qiáng)度要好。

6）密度和比熱容。

7）熱導(dǎo)率要小，隔熱性能要好，電絕緣性能要好。

（2）耐火材料的分類(lèi)：

l）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；按耐火材料的主要化學(xué)成分分為粘土磚、高鋁磚、硅磚、氧化鋁磚、石墨和碳制品以及碳化硅制品等。

2）耐火水泥及混凝土。按照膠結(jié)料的不同，耐火混凝土分為水硬性耐火混凝土、火硬性耐火混凝土和氣硬性耐火混凝土；按照密度的高低，可分為重質(zhì)耐火混凝土和輕質(zhì)耐火混凝土兩類(lèi)。

2、耐火隔熱材料

耐火隔熱材料，又稱為耐熱保溫材料。它是各種工業(yè)用爐（冶煉爐、加熱爐、鍋爐爐膛）的重要筑爐材料。常用的隔熱材料有硅藻土、蛭石、玻璃纖維（又稱礦渣棉）、石棉，以及它們的制品如板、管、磚等。

（1）硅藻土耐火隔熱保溫材料。

硅藻土磚、板廣泛用于電力、冶金、機(jī)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方面。硅藻土管廣泛用于各種化工、石油、氣體、液體高溫過(guò)熱管道及其他高溫設(shè)備的保溫絕熱方面。

（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。硅酸鋁耐火纖維及其制品（氈、板、磚、管等）和復(fù)合材料，廣泛地用于冶金、機(jī)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)管等的耐火隔熱材料。

（3）微孔硅酸鈣保溫材料。微孔硅酸鈣保溫材料制品可用于高溫設(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。

3．耐蝕（酸）非金屬材料

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。在各類(lèi)酸堿設(shè)備中，其耐腐蝕性比不銹鋼、橡膠、塑性材料及其他有色金屬高得多，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(dòng)時(shí)，鑄石是鋼鐵（包括不銹鋼）的理想代用材料

（2）石墨。

石墨材料在高溫下有高的機(jī)械強(qiáng)度。石墨材料常用來(lái)制造傳熱設(shè)備。

石墨具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。除了強(qiáng)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，甚至在熔融的堿中亦穩(wěn)定。

不透性石墨可作為耐腐蝕的非金屬無(wú)機(jī)材料。

（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。硅酸鹽玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性很高，抗酸性強(qiáng)，組織緊密而不透水，但它若長(zhǎng)期在某些介質(zhì)作用下，也會(huì)受侵蝕。硅酸鹽玻璃具有較好的光澤和透明度、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度高、硬度大和電絕緣性強(qiáng)，但不耐氫氟酸、熱磷酸、熱濃堿液的腐蝕。一般用作制造化學(xué)儀器和高級(jí)玻璃制品，無(wú)堿玻璃纖維。耐熱用玻璃和絕緣材料等。

（4）天然耐蝕石料。

花崗巖強(qiáng)度高，耐寒性好，但熱穩(wěn)定性較差；石英巖強(qiáng)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(qiáng)度極高、加工較難；石灰?guī)r熱穩(wěn)定性好，硬度較低。

（5）水玻璃型耐酸水泥。水玻璃型耐酸水泥具有能抗大多數(shù)無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸腐蝕的能力，但不耐堿。水玻璃膠泥襯砌磚、板后必須進(jìn)行酸化處理。

4．陶瓷材料

陶瓷材料有高溫化學(xué)穩(wěn)定性、超硬的特點(diǎn)和極好的耐腐蝕性能。

（1）陶瓷材料的分類(lèi)。陶瓷一般分為普通陶瓷和新型陶瓷兩大類(lèi)。

（2）常用陶瓷材料。在工程中常用的陶瓷有電器絕緣陶瓷、化工陶瓷、結(jié)構(gòu)陶瓷和耐酸陶瓷等。

（三）高分子材料

1．高分子材料的基本概念

高分子材料具有較高的強(qiáng)度，良好的塑性，較強(qiáng)的耐腐蝕性能，很好的絕緣性和重量輕等優(yōu)良性能。高分子材料一般分天然和人工合成兩大類(lèi)。通常根據(jù)機(jī)械性能和使用狀態(tài)將工程高分子材料分為塑料、橡膠和合成纖維三大類(lèi)。

常見(jiàn)的加聚樹(shù)脂有聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、ABS樹(shù)脂、聚醋酸乙烯（PVAC）、聚丙烯（PP）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等。

例：通常根據(jù)機(jī)械性能和使用狀態(tài)將工程高分子材料分為（）。

A

塑料

B

橡膠

C

合成纖維

D

樹(shù)脂

E顏料

答案：ABC

2．高分子材料的基本性能及特點(diǎn)

（1）質(zhì)輕。

（2）比強(qiáng)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。

（11）剛度小。

3．工程中常用高分子材料

（l）塑料制品：

l）塑料的組成。常用的塑料制品都是以合成樹(shù)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(shù)脂。

樹(shù)脂有合成樹(shù)脂和天然樹(shù)脂之分。

樹(shù)脂在塑料中主要起膠結(jié)作用，通過(guò)膠結(jié)作用把填充料等膠結(jié)成堅(jiān)實(shí)整體。因此，塑料的性質(zhì)主要取決于樹(shù)脂的性質(zhì)。

合成樹(shù)脂：合成樹(shù)脂分子結(jié)構(gòu)分為直線型、支鏈型和體型（或稱為網(wǎng)狀型）三種。

②填料。

又稱填充劑，其作用是提高塑料的強(qiáng)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(duì)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(lèi)很多，常用的有有機(jī)和無(wú)機(jī)兩大類(lèi)。

③增塑劑。其作用是提高塑料加工時(shí)的可塑性及流動(dòng)性；改善塑料制品的柔韌性。常用的增塑劑為酯類(lèi)和酮類(lèi)等。

④著色劑。著色劑的種類(lèi)按其在著色介質(zhì)中或水中的溶解性分為染料和顏料兩大類(lèi)。

染料可溶于被著色樹(shù)脂或水中，透明度好，著色力強(qiáng)，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(jiàn)的染料品種有：酞青蘭和酞青綠、聯(lián)苯胺黃和甲苯胺紅等。

顏料不溶于被著色介質(zhì)或水。在塑料制品中，常用的是無(wú)機(jī)顏料。無(wú)機(jī)顏料不僅對(duì)塑料具有著色性，同時(shí)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。

例：常用的塑料制品都是以合成樹(shù)脂為基本材料，再按一定比例加入（

）等材料，經(jīng)混煉、塑化，并在一定壓力和溫度下制成的。

A

增塑劑

B

填充料

C

著色劑

D

穩(wěn)定劑

E強(qiáng)化劑

答案：ABCD

2）工程中常用塑料制品：

①熱塑性塑料：

a、低密度聚乙烯（LDPE）。低密度聚乙烯具有質(zhì)輕。吸濕性極小、良好的電絕緣性能好。延伸性和透明性強(qiáng)和較好的耐寒性和化學(xué)穩(wěn)定性，但強(qiáng)度和耐環(huán)境老化性較差。它一般用作耐蝕材料、小載荷零件（齒輪、軸承）及一般電纜包皮和農(nóng)用薄膜等。

b、高密度聚乙烯（HDPE）。高密度聚乙烯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，但略低于低密度聚乙烯，耐磨性及化學(xué)穩(wěn)定性良好，能耐多種酸、堿、鹽類(lèi)腐蝕，吸水性和水蒸汽滲透性很低，但耐老化性能較差，表面硬度高，尺寸穩(wěn)定性好。它主要用于制作單口瓶、運(yùn)輸箱、安全帽、汽車(chē)零件、貯罐、電纜護(hù)套、壓力管道及編織袋等。

c、聚丙烯（PP）。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，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(chē)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)備等。

