4-第一章-建设工程材料二

第一章- 建设工程材料（二）第一节 建设工程材料优质碳素结构钢优质碳素结构钢是含碳小于0.8%的碳素钢，这种钢中所含的硫、磷及非金属夹杂物比碳素结构钢少。与普通碳素结构钢相比，优质碳素结构钢塑性和韧性较高，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低碳钢强度和硬度低，但塑性和韧性高，加工性和焊接性能优良，用于制造承载较小和要求韧性高的零件以及小型渗碳零件；中碳钢强度和硬度较高，塑性和韧性较低，切削性能良好，但焊接性能较差，冷热变形能力良好，主要用于制造荷载较大的机械零件。高碳钢具有高的强度和硬度、高的弹性极限和疲劳极限（尤其是缺口疲劳极限），切削性能尚可，但焊接性能和冷塑性变形能力差，水淬时容易产生裂纹。主要用于制造弹簧和耐磨零件。碳素工具钢是基本上不加入合金化元素的高碳钢，也是工具钢中成本较低、冷热加工性良好、使用范围较广的钢种。【例2014-单选题】优质碳素结构钢的塑性和韧性较高，且可以通过加工处理方法得到强化，该方法应为（ ）。A.热变形强化B.冷变形强化C.热处理强化D.酸洗与钝化网校答案：C【例2015-单选题】某种钢材，其塑性和韧性较高，可通过热处理强化，多用于制作较重要的、荷载较大的机械零件，是广泛应用的机械制造用钢。此种钢材（ ）。A.普通碳素结构钢B.优质碳素结构钢C.普通低合金钢D.奥氏体型不锈钢网校答案：B2）低合金结构钢普通低合金钢普通低合金钢共有Q345、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、Q620、Q690八个强度等级。普通低合金钢比碳素结构钢具有较高的韧性，同时有良好的焊接性能、冷热压加工性能和耐蚀性，部分钢种还具有较低的脆性转变温度。用于制造各种容器、螺旋焊管、建筑结构等。普通低合金钢Q345（18Nb）具有综合力学性能、耐低温冲击韧性、焊接性能和冷热压加工性能良好特性，可用于建筑结构、化工容器和管道、起重机械和鼓风机。优质低合金钢广泛用于制造各种要求韧性高的重要机械零件和构件。当零件的形状复杂，截面尺寸较大，要求韧性高时，采用优质低合金钢可使复杂形状零件的淬火变形和开裂倾向降到最小。因此，形状复杂或截面尺寸较大或要求韧性高的淬火零件，一般为优质低合金钢。【例-单选题】广泛用于制造各种要求韧性高的重要机械零件和构件，当零件的形状复杂，截面尺寸较大，要求韧性高时应选用（ ）。A.普通碳素结构钢B.优质碳素结构钢C.普通低合金钢D.优质低合金钢网校答案：D3）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介质中具有高稳定性的钢种。它在化工、石油、食品机械和国防工业中广泛应用。不锈耐酸钢按使用状态的金相组织，可分为铁素体、马氏体、奥氏体、铁素体加奥氏体和沉淀硬化型不锈钢五类。现将各类不锈钢的特点简述如下：3）不锈耐酸钢铁素体型不锈钢。铬是铁素体型不锈钢中的主加元素。高铬钢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。在硝酸和氮肥工业中广泛使用。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。马氏体型不锈钢具有较高的强度、硬度和耐磨性。但由于此钢焊接性能不好，故一般不用作焊接件。通常用于弱腐蚀性介质环境中，如海水、淡水和水蒸气中；以及使用温度580的环境中，通常也可作为受力较大的零件和工具的制作材料。奥氏体型不锈钢具有较高的韧性、良好的耐蚀性、高温强度和较好的抗氧化性，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。铁素体-奥氏体型不锈钢。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。沉淀硬化型不锈钢。突出优点是具有高的强度，耐蚀性优于铁素体型不锈钢。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。【例2013-单选题】为提高奥氏体型不锈钢的屈服强度，应采用的强化方法为（ ）。A.冷变形B.正火C.淬火D.酸洗与钝化网校答案：A【例2014-多选题】按不锈钢使用状态的金相组织分类，除包括铁素体、奥氏体不锈钢外，还有（ ）。A.马氏体不锈钢B.铁素体加奥氏体不锈钢C.马氏体加奥氏体不锈钢D.沉淀硬化型不锈钢网校答案：ABD【例2015-单选题】与奥氏体型不锈钢相比，马氏体型不锈钢的优点是具有（ ）。A.较高的强度、硬度和耐磨性B.较高的韧性、良好的耐腐蚀性C.良好的耐腐蚀性和抗氧化性D.