《安装工程技术与计量》课程教案——第二章 基础知识(8-24)

1、安装工程技术与计量第二章 基础知识2有色金属。定义：黑色金属以外的所有金属及其合金称之为有色金属。 (1) 铜及铜合金铜的比重为8.9，颜色呈玫瑰红色，表面被氧化而生成氧化铜薄膜后，外观呈紫红色，故又称紫铜，通常也叫纯铜。 铜的性质及用途：A导电性(导电率仅次于银而居第二位)用途：铜被广泛用于电气工业方面，用来做电刷、电线、电缆或用来制造电动机、发电机、变压器及电气化设施接触网等。B导热性用途：铜可用于散热器、冷却器和炉板等。C耐腐蚀性铜在大气和水中的抗蚀能力很强，是一种抗磁材料。但当存在于含有二氧化硫或氯化钠的环境中，或者与盐酸、硫酸接触时会加剧腐蚀。故在应用时应避免与上述物质接触。D加工性

2、能(塑性很好，容易冷、热成形)用途：铜可以制成各种规格的线材、管材、棒材及板材。E机械性能(优良的减摩性和耐磨性以及高的弹性极限和疲劳极限)F强度(纯铜的强度低，不宜作结构材料) 铜的种类及牌号我国的纯铜分为四种，即一号铜，二号铜、三号铜和四号铜。纯铜的冶炼产品是用化学元素符号后加顺序号，并用“”隔开表示。如Cu1代表一号铜，Cu2代表二号铜，随着顺序号的增加纯度依次递减。 铜合金定义：以铜为基的合金称为铜合金。铜合金的种类通常分为黄铜、青铜和白铜三大类。A黄铜定义：黄铜是以锌为主加元素，含锌量低于50%的铜合金。性能：黄铜具有优良的机械性能，易于加工成形，对一般大气、海洋大气及海水等有相当好

3、的耐蚀性，铸造性也很好。牌号表示法：常用的普通黄铜的牌号一般用“H”表示，后面加合金中平均含铜量的百分数。如H68，表示含铜量为68%、含锌量为32%的黄铜。若为铸造产品，则应冠以“Z”字。如ZH62等。B白铜定义：以镍为主要合金元素的铜合金称为白铜。白铜的分类和牌号表示法：C青铜定义：工业上习惯把除黄铜、白铜以外的铜合金统称为青铜。牌号表示法：用“Q”+第一个主加元素的化学符号及含量(%)+其他元素含量表示，铸造青铜冠以Z字。如QSn4-3表示含锡量为4%，含其他元素为3%(其余为铜)的锡青铜；ZQSn10-1表示含锡量10%，含其他元素为1%(其余为铜)的铸造锡青铜。(2) 