例：樹(shù)脂PP指的是（

）。

A

聚氯乙烯

B

高密度聚乙烯

C

聚丙烯

D

聚苯乙烯

答案：C

d、聚氯乙烯（PVC）。硬聚氯乙烯塑料常被用來(lái)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(lái)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，具有非常優(yōu)良的耐高、低溫性能。幾乎耐所有的化學(xué)藥品，在浸蝕性極強(qiáng)的王水中煮沸也不起變化，摩擦系數(shù)極低。它也不粘，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(diǎn)是強(qiáng)度低，冷流性強(qiáng)。

f、聚苯乙烯（PS）。聚苯乙烯具有較大的剛度。聚苯乙烯比重小，常溫下較透明，幾乎不吸水，具有優(yōu)良的耐蝕性，電阻高，是很好的隔熱、防震、防潮和高頻絕緣材料。缺點(diǎn)是耐沖擊性差，不耐沸水，耐油性有限，但可改性。

g．聚碳酸酯（PC）。聚碳酸酯譽(yù)稱“透明金屬”，具有優(yōu)良的綜合性能，沖擊韌性和延性在熱塑性塑料中是最好的，彈性模量較高，不受溫度的影響，抗蠕變性能好，尺寸穩(wěn)定性高，透明度高，可染成各種顏色，吸水性小，絕緣性能優(yōu)良。但自潤(rùn)滑性差，耐磨性低，不耐堿、氯化烴、酮和芳香烴腐蝕，長(zhǎng)期浸在沸水中會(huì)發(fā)生水解或破裂，有應(yīng)力開(kāi)裂傾向，疲勞抗力較低。

h、ABS。普通ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物。綜合機(jī)械性能良好，同時(shí)尺寸穩(wěn)定，容易電鍍和易于成形，耐熱和耐蝕性較好，在一40℃的低溫下仍有一定的機(jī)械強(qiáng)度。

i、聚酸胺（PA）。聚酷胺通稱尼龍，這種熱塑性塑料由二元胺與二元酸縮合而成，這是機(jī)械工業(yè)中應(yīng)用較廣的工程塑料。

j、單體澆注尼龍

6（MC）。單體澆注尼龍簡(jiǎn)稱

MC尼龍。

k、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。俗稱有機(jī)玻璃，缺點(diǎn)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(jī)溶液中。

例：1、（

）俗稱塑料王。

A

高密度聚乙烯

B

聚四氟乙烯

C

聚氯乙烯

D

聚酰胺

答案：A

2、聚酷胺通稱尼龍，這種熱塑性塑料由（

）縮合而成。

A

丙烯腈

B

二元胺

C

丁二烯

D

二元酸

E

苯乙烯

答案：BD

②熱固性塑料：

a、酚醛模塑料（PF）。

b、酚醛玻璃纖維增強(qiáng)塑料。

c、環(huán)氧樹(shù)脂（EP）。

環(huán)氧樹(shù)脂樹(shù)脂強(qiáng)度較高，韌性較好；尺寸穩(wěn)定性高和耐久性好；具有優(yōu)良的絕緣性能。耐熱，耐寒，化學(xué)穩(wěn)定性很高。缺點(diǎn)是有毒性。

d、呋喃樹(shù)脂。呋喃樹(shù)脂能耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和有機(jī)溶劑腐蝕，并能適用于其中兩種介質(zhì)的結(jié)合或交替使用的場(chǎng)合。但不能耐強(qiáng)氧化性介質(zhì)。

e、不飽和聚酯樹(shù)脂。不飽和聚酯樹(shù)脂主要特點(diǎn)是工藝性能優(yōu)良，在室溫下固化，常壓下成型，因而施工方便，易保證質(zhì)量。

例：屬于熱塑性塑料的有（

）。

A、

PP

B

、

HDPE

C

、PVC

D、

EP

E、

NR

答案：ABC

（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(lèi)。工程中常用橡膠制品有：

1）天然橡膠（NR）。

2）丁苯橡膠（SBR）具有良好的耐寒性、耐磨性，力學(xué)性能與天然橡膠相似。

3）丁睛橡膠（NBR）一般含有丙烯腈，丙烯腈含量越高，耐油、耐熱和耐磨性越好，但耐寒性則相反。

4）氯磺化聚乙烯橡膠（CSM）耐臭氧性、耐熱性優(yōu)異，耐候性、耐溫性能良好，但壓縮變形大，耐油性差。

5）丁基橡膠（IIR）。

6）氯丁橡膠（CR）.

7）氟硅橡膠（MFQ）。

（3）合成纖維。目前國(guó)內(nèi)外大量發(fā)展的主要有聚酰胺纖維、聚酯纖維及聚丙烯腈纖維三大類(lèi)。

合成纖維具有強(qiáng)度高、比重小、耐磨和不霉不腐等特點(diǎn)，廣泛用于制作衣料。

（四）復(fù)合材料

1．復(fù)合材料組成、分類(lèi)和特點(diǎn)

按基體材料類(lèi)型可分為：有機(jī)材料基、無(wú)機(jī)非金屬材料基和金屬基復(fù)合材料三大類(lèi)。

按增強(qiáng)體類(lèi)型可分為：顆粒增強(qiáng)型、纖維增強(qiáng)型和板狀增強(qiáng)型復(fù)合材料三大類(lèi)。

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(lèi)。

以增強(qiáng)纖維類(lèi)型分為碳纖維復(fù)合材料、玻璃纖維復(fù)合材料、有機(jī)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。

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(qiáng)度和高比模量。

（2）耐疲勞性高。

（3）抗斷裂能力強(qiáng)。

（4）減振性能好。

（5）高溫性能好，抗蠕變能力強(qiáng)。

（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(rùn)滑性和耐蝕性等特點(diǎn)，而且復(fù)合材料構(gòu)件制造工藝簡(jiǎn)單，表現(xiàn)出良好的工藝性能，適合整體成型。

2．復(fù)合材料增強(qiáng)體

（l）纖維增強(qiáng)體。

在纖維增強(qiáng)體中，玻璃纖維是應(yīng)用最為廣泛的增強(qiáng)體。玻璃纖維具有成本低、不燃燒、耐熱、耐化學(xué)腐蝕性好、拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度高、斷裂延伸率小、絕熱性及絕緣性好等特點(diǎn)。

（2）顆粒增強(qiáng)體。

（3）其他增強(qiáng)體：

片狀增強(qiáng)體。天然片狀增強(qiáng)體的典型代表是云母；人造的片狀增強(qiáng)體有玻璃、鋁和銀等。

天然增強(qiáng)體。

3．復(fù)合材料基體

（1）樹(shù)脂基體。樹(shù)脂基復(fù)合材料是復(fù)合材料中最主要的一類(lèi)，通常稱為增強(qiáng)塑料。

常用的熱固性樹(shù)脂基體有不飽和聚酯樹(shù)脂，它以其室溫低壓成型的突出優(yōu)點(diǎn)，使其成為玻璃纖維增強(qiáng)塑料用的主要樹(shù)脂；環(huán)氧樹(shù)脂，它廣泛用作碳纖維復(fù)合材料及絕緣復(fù)合材料；酚醛樹(shù)脂，它則大量用作摩擦復(fù)合材料。

熱塑性樹(shù)脂主要有通用型和工程型樹(shù)脂兩類(lèi)。

（2）金屬基體。金屬基復(fù)合材料主要有三類(lèi)：顆粒增強(qiáng)、短纖維或晶須增強(qiáng)、連續(xù)纖維或薄片增強(qiáng)。多種金屬及其合金可用作基體材料。主要有以下幾種：鋁合金、鈦合金、鎂合金、銅。

除此之外，還有金屬間化合物，如鎳鋁化合物等。用金屬間化合物作為基體材料制造復(fù)合材料提高韌性是一種有效的方法。

（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。

4．復(fù)合材料的應(yīng)用

（1）用玻璃纖維增強(qiáng)塑料得到的復(fù)合材料，俗稱玻璃鋼。玻璃纖維增強(qiáng)聚酚胺纖維的剛度、強(qiáng)度和減摩性好。

（2）碳纖維增強(qiáng)酚醛樹(shù)脂、聚四氟乙烯復(fù)合材料，常用作宇宙飛行器的外層材料。

（3）石墨纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，可用于結(jié)構(gòu)材料。

（4）硼纖維增強(qiáng)鋁合金的性能高于普通鋁合金，甚至優(yōu)于鈦合金，此外，增強(qiáng)后的復(fù)合材料耐疲勞性能非常優(yōu)越，比強(qiáng)度也高，且有良好的抗蝕性。

（5）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。塑料—鋼復(fù)合材料的性能如下：

l）化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸、堿、油及醇類(lèi)的浸蝕，耐水性也好；

2）塑料與鋼材間的剝離強(qiáng)度大于或等于

20MPa；

3）深沖加工時(shí)不剝離，冷彎120度不分離開(kāi)裂；

4）絕緣性能和耐磨性能良好；

5）具有低碳鋼的冷壓力加工性能；

6）

加工溫度在10－40℃之間為佳，在-10－60℃之間可長(zhǎng)期使用，短時(shí)間使用可耐120℃。

三、建筑安裝工程常用材料

（一）金屬的型材、板材、管材和線材

1．金屬型材

（l）普通型鋼。普通型鋼主要用于建筑結(jié)構(gòu)，如橋梁、廠房結(jié)構(gòu)，但個(gè)別也用于粗大的機(jī)械構(gòu)件。

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(lái)表示；圓鋼的規(guī)格以其直徑（mm）來(lái)表示；六角鋼的規(guī)格以其對(duì)邊距離（mm）來(lái)表示；工字鋼和槽鋼的規(guī)格以其高×腿寬×腰厚（mm）來(lái)表示；扁鋼的規(guī)格以厚度×寬度（mm）來(lái)表示。