良好的压力加工和焊接性能网校答案：A【例2016-单选题】某不锈钢的屈服强度低，且不能采用热处理方法强化，只能进行冷变形强化，此种不锈钢为（ ）。A.马氏体型不锈钢B.奥氏体型不锈钢C.铁素体-奥氏体型不锈钢D.沉淀硬化不锈钢网校答案：B【例2017-多选题】铁素体一奥氏体型不锈钢和奥氏体型不锈钢相比具有的特点有（ ）。A.其屈服强度为奥氏体型不锈钢的两倍B.应力腐蚀小于奥氏体型不锈钢C.晶间腐蚀小于奥氏体型不锈钢D.焊接时的热裂倾向大于奥氏体型不锈钢网校答案：ABC2.铸铁的分类和用途铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金。铸铁是应用最广泛的铸造材料。它具有生产设备和工艺简单、价格便宜等优点。大部分机械设备的箱体、壳体、机座、支架和受力不大的零件多用铸铁制造。某些承受冲击不大的重要零件，如小型柴油机的曲轴，多用球墨铸铁制造。其原因是铸铁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。2.铸铁的分类和用途铸铁与钢相比，其成分特点是碳、硅含量高，杂质含量也较高。但杂质在钢和铸铁中的作用完全不同，磷在耐磨铸铁中是提高其耐磨性的主要合金元素，唯一有害的元素是硫。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。【例2016-单选题】石墨对铸铁的性能影响很大，影响铸铁韧性和塑性的最大因素是（ ）。A.石墨的数量B.石墨的大小C.石墨的分布D.石墨的形状网校答案：D（1）铸铁的分类。按石墨的形状特征，灰口铸铁可分为普通灰铸铁（石墨呈片状）、蠕墨铸铁（石墨呈蠕虫状）、可锻铸铁（石墨呈团絮状）和球墨铸铁（石墨呈球状）四大类。普通灰铸铁蠕墨铸铁可锻铸铁球墨铸铁（3）工程中常用铸铁的性能特点1）灰铸铁。灰铸铁包括普通灰铸铁、奥氏体灰铸铁、冷硬灰铸铁、耐磨灰铸铁、耐热灰铸铁和耐蚀灰铸铁六种，灰铸铁价格便宜，应用非常广泛。在各类铸铁的总产量中，灰铸铁占80%以上。2）球墨铸铁。综合机械性能接近于钢。球墨铸铁的抗拉强度远远超过灰铸铁，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，重量更轻，并具有较好的耐疲劳强度。球墨铸铁的扭转疲劳强度甚至超过45钢。在实际工程中常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。也可用于高层建筑室外进入室内给水的总管或室内总干管。3）蠕墨铸铁。强度接近于球墨铸铁，并具有一定的韧性和较高的耐磨性；同时又有灰铸铁良好的铸造性能和导热性。蠕墨铸铁在生产中主要用于生产汽缸盖、汽缸套、钢锭模和液压阀等铸件。是一种新的铸铁材料，发展前景乐观。4）可锻铸铁。具有较高的强度、塑性和冲击韧性，可以部分代替破钢。这种铸铁有黑心可锻铸铁、白心可锻铸铁、珠光体可锻铸铁三种类型。可锻铸铁常用来制造形状复杂、承受冲击和振动荷载的零件，如管接头和低压阀门等。与球墨铸铁相比，可锻铸铁具有成本低、质量稳定、处理工艺简单等优点。【例-单选题】综合机械性能接近于钢，扭转疲劳强度甚至超过45钢，在实际工程中常用来代替钢制造某些重要零件，可用于高层建筑室外进入室内给水的总管或室内总干管的是（ ）。A.灰铸铁B.球墨铸铁C.蠕墨铸铁D.可锻铸铁网校答案：B【例2017-单选题】某种铸铁具有较高的强度、塑性和冲击韧性，可以部分代替碳钢，用来制作形状复杂、承受冲击和振动荷裁的零件，且与其他铸铁相比，其成本低，质量稳定、处理工艺简単。此铸铁为（ ）。A.可锻铸铁B.球墨铸铁C.蠕墨铸铁D.片墨铸铁网校答案：A【例2018-多选题】关于可锻铸铁的性能，说法正确的有（ ）。A.较高的强度、塑性和冲击韧性B.可生产汽缸盖、汽缸套等铸件C.黑心可锻铸铁依靠石墨化退火获得D.与球墨铸铁比成本低，质最稳定，处理工艺简单网校答案：ACD（二）有色金属材料有色金属是指黑色金属以外的所有金属及其合金。不同有色金属具有不同的优良性能，如钛合金的耐蚀性优于不锈钢；铜和铝的导电性明显高于铁合金；镍铬合金的比电阻较高，同时还有高的抗氧化性能和塑性，以及为零的电阻温度系数；铅具有高的抗X射线和射线穿透能力。（二）有色金属材料2.工程中常用有色金属的性能和特点（1）铝及铝合金铝及铝合金在采用各种强化手段后可以达到与普通低合金钢相近的强度，而且其比强度要比普通钢高得多。铝及铝合金在电气工程、一般机械和轻工业中都有广泛的用途。铝合金是在铝中加入合金元素获得，具有较高强度，同时保持良好的加工性能。许多铝合金不仅可通过冷变形提高强度，而且可用热处理来大幅度地改善性能。根据成分及工艺特点，铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两类。变形铝合金塑性较好