2．金屬板材

（1）鋼板。安裝工程中常用鋼板分為普通鋼板（黑鐵皮）、鍍鋅鋼板（白鐵皮）、塑料復(fù)合鋼板和不銹耐酸鋼板等常用鋼板。

鋼板規(guī)格表示方法為寬度×厚度×長(zhǎng)度（mm）。鋼板分厚板（厚度＞4mm）和薄板（厚度≤4mm）兩種。

l）厚鋼板。

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(lèi)，按軋制方法分為熱軋和冷軋兩類(lèi)。

4）硅鋼片。硅鋼片也稱矽鋼片或硅鋼薄板，按用途可以分為電機(jī)硅鋼片和變壓器硅鋼片，變壓器硅鋼片中按軋制工藝又分為熱軋和冷軋兩種。

硅鋼片主要用于電工器材的制造。

例：厚鋼板按鋼的質(zhì)量可分為（

）。

A

普通鋼厚鋼板

B

優(yōu)質(zhì)鋼厚鋼板

C

高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼厚鋼板

D

復(fù)合鋼厚鋼板

E

特殊鋼厚鋼板

答案：ABD

（2）鋁板。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)。

例：厚度大于（

）稱為厚鋼板。

A

3mm

B

4mm

C

5mm

D

10mm

答案：B

3．金屬管材

（1）鋼管。

l）無(wú)縫鋼管。

①除一般無(wú)縫鋼管外，還有專用無(wú)縫鋼管，主要有鍋爐用無(wú)縫鋼管、鍋爐用高壓無(wú)縫鋼管、地質(zhì)鉆探用無(wú)縫鋼管、石油裂化用鋼管和不銹耐酸無(wú)縫鋼管等。

②鍋爐用高壓無(wú)縫鋼管是用優(yōu)質(zhì)碳素鋼和合金鋼制造，質(zhì)量比一般鍋爐用無(wú)縫鋼管好，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，用來(lái)輸送高溫、高壓汽、水等介質(zhì)或高溫高壓含氫介質(zhì)。

③地質(zhì)鉆探用無(wú)縫鋼管用專用鋼種D240、D250、D255…D295制造。

④石油裂化用無(wú)縫鋼管一般用合金結(jié)構(gòu)鋼制造。

⑤不銹耐酸鋼無(wú)縫鋼管是用合金結(jié)構(gòu)鋼制造，它主要用于化工、石油和機(jī)械用管道的防腐蝕部位，用于輸送強(qiáng)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直縫電焊鋼管主要用于輸送水、暖氣和煤氣等低壓流體和制作結(jié)構(gòu)零件等。

②螺旋縫鋼管。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）合金鋼管。合金鋼管用于各種加熱爐工程，鍋爐耐熱管道及過(guò)熱器管道等。合金鋼具有高強(qiáng)度性，在同等條件下采用合金鋼管可達(dá)到節(jié)省鋼材的目的。但合金鋼管的焊接都有特殊的工藝要求，焊后要對(duì)焊口部位采取熱處理。

（2）鑄鐵管。鑄鐵管的連接形式分為承插式和法蘭式兩種。

（3）有色金屬管。

l）鉛及鉛合金管。鉛管其耐蝕性能強(qiáng)。鉛管不宜在壓力下使用。鉛管的機(jī)械性能不高，但重量很重，是金屬管材中最重的一種。

2）銅及銅合金。

銅管的導(dǎo)熱性能良好，適用工作溫度在250℃以下，多用于制造換熱器、壓縮機(jī)輸油管、低溫管道、自控儀表以及保溫拌熱管和氧氣管道等。

3）鋁及鋁合金管。鋁管的特點(diǎn)是重量輕，不生銹，但機(jī)械強(qiáng)度較差，不能承受較高的壓力，用于輸送濃硝酸、醋酸、脂肪酸、過(guò)氧化氫等液體及硫化氫、二氧化碳?xì)怏w。它不耐堿及含氯離子的化合物，如鹽水和鹽酸等介質(zhì)。

4）鈦及鈦合金管。鈦管具有重量輕、強(qiáng)度高、耐腐性強(qiáng)和耐低溫等特點(diǎn)，常被用于其他管材無(wú)法勝任的工藝部位。

4．金屬線材

金屬線材主要指普通低碳鋼熱軋圓盤(pán)條，從品種上來(lái)說(shuō)還有電焊盤(pán)條、優(yōu)質(zhì)盤(pán)條等。

5．其他金屬材料

（1）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋。

（2）軌鋼。

l）重軌。每米重量大于24kg的鋼軌叫重軌。按用途重軌又分為一般重軌和起重機(jī)鋼軌兩種。一般重軌主要用于鐵道道軌，起重鋼軌主要用于起重機(jī)軌道。

2）輕軌。每米重量小于24kg的鋼軌叫輕軌。主要用于城市和礦山運(yùn)輸。

（二）非金屬管材

（l）混凝土管?；炷凉苡蓄A(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管和自應(yīng)力鋼筋混凝土管兩種。主要用于輸水管道，管道連接采取承插接口，用圓形截面橡膠圈密封。

（2）陶瓷管。陶瓷管分普通陶瓷管和耐酸陶瓷管兩種。普通陶瓷管多用于建筑工程室外排水管道。耐酸陶瓷管耐腐蝕，用于輸送除氯氟酸、熱磷酸和強(qiáng)堿以外的各種濃度的無(wú)機(jī)酸和有機(jī)溶劑等介質(zhì)。

（3）玻璃管。用于輸送除氫氟酸、氟硅酸、熱磷酸和熱濃堿以外的一切腐蝕性介質(zhì)和有機(jī)溶劑。

（4）玻璃鋼管。玻璃鋼管質(zhì)量輕、隔音、隔熱，耐腐蝕性能好，可輸送氫氟酸和熱濃堿以外的腐蝕性介質(zhì)和有機(jī)溶劑。

（5）石墨管。主要用于高溫耐腐蝕生產(chǎn)環(huán)境中石墨加熱器所需管材。

（6）鑄石管。多用于承受各種強(qiáng)烈磨損和強(qiáng)酸和堿腐蝕的地方。

（7）橡膠管。

（8）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，。

l）硬聚氯乙烯管。

硬聚氯乙烯管材的安裝采用承插、法蘭、絲扣及焊接等方法。

2）軟聚氯乙烯管。一般用于輸送無(wú)機(jī)稀酸及稀堿液。

3）耐酸酚醛塑料管。它用于輸送除氧化性酸（如硝酸）及堿以外的大部分酸類(lèi)和有機(jī)溶劑等介質(zhì)，特別能耐鹽酸、低濃度及中等濃度硫酸的腐蝕。

一.單選題：

1.鑄鐵與鋼比較,其機(jī)械性能（

）。

A.好

B.差

C.相同

D.差不多

A

B

C

D

標(biāo)準(zhǔn)答案：b

考生答案：b

本題分?jǐn)?shù)：6.67

本題得分：6.67

解析：鑄鐵與鋼比較，雖然在機(jī)械性能方面較差，但具有良好的鑄造性能和良好的耐磨性、消震性及低的缺口敏感性。

2.灰口鑄鐵的性能主要取決于基體的性能和（

）數(shù)量、形狀、大小和分布狀況。

A

石墨

B鑄鐵

C鋁合金

D鋼

A

B

C

D

標(biāo)準(zhǔn)答案：a

考生答案：b

本題分?jǐn)?shù)：6.67

本題得分：0

解析：灰口鑄鐵本身就是鑄鐵，所以答案B不對(duì)，鑄鐵成中不含有鋁合金，答案C不正確；鋼本身是以鐵為基的合金，答案D也不正確。因此只有A正確。

3.銅對(duì)大氣和水的抗蝕能力很強(qiáng)，它是一種（

）。

A．結(jié)構(gòu)材料

B．抗磁材料

C．對(duì)大氣、水和酸抗蝕能力很強(qiáng)的材料

D

高強(qiáng)度材料

A

B

C

D

標(biāo)準(zhǔn)答案：b

考生答案：b

本題分?jǐn)?shù)：6.67

本題得分：6.67

解析：銅能夠抗大氣和水的腐蝕，但不耐酸的腐蝕，故答案C不正確。銅的塑性很好，容易成形但強(qiáng)度不高，不宜作結(jié)構(gòu)材料，故答案A和D不正確。只有答案B是正確的。

4.下列（

）不屬于黑色金屬。

A鋼

B

鉛

C

鑄鐵

D鐵合金

A

B

C

D

標(biāo)準(zhǔn)答案：b

考生答案：b

本題分?jǐn)?shù)：6.67

本題得分：6.67

解析：黑色金屬材料——鐵和以鐵為基的合金（鋼、鑄鐵和鐵合金）。

5.含碳量小于（

）（重量）的合金稱為鋼。

A

1．12％

B

1．22％

C

2．11％

D

2．12％

A

B

C

D

標(biāo)準(zhǔn)答案：c

考生答案：b

本題分?jǐn)?shù)：6.67

本題得分：0

解析：含碳量小于2．11％（重量）的合金稱為鋼

二.多選題：

1.鋁管可用來(lái)輸送（

）。

A、鹽水

B．濃硝酸

C

鹽酸

D．醋酸

E、堿液

A

B

C

D

E

標(biāo)準(zhǔn)答案：B,

D

考生答案：b,c

本題分?jǐn)?shù)：13.34

本題得分：0

解析：鋁與氧的親和能力很強(qiáng)，在空氣中可形成一層非常致密的氧化鋁薄膜，能保護(hù)下面的金屬不再繼續(xù)受到腐蝕。所以鋁管可輸送濃硝酸、醋酸等腐蝕性介質(zhì)，但它不耐堿及含有氯離子的化合物，如鹽水、鹽酸等介質(zhì)，故答案應(yīng)選擇B和D。

2.（

）為黑色金屬管。

A

焊接鋼管

B鉛及鉛合金

C鑄鐵管

D無(wú)縫鋼管

E銅管

A

B

C

D

E

標(biāo)準(zhǔn)答案：A,

C,

D

考生答案：b

本題分?jǐn)?shù)：13.34

本題得分：0

解析：由黑色金屬的定義可知鐵和以鐵為基的合金叫黑色金屬，包括鋼和鐵，其他金屬為有色金屬，所以答案為A、C、D。

3.一般銅合金分（

）。

A黃銅

B紫銅

C青銅

D綠銅

E白銅

A

B

C

D

E

標(biāo)準(zhǔn)答案：A,

C,

E

考生答案：b

本題分?jǐn)?shù)：13.34

本題得分：0

解析：一般銅合金分黃銅、青銅和白銅三大類(lèi)。

4.常溫下鈦具有極好的抗蝕性能，在（

）等介質(zhì)中十分穩(wěn)定。

A

大氣

B

海水

C

硝酸

D

稀氫氟酸

E

堿溶液

A

B

C

D

E

標(biāo)準(zhǔn)答案：A,

B,

C,

E

考生答案：b

本題分?jǐn)?shù)：13.34

本題得分：0

解析：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。

5.硅酸鹽玻璃不耐（

）的腐蝕。

A

鹽酸

B

氫氟酸

C

大氣

D

熱磷酸

E熱濃堿液

A

B

C

D

E

標(biāo)準(zhǔn)答案：B,

D,

E

考生答案：b

本題分?jǐn)?shù)：13.34

本題得分：0

解析：硅酸鹽玻璃具有較好的光澤和透明度、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度高、硬度大和電絕緣性強(qiáng)，但不耐氫氟酸、熱磷酸、熱濃堿液的腐蝕。

不銹鋼的品種特性及用途

特性

不銹鋼的發(fā)展是因?yàn)橛衅渥陨淼奶匦裕匦詽M足了需要。不銹鋼的最重要的特性是耐蝕性能，但是又絕不是僅僅具有耐蝕性能，而且還具有特有的力學(xué)性能（屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、蠕變強(qiáng)度、高溫強(qiáng)度、低溫強(qiáng)度等）、物理性能（密度、比熱容、線膨脹系數(shù)、、導(dǎo)熱系數(shù)、電阻率、磁導(dǎo)率、彈性系數(shù)等）、工藝性能（成形性能、焊接性能、切削性能等）以及金相（相組成、組織結(jié)構(gòu)等）等。這些性能構(gòu)成了不銹鋼的特性，下面僅就其中一些最基本的特性進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。

一、力學(xué)性能

（一）強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度）

不銹鋼的強(qiáng)度是由各種因素不確定，但最重要的和最基本的因素是其中添加的不同化學(xué)因素，主要是金屬元素。不同類(lèi)型的不銹鋼由于其化學(xué)成分的差異，就有不同的強(qiáng)度特性。

（1）馬氏體型不銹鋼

馬氏體型不銹鋼與普通合金鋼一樣具有通過(guò)淬火實(shí)現(xiàn)硬化的特性，因此可通過(guò)選擇牌號(hào)及熱處理?xiàng)l件來(lái)得到較大范圍的不同的力學(xué)性能。

馬氏體型不銹鋼從大的方面來(lái)區(qū)分，屬于鐵-鉻-碳系不銹鋼。進(jìn)而可分為馬氏體鉻系不銹鋼和馬氏體鉻鎳系不銹鋼。在馬氏體鉻系不銹鋼中添加鉻、碳和鉬等元素時(shí)強(qiáng)度的變化趨勢(shì)和在馬氏體鉻系不銹鋼中添加鎳的強(qiáng)度特性如下所述。

馬氏體鉻系不銹鋼在淬火-回火條件下，增加鉻的含量可使鐵素體含量增加，因而會(huì)降低硬度和抗拉強(qiáng)度。低碳馬氏體鉻不銹鋼在退火條件下，當(dāng)鉻含量增加時(shí)硬度有所提高，而延伸率略有下降。在鉻含量一定的條件下，碳含量的增加使鋼在淬火后的硬度也隨之增加，而塑性降低。添加鉬的主要目的是提高鋼的強(qiáng)度、硬度及二次硬化效果。在進(jìn)行低溫淬火后，鉬的添加效果十分明顯。含量通常少于1%。

在馬氏體鉻鎳系不銹鋼中，含一定量的鎳可降低鋼中的δ鐵素體含量，使鋼得到最大硬度值。

馬氏體型不銹鋼的化學(xué)成分特征是，在0.1%-1.0%C，12%-27%Cr的不同成分組合基礎(chǔ)上添加鉬、鎢、釩、和鈮等元素。由于組織結(jié)構(gòu)為體心立方結(jié)構(gòu)，因而在高溫下強(qiáng)度急劇下降。而在600℃以下，高溫強(qiáng)度在各類(lèi)不銹鋼中最高，蠕變強(qiáng)度也最高。

(2)鐵素體型不銹鋼

據(jù)研究結(jié)果，當(dāng)鉻含量小于25%時(shí)鐵素體組織會(huì)抑制馬氏體組織的形成，因而隨鉻含量的增加其強(qiáng)度下降；高于25%時(shí)由于合金的固溶強(qiáng)化作用，強(qiáng)度略有提高。鉬含量的增加可使其更易獲得鐵素體組織，可促進(jìn)α'相、б相和x相的析出，并經(jīng)固溶強(qiáng)化后其強(qiáng)度提高。但同時(shí)也提高了缺口敏感性，從而使韌性降低。鉬提高鐵素體型不銹鋼強(qiáng)度的作用大于鉻的作用。

鐵素體型不銹鋼的化學(xué)成分的特征是含11%-30%Cr，其中添加鈮和鈦。其高溫強(qiáng)度在各類(lèi)不銹鋼中是最低的，但對(duì)熱疲勞的抗力最強(qiáng)。

（3）奧氏體型不銹鋼

奧氏體型不銹鋼中增加碳的含量后，由于其固溶強(qiáng)化作用使強(qiáng)度得到提高。

奧氏體型不銹鋼的化學(xué)成分特性是以鉻、鎳為基礎(chǔ)添加鉬、鎢、鈮和鈦等元素。由于其組織為面心立方結(jié)構(gòu)，因而在高溫下有高的強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度。還由于線膨脹系數(shù)大，因此比鐵素體型不銹鋼熱疲勞強(qiáng)度差。

（4）雙相不銹鋼

對(duì)鉻含量約為25%的雙相不銹鋼的力學(xué)性能研究表明，在α+r雙相區(qū)內(nèi)鎳含量增加時(shí)r相也增加。當(dāng)鋼中的鉻含量為5%時(shí)，鋼的屈服強(qiáng)度達(dá)到最高值；當(dāng)鎳含量為10%時(shí)，鋼的強(qiáng)度達(dá)到最大值。

（二）蠕變強(qiáng)度

由于外力的作用隨時(shí)間的增加而發(fā)生變形的現(xiàn)象稱之為蠕變。在一定溫度下特別是在高溫下、載荷越大則發(fā)生蠕變的速度越快；在一定載荷下，溫度越高和時(shí)間越長(zhǎng)則發(fā)生蠕變的可能性越大。與此相反，溫度越低蠕變速度越慢，在低至一定溫度時(shí)蠕變就不成問(wèn)題了。這個(gè)最低溫度依鋼種而異，一般來(lái)說(shuō)純鐵在330℃左右，而不銹鋼則因己采取各種措施進(jìn)行了強(qiáng)化，所以該溫度是550℃以上。

和其他鋼一樣，熔煉方式、脫氧方法、凝固方法、熱處理和加工等對(duì)不銹鋼的蠕變特性有很大的影響。據(jù)介紹，在美國(guó)進(jìn)行的對(duì)18-8不銹鋼進(jìn)行蠕變強(qiáng)度試驗(yàn)表明，取自同一鋼錠同一部位的試料的蠕變斷裂時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)今偏差是平均值的約11%，而取自不同鋼錠的上、中、下不同部位的試料的標(biāo)準(zhǔn)偏差與平均值相差則達(dá)到兩倍之多。又據(jù)在德國(guó)進(jìn)行的試驗(yàn)結(jié)果表明，在10的5次冪h時(shí)間下0Cr18Ni11Nb鋼的強(qiáng)度為小于49MPa至118MPa，散差很大。

（三）疲勞強(qiáng)度

高溫疲勞是指材料在高溫下由于周期反復(fù)變化著的應(yīng)力的作用而發(fā)生損傷至斷裂的過(guò)程。對(duì)其進(jìn)行的研究結(jié)果表明，在某一高溫下，10的8次冪次高溫疲勞強(qiáng)度是該溫度下高溫抗拉強(qiáng)度的1/2。

熱疲勞是指在進(jìn)行加熱（膨脹）和冷卻（收縮）的過(guò)程中，當(dāng)溫度發(fā)生變化和受到來(lái)自外部的約束力時(shí)，在材料的內(nèi)部相應(yīng)于其本身的膨脹和收縮變形產(chǎn)生應(yīng)力，并使材料發(fā)生損傷。當(dāng)快速地反復(fù)加熱和冷卻時(shí)其應(yīng)力就具沖擊性，所產(chǎn)生的應(yīng)力與通常情況相比更大，此時(shí)有的材料呈脆性破壞。這種現(xiàn)象被稱之為縶沖擊。熱疲勞和熱沖擊是有著相似之處的現(xiàn)象，但前者主要伴隨大的塑性應(yīng)變，而后者的破壞主要是脆性破壞。

不銹鋼的成分和熱處理?xiàng)l件對(duì)高溫疲勞強(qiáng)度有影響。特別是當(dāng)碳的含量增加時(shí)高溫疲勞強(qiáng)度明顯提高，固溶熱處理溫度也有顯著的影響。一般來(lái)說(shuō)鐵素體型不銹鋼具有良好的熱疲勞性能。在奧氏體不銹鋼中，高硅的且在高溫下具有良好的延伸性的牌號(hào)有著良好的熱疲勞性能。

熱膨脹系數(shù)越小、在同一熱周期作用下應(yīng)變量越小、變形抗力越小和斷裂強(qiáng)度越高，壽命就越長(zhǎng)?？梢哉f(shuō)馬氏體型不銹鋼1Cr17的疲勞壽命最長(zhǎng)，而0Cr19Ni9、0Cr23Ni13和2Cr25Ni20等奧氏體型不銹鋼的疲勞壽命最短。另外鑄件較鍛件更易發(fā)生由于熱疲勞引起的破壞。在室溫下，10的7次冪次疲勞強(qiáng)度是抗拉強(qiáng)度的1/2。與高溫下的疲勞強(qiáng)度相比可知，從室溫到高溫的溫度范圍內(nèi)疲勞強(qiáng)度沒(méi)有太大的差異。

（四）沖擊韌性

材料在沖擊載荷作用下，載荷變形曲線所包括的面積稱為沖擊韌性。對(duì)于鑄造馬氏體時(shí)效不銹鋼，當(dāng)鎳含量為5%時(shí)其沖擊韌性較低。隨著鎳含量的增加，鋼的強(qiáng)度和韌性可得到改善，但鎳含量大于8%時(shí)，強(qiáng)度和韌性值又一次下降。在馬氏體鉻鎳系不銹鋼中添加鉬后，可提高鋼的強(qiáng)度且可保持韌性不變。

在鐵素體型不銹鋼中增加鉬的含量雖可提高強(qiáng)度，但缺口敏感性也被提高而使韌性下降。

在奧氏體型不銹鋼中具有穩(wěn)定奧氏體組織和鉻鎳系奧氏體不銹鋼的韌性（室溫下韌性和低溫下韌性）非常優(yōu)良，因而適用于在室溫下和低溫下的各種環(huán)境中使用。對(duì)于有穩(wěn)定奧氏體組織和鉻錳系奧氏體不銹鋼。添加鎳可進(jìn)一步改善其韌性。

雙相不銹鋼的沖擊韌性隨鎳含量的增加而提高。一般來(lái)說(shuō)，在a+r兩相區(qū)內(nèi)其沖擊韌性穩(wěn)定在160-200J的范圍內(nèi)。

二、工藝性能

（一）成形性能

不銹鋼的成形性能因鋼種的不同，即結(jié)晶結(jié)構(gòu)的不同而有很大的差異。如鐵素體型不銹鋼和奧氏體型不銹鋼和成形性能由于前者的晶體結(jié)構(gòu)是體心立方，而后者的晶體結(jié)構(gòu)是面心立方而有顯著的差異。

鐵素體不銹鋼的凸緣成形性能與n值（加工硬化指數(shù)）有關(guān)，深沖加工性能與r值（塑性應(yīng)變化）有關(guān)。其中r值由不同的生產(chǎn)工藝下的不同的組織集合來(lái)決定。采取一些措施來(lái)顯著減少固溶碳和固溶氮，可大大改善r值并使深沖性能得到大幅度的提高。

奧氏體型不銹鋼一般來(lái)說(shuō)n值較大，在進(jìn)行加工的過(guò)程中由于塑性誘發(fā)相變而生成馬氏體，因而有較大的n值和延伸率，可進(jìn)行深沖加工和凸緣成形。有一部分奧氏體型不銹鋼在深沖加工后，經(jīng)一段時(shí)間會(huì)產(chǎn)生與沖壓方向一致的縱向裂紋，即所謂的“時(shí)效裂紋”。為此采用高鎳，低氮和低碳的奧氏體型不銹鋼可避免該缺陷的發(fā)生。

奧氏體型不銹鋼不所含的鎳可明顯降低鋼的冷加工硬化傾向，其原因是可使奧氏體的穩(wěn)定性增加，減少或消除了冷加工過(guò)程中的馬氏體轉(zhuǎn)變，降低廠冷加工硬化速率，強(qiáng)度降低和塑性提高。

在雙相不銹鋼中增加鎳的含量可降低馬氏體轉(zhuǎn)變溫度，從而改善了冷加工變形性能。

在評(píng)價(jià)不銹鋼鋼板的成形加工性時(shí)，一般以綜合成形性能來(lái)標(biāo)志。該綜合成形性能是由標(biāo)志斷裂極限的抗斷裂性（深沖性能、凸緣成形性能、邊部延伸性能、彎曲性能），標(biāo)志成形模具和材料的配合性的抗起起皺性，標(biāo)志卸載后固定形狀的形狀固定性等組成。

對(duì)不銹鋼鋼板的工藝性能進(jìn)行評(píng)價(jià)主要有以下試驗(yàn)方法：

（1）拉伸試驗(yàn)；

（2）彎曲試驗(yàn)；

（3）沖壓成形試驗(yàn)；

（4）擴(kuò)口試驗(yàn)；

（5）沖擊試驗(yàn)。

對(duì)不銹鋼鋼管的工藝性能進(jìn)行評(píng)價(jià)主要有以下幾項(xiàng)：

（1）拉伸試驗(yàn)；

（2）擴(kuò)管試驗(yàn)；

（3）壓扁試驗(yàn)；

（4）壓潰試驗(yàn)；

（5）彎曲試驗(yàn)。

（二）焊接性能

在不銹鋼的應(yīng)用中對(duì)不銹鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接和切割是不可避免的。由于不銹鋼本身所具有的特性，與普碳鋼相比不銹鋼的焊接及切割有著其特殊性，更易在其焊接接頭及其熱影響區(qū)（HAZ）產(chǎn)生各種缺陷。焊接時(shí)要特別注意不銹鋼的物理性質(zhì)。例如奧氏體型不銹鋼的熱膨脹系數(shù)是低碳鋼和高鉻系不銹鋼的1.5倍；導(dǎo)熱系數(shù)約是低碳鋼的1/3，而高鉻系不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)約是低碳鋼的1/2；比電阻是低碳鋼的4倍以上，而高鉻系不銹鋼是低碳鋼的3倍。這些條件加上金屬的密度、表面張力、磁性等條件都對(duì)焊接條件產(chǎn)生影響。

馬氏體型不銹鋼一般以13%Cr鋼為代表。它進(jìn)行焊接時(shí)，由于熱影響區(qū)中被加熱到相變點(diǎn)以上的區(qū)域內(nèi)發(fā)生a-r（M）相變，因此存在低溫脆性、低溫韌性惡化、伴隨硬化產(chǎn)生的延展性下降等問(wèn)題。因而對(duì)于一般馬氏體型不銹鋼焊接時(shí)需進(jìn)行預(yù)熱，但碳、氮含量低的和使用r系焊接材料時(shí)可不需預(yù)熱。焊接熱影響區(qū)的組織通常又硬又脆。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，可通過(guò)進(jìn)行焊后熱處理使其韌性和延展性得到恢復(fù)。另外碳、氮含量低的牌號(hào)，在焊接狀態(tài)下也有一定的韌性。

鐵素體型不銹鋼以18%Cr鋼為代表。在含碳量低的情況下有良好的焊接性能，焊接裂紋敏感性也較低。但由于被加熱至900℃以上的焊接熱影響區(qū)晶粒顯著變粗，使得在室溫下缺少延伸性和韌性，易發(fā)生低溫裂紋。也就是說(shuō)，一般來(lái)講鐵素體型不銹鋼有475℃脆化、700-800℃長(zhǎng)時(shí)間加熱下發(fā)生б相脆性、夾雜物和晶粒粗化引起的脆化、低溫脆化、碳化物析出引起耐蝕性下降以及高合金鋼中易發(fā)生的延遲裂紋等問(wèn)題。通常應(yīng)在焊接時(shí)進(jìn)行焊前預(yù)熱和焊后熱處理，并在具有良好韌性的溫度范圍進(jìn)行焊接。

奧氏體型不銹鋼以18%Cr-8%Ni鋼為代表。原則上不須進(jìn)行焊前預(yù)熱和焊后熱處理。一般具有良好的焊接性能。但其中鎳、鉬的含量高的高合金不銹鋼進(jìn)行焊接時(shí)易產(chǎn)生高溫裂紋。另外還易發(fā)生б相脆化，在鐵素體生成元素的作用下生成的鐵素體引起低溫脆化，以及耐蝕性下降和應(yīng)力腐蝕裂紋等缺陷。經(jīng)焊接后，焊接接頭的力學(xué)性能一般良好，但當(dāng)在熱影響區(qū)中的晶界上有鉻的碳化物時(shí)會(huì)極易生成貧鉻層，而貧鉻層和出現(xiàn)將在使用過(guò)程中易產(chǎn)生晶間腐蝕。為避免問(wèn)題的發(fā)生，應(yīng)采用低碳（C≤0.03%）的牌號(hào)或添加鈦、鈮的牌號(hào)。為防止焊接金屬的高溫裂紋，通常認(rèn)為控制奧氏體中的δ鐵素體肯定是有效的。一般提倡在室溫下含5%以上的δ鐵素體。對(duì)于以耐蝕性為主要用途的鋼，應(yīng)選用低碳和穩(wěn)定的鋼種，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮负鬅崽幚恚欢越Y(jié)構(gòu)強(qiáng)度為主要用途的鋼，不應(yīng)進(jìn)行焊后熱處理，以防止變形和由于析出碳化物和發(fā)生δ相脆化。

雙相不銹鋼的焊接裂紋敏感性較低。但在熱影響區(qū)內(nèi)鐵素體含量的增加會(huì)使晶間腐蝕敏感性提高，因此可造成耐蝕性降低及低溫韌性惡化等問(wèn)題。

對(duì)于沉淀硬化型不銹鋼有焊接熱影響區(qū)發(fā)生軟化等問(wèn)題。

綜上所述，不銹鋼的焊接性能主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）高溫裂紋：在這里所說(shuō)的高溫裂紋是指與焊接有關(guān)的裂紋。高溫裂紋可大致分為凝固裂紋、顯微裂紋、HAZ（熱影響區(qū)）的裂紋和再加熱裂紋等。

（2）低溫裂紋:在馬氏體型不銹鋼和部分具有馬氏體組織的鐵素體型不銹鋼中有時(shí)會(huì)發(fā)生低溫裂紋。由于其產(chǎn)生的主要原因是氫擴(kuò)散、焊接接頭的約束程度以及其中的硬化組織，所以解決方法主要是在焊接過(guò)程中減少氫的擴(kuò)散，適宜地進(jìn)行預(yù)熱和焊后熱處理以及減輕約束程度。

（3）焊接接頭的韌性：在奧氏體型不銹鋼中為減輕高溫裂紋敏感性，在成分設(shè)計(jì)上通常使其中殘存有5%-10%的鐵素體。但這些鐵素體的存在導(dǎo)致了低溫韌性的下降。在雙相不銹鋼進(jìn)行焊接時(shí)，焊接接頭區(qū)域的奧氏體量減少而對(duì)韌性產(chǎn)生影響。另外隨著其中鐵素體的增加，其韌性值的顯著下降的趨勢(shì)。

己證實(shí)高純鐵素體型不銹鋼的焊接接頭的韌性顯著下降的原因是由于混入了碳、氮和氧的緣故。其中一些鋼的焊接接頭中的氧含量增加后生成了氧化物型夾雜，這些夾雜物成為裂紋發(fā)生源或裂紋傳播的途徑使得韌性下降。而有一些鋼則是由于在保護(hù)氣體中混入了空氣，其中的氮含量增加在基體解理面{100}面上產(chǎn)生板條狀Cr2N，基體變硬而使得韌性下降。

（4）б相脆化：奧氏體型不銹鋼、鐵素體型不銹鋼和雙相不銹鋼易發(fā)生б相脆化。由于組織中析出了百分之幾的相，韌性顯著下降。б相一般是在600-900℃范圍內(nèi)析出，尤其在750℃左右最易析出，作為防止б相產(chǎn)生的預(yù)防性措施，奧氏體型不銹鋼中應(yīng)盡量減少鐵素體的含量。

（5）475℃脆化：在475℃附近（370-540℃）長(zhǎng)時(shí)間保溫時(shí)，使Fe-Cr合金分解為低鉻濃度的a固溶體和高鉻濃度的a'固溶體中鉻濃度大于75%時(shí)形變由滑移變形轉(zhuǎn)變?yōu)閷\晶變形，從而發(fā)生475℃脆化。

（三）切削性能

不同的不銹鋼的切削性能有很大的差異。一般所說(shuō)不銹鋼的切削性能比其他鋼差，是指奧氏體型不銹鋼的切削性能差。這是由于奧氏體不銹鋼的加工硬化嚴(yán)重，導(dǎo)熱系數(shù)低造成的。為此在切削過(guò)程中需使用水性切削冷卻液，以減少切削熱變形。特別是當(dāng)焊接時(shí)的熱處理不好時(shí)，無(wú)論是怎樣提高切削精度，其變形也是不可避免的。其他類(lèi)型如馬氏體型不銹鋼、鐵素體型不銹鋼等不銹鋼的切削性能只要不是淬火后進(jìn)行切削，那么與碳素鋼沒(méi)有太大的不同。但兩者均是含碳量越高則切削性能越差。沉淀硬化型不銹鋼由于其不同的組織和處理方法而顯示不同的切削性能，但一般來(lái)說(shuō)其切削性能在退火狀態(tài)下與同一系列及同一強(qiáng)度的馬氏體型不銹鋼和奧氏體型不銹鋼相同。

欲改善不銹鋼的切削性能，與碳素鋼一樣可通過(guò)添加硫、鉛、鉍、硒和碲等元素來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中添加如硫硒和碲等元素可減輕工具的磨損，添加鉛和鉍等元素可改善切削狀態(tài)。

雖然添加硫可改善不銹鋼的切削性能，但是由于它是以MnS化合物的形式存在于鋼中，所以使得耐蝕性明顯下降。為解決這個(gè)問(wèn)題，通常是添加少量的鉬或銅。

（四）淬透性

對(duì)于馬氏體鉻鎳不銹鋼，一般需進(jìn)行淬火-回火熱處理。在這個(gè)過(guò)程中不同的合金元素及其添加量對(duì)淬透性有不同的影響。

對(duì)馬氏體型不銹鋼進(jìn)行淬火時(shí)是從925-1075℃溫度進(jìn)行急冷。由于相變速度低，因此無(wú)論是油冷還是空泠都可得到充分的硬化。同樣在必須進(jìn)行的回火過(guò)程中，由于回火條件的不同可得到大范圍的不同力學(xué)性能。

在馬氏體鉻不銹鋼中，由于鉻的添加可提高鐵碳合金的淬透性，因而在需要進(jìn)行淬火鋼中得到廣泛的應(yīng)用。鉻的主要作用是可以降低淬火的臨界冷卻速度，使鋼的淬透性得到明顯的提高。從C曲線來(lái)看，由于鉻的添加使奧氏體發(fā)生轉(zhuǎn)變的速度減慢，C曲線明顯右移。

在馬氏體鉻鎳不銹鋼中，鎳的添加可提高鋼的淬透性和可淬透性。含鉻接近20%的鋼中若不添加鎳則無(wú)淬火能力。添加2%-4%的鎳可恢復(fù)淬火能力。但其中鎳的含量不能過(guò)高，否則過(guò)高的鎳含量不僅會(huì)擴(kuò)大r相區(qū)，而且還會(huì)降低Ms溫度，這樣使鋼成為單相奧氏體組織也喪失了淬火能力。選擇適當(dāng)?shù)逆嚭?，可提高馬氏體不銹鋼的回火穩(wěn)定性，并降低回火軟化程度。

另外，在馬氏體鉻鎳不銹鋼中添加鉬可增加鋼的回火穩(wěn)定性。

鐵素體型不銹鋼雖然由于在高溫下不產(chǎn)生奧氏體，因而不能通過(guò)進(jìn)行淬火來(lái)實(shí)現(xiàn)硬化，但是低鉻鋼中發(fā)生部分馬氏體相變。

奧氏體型不銹鋼屬于Fe-Cr-Ni系和Fe-Cr-Mn系，為奧氏體組織。因此從低溫到高溫的大的范圍內(nèi)均表現(xiàn)出高的強(qiáng)度和良好的延伸性能?？赏ㄟ^(guò)進(jìn)行從1000℃以上開(kāi)始的急冷的固溶化處理來(lái)得到非磁性的全部奧氏體組織，從而得到良好的耐蝕性和最大的延伸率。

三、物理性能

（一）一般物理性能

和其他材料一樣，物理性能主要包括以下3個(gè)方面：熔點(diǎn)、比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)和線膨脹系數(shù)等熱力學(xué)性能，電阻率、電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率等電磁學(xué)性能，以及楊氏彈性模量、剛性系數(shù)等力學(xué)性能。這些性能一般都被認(rèn)為是不銹鋼材料的固有特性，但是也會(huì)受到諸如溫度、加工程度和磁場(chǎng)強(qiáng)度的影響。通常情況下不銹鋼與純鐵相比導(dǎo)熱系數(shù)低、電阻大，而線膨脹系數(shù)和導(dǎo)磁率等性能則依不銹鋼本身的結(jié)晶結(jié)構(gòu)而異。

表4-1-表4-5中列出了馬氏體型不銹鋼、鐵素體型不銹鋼、奧氏體型不銹鋼、沉淀硬化型不銹鋼和雙相不銹鋼主要牌號(hào)的物理性能。如密度、熔點(diǎn)、比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)、線膨脹系數(shù)、電阻率、磁導(dǎo)率和縱向彈性系數(shù)等參數(shù)。

（二）物理性能與溫度的相關(guān)性

1.比熱容

隨著溫度的變化比熱容會(huì)發(fā)生變化，但在溫度變化的過(guò)程中金屬組織中一旦發(fā)生相變或沉淀，那么比熱容將發(fā)生顯著的變化。

2.導(dǎo)熱系

在600℃以下，各種不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)基本在10-30W/（m·℃）范圍內(nèi)，隨著溫度的提高導(dǎo)熱系數(shù)有增加趨勢(shì)。在100℃時(shí)，不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)由大至小的順序?yàn)?Cr17、00Cr12、2Cr25N、0Cr18Ni11Ti、0Cr18Ni9、0Cr17Ni12Mo2、2Cr25Ni20.500℃時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)由大至小有順序?yàn)?Cr13、1Cr17、2Cr25N、0Cr17Ni12Mo2、0Cr18Ni9Ti、和2Cr25Ni20。奧氏體型不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)較其他不銹鋼略低，與普通碳素鋼相比，100℃時(shí)奧氏體型不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)約為其1/4。

3.線膨脹系數(shù)

在100-900℃范圍內(nèi)，各類(lèi)不銹鋼主要牌號(hào)的線膨脹系數(shù)基本在10的負(fù)6次冪至20的負(fù)6次冪℃負(fù)1，且隨著溫度的升高呈增加趨勢(shì)。對(duì)于沉淀硬化型不銹鋼，線膨脹系數(shù)的大小由時(shí)效處理溫度來(lái)決定。

4.電阻率

在0-900℃，各類(lèi)不銹鋼主要牌號(hào)的比電阻的大小基本在70*10的負(fù)6次冪至130*10的負(fù)6次冪Ωm，且隨著溫度的增加有增加的趨勢(shì)，當(dāng)作為發(fā)熱材料時(shí)，應(yīng)選用電阻率低的材料。

5.磁導(dǎo)率

奧氏體型不銹鋼的磁導(dǎo)率極小，因此也被稱為非磁性材料，具有穩(wěn)定奧氏體組織的鋼，如0Cr20Ni10、0Cr25Ni20等，即使對(duì)其進(jìn)行大于80%的大變形量加工也不會(huì)帶磁性。另外高碳、高氮、高錳奧氏體型不銹鋼，如1Cr17Mn6Ni5N、1Cr18Mn8Ni5N系列以及高錳奧氏體型不銹鋼等，在大壓下量加工條件會(huì)發(fā)生ε相相變，因此保持非磁性。在居里點(diǎn)以上的高溫下，即使是強(qiáng)磁性材料也會(huì)喪失磁性。但有些奧氏體型不銹鋼如1Cr17Ni7、0Cr18Ni9，因?yàn)槠浣M織為亞穩(wěn)定奧氏體組織，因而在進(jìn)行大壓下量冷加工或進(jìn)行低溫加工時(shí)會(huì)發(fā)生馬氏體相變，本身將具有磁性且磁導(dǎo)率也會(huì)提高。

6.彈性模量

室溫下鐵素體型不銹鋼的縱向彈性模量為200KN/mm的平方，奧氏體型不銹鋼的縱向彈性模量為193KN/mm的平方，略低于碳素結(jié)構(gòu)鋼。隨著溫度的升高縱向彈性模量減小，泊松比增加，橫向彈性模量（剛度）則顯著下降。縱向彈性模量將對(duì)加工硬化和組織集合產(chǎn)生影響。

7.密度

含鉻量高的鐵素體型不銹鋼密度小，含鎳量高和鴚錳量高的奧氏體型不銹鋼的密度大。在室溫下由于晶格間距的加大密度變小。

（三）低溫下的物理性能

1.導(dǎo)熱系數(shù)

各類(lèi)不銹鋼在極低溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)的大小略有差異，但總的來(lái)說(shuō)是室溫下導(dǎo)熱系數(shù)的1/50左右。在低溫上隨著磁通（磁通密度）的增加導(dǎo)熱系數(shù)增加。

2.比熱容

在極低溫度下，各種不銹鋼的比熱容有一些差異。比熱容受溫度的影響很大，在4K時(shí)的比熱容可減小至室溫下比熱容的1/1100以下。

3.熱膨脹性

對(duì)于奧氏體型不銹鋼，在80K以下收縮率（相對(duì)于273K）的大小略有差異。鎳的含量對(duì)收縮率有一定的影響。

4.電阻率

在極低溫度下各牌號(hào)間電阻率大小的差異加大。合金元素對(duì)電阻率的大小有較大的影響。

5.磁性

在低溫下。奧氏體型不銹鋼隨材質(zhì)的不同其質(zhì)量磁化率對(duì)負(fù)荷磁場(chǎng)的影響有差異。不同的合金元素含量也有差異。

不同牌號(hào)的磁導(dǎo)率沒(méi)有什么差異。

6.彈性模量

在低溫下，有磁性轉(zhuǎn)變的奧氏體型不銹鋼其泊松比相應(yīng)地產(chǎn)生極值。

四、耐腐蝕性能

不銹鋼的耐腐蝕性能一般隨鉻含量的增加而提高。其基本原理是，當(dāng)鋼中有足夠的鉻時(shí)，在鋼的表面形成非常薄的至密的氧化膜，它可以防止進(jìn)一步的氧化或義腐蝕。氧化性的環(huán)境可以強(qiáng)化這種膜，而還原性環(huán)境則必然破壞這種膜，造成鋼的腐蝕。

（一）在各種環(huán)境中的耐腐蝕性能

1.大氣腐蝕

不銹鋼耐大氣腐蝕基本上是隨大氣中的氯化物的含量而變化的。因此，靠近海洋或其他氯化物污染源對(duì)不銹鋼的腐蝕是極為重要的。一定量的雨水，只有對(duì)鋼表面的氯化物濃度起作用時(shí)才是重要的。

農(nóng)村環(huán)境1Cr13、1Cr17和奧氏體型不銹鋼可以適應(yīng)各種用途，其外觀上不會(huì)有顯著的改變。因此，在農(nóng)村暴露使用的不銹鋼可以根據(jù)價(jià)格，市場(chǎng)供應(yīng)情況，力學(xué)性能、制作加工性能和外觀來(lái)選擇。

工業(yè)環(huán)境在沒(méi)有氯化物污染的工業(yè)環(huán)境中，1Cr17和奧氏體型不銹鋼能長(zhǎng)期工作，基本上保持無(wú)銹蝕，可能在表面形成污膜，但當(dāng)將污膜清除后，還保持著原有的光亮外觀。在有氯化物的工業(yè)環(huán)境中，將造成不銹鋼銹蝕。

海洋環(huán)境1Cr13和1Cr17不銹鋼在短時(shí)期就會(huì)形成薄的銹膜，但不會(huì)造成明顯的尺寸上的改變，奧氏體型不銹鋼如1Cr17Ni7、1Cr18Ni9和0Cr18Ni9，當(dāng)暴露于海洋環(huán)境時(shí)，可能出現(xiàn)一些銹蝕。銹蝕通常是淺薄的，可以很容易地清除。0Cr17Ni12M02含鉬不銹鋼在海洋環(huán)境中基本上是耐腐蝕的。

除了大氣條件外，還有另外兩個(gè)影響不銹鋼耐大氣腐蝕性能的因素。即表面狀態(tài)和制作工藝。精加工級(jí)別影響不銹鋼在有氯化物的環(huán)境中的耐腐蝕性能。無(wú)光表面（毛面）對(duì)腐蝕非常敏感。即正常的工業(yè)精加工表面對(duì)銹蝕的敏感性較小。表面精加工級(jí)別還影響污物和銹蝕的清除。從高精加工的表面上清除污物和銹蝕物很容易，但從無(wú)光的表面上清除則很困難。對(duì)于無(wú)光表面，如果要保持原有的表面狀態(tài)則需要經(jīng)常的清理。

2.淡水

淡水可定義為不分酸性、鹽性或微咸，來(lái)源于江河、湖泊、池塘或井中的水。

淡水的腐蝕性受水的pH值、氧含量和成垢傾向性的影響。結(jié)垢（硬）水。其腐蝕性主要由在金屬表面形成垢的數(shù)量和類(lèi)型來(lái)決定。這種垢的形成是存在其中的礦物質(zhì)和溫度的作用。非結(jié)垢（軟）水，這種水一般比硬水的腐蝕性強(qiáng)?？梢酝ㄟ^(guò)提高pH值或減少含氧量來(lái)降低其腐蝕性。

1Cr13不銹鋼明顯地比碳素鋼耐淡水腐蝕，而且在淡水中使用有極好的特征。這種鋼廣泛用于例如需要高強(qiáng)度和耐腐蝕的船塢和水壩等用途。然而，應(yīng)當(dāng)考慮到在某些情況下。1Cr13在淡水中可能對(duì)中度點(diǎn)蝕敏感.但是點(diǎn)蝕完全可以用陰極防蝕方法來(lái)避免。1Cr17和奧氏體型不銹鋼在室溫（環(huán)境溫度）幾乎完全可以耐淡水腐蝕。

3.酸性水

酸性水是指從礦石和煤浸析出的被污染的自然水，由于是較強(qiáng)的酸性所以其腐蝕性比自然淡水強(qiáng)得多。，由于水對(duì)礦石和煤中所含硫化物的浸析作用，酸性水中通常含有大量的游離硫酸，此外，這種水含有大量的硫酸鐵，對(duì)碳鋼的腐蝕有非常大的作用。

受酸性水作用的碳鋼設(shè)備通常很快被腐蝕。用受酸性河水作用的各種材料所做試驗(yàn)的結(jié)果表明，在這種環(huán)境下奧氏體型不銹鋼有較高的耐腐蝕性能。

奧氏體型不銹鋼在淡水和酸性河水中有極好的耐腐蝕性能，特別是其腐蝕膜對(duì)熱傳導(dǎo)的阻礙較小，所以在熱交換用途中廣泛使用不銹鋼管。

4.鹽性水

鹽性水的腐蝕特點(diǎn)是經(jīng)常以點(diǎn)蝕的形式出現(xiàn)。對(duì)于不銹鋼，在很大程度上是由于鹽性水導(dǎo)致起耐腐蝕作用的鈍化膜局部破壞。這些鋼發(fā)生點(diǎn)蝕的其他原因是附著于不銹鋼設(shè)備上的茗荷介和其他海水有機(jī)物可形成報(bào)送的濃差電池。一旦形成，這些電池非?；钴S，并且造成大量腐蝕和點(diǎn)蝕。在鹽性水高速流動(dòng)的情況下，例如泵的葉輪，奧氏體型不銹鋼的腐蝕通常是非常小的。

對(duì)使用不銹鋼管的冷凝器，需保持水流速大于1.5m/s，以使海水有機(jī)物和其他固體在管中集聚得最少。對(duì)處理鹽性水的不銹鋼設(shè)備的結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)時(shí)最好是減少縫隙和使用厚壁部件。

5.土壤

埋入土壤中的金屬，取決于天氣和其他因素，處于隨時(shí)都在變化的復(fù)雜的狀態(tài)下。實(shí)踐證明，奧氏體型不銹鋼一般具有極好的耐大多數(shù)土壤腐蝕的性能，而1Cr13和1Cr17則在很多土壤中要產(chǎn)生點(diǎn)蝕。0Cr17Ni12Mo0不銹鋼在所有土壤的試驗(yàn)中完全可以耐點(diǎn)蝕。

6.硝酸

含鉻不小于14%的鐵素型不銹鋼和奧氏體型不銹鋼有極好的耐硝酸腐蝕的性能。1Cr17不銹鋼己廣泛用于硝酸工廠的加工設(shè)備。然而，由于0Cr18Ni9通常具有較好的成形性能和焊接性能，因此在上述用途中己大量取代了1Cr17不銹鋼.

其他奧氏體型不銹鋼的耐硝酸腐蝕性能與0Cr18Ni9相近。0Cr17不銹鋼通常比0Cr18Ni9的腐蝕速率稍高，并且較高的溫度和濃度對(duì)其有較大的有害影響。

如果對(duì)鋼進(jìn)行的熱處理不適當(dāng)，熱硝酸將使奧氏體和鐵素體型不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕，因此，可用適當(dāng)?shù)臒崽幚韥?lái)預(yù)防這種類(lèi)型的腐蝕，或者使用耐這種類(lèi)型腐蝕的不銹鋼。

7.硫酸

標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼牌號(hào)很少用于硫酸溶液，因?yàn)槠淇墒褂玫姆秶苷?。在室溫條件下，0Cr17Ni12Mo2不銹鋼（最耐硫酸蝕的標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)）在硫酸濃度小于15%?；虼笥?5%時(shí)是耐腐蝕性的。然而在較高的濃度范圍，通常使用碳鋼。馬氏體和鐵素體型不銹鋼一般不耐硫酸溶液腐蝕。

如同硝酸的情況一樣，如果對(duì)不銹鋼不進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，硫酸可造成晶間腐蝕。對(duì)于焊接后不能進(jìn)行熱處理的焊接結(jié)構(gòu)，應(yīng)使用低碳牌號(hào)00Cr19Ni10或00Cr17Ni14M02，或穩(wěn)定化的牌號(hào)0Cr18Ni11Ti或0Cr18Ni11Nb不銹鋼.

8.磷酸

奧氏體型不銹鋼不銹鋼具有好的耐磷酸溶液腐蝕的性能，并廣泛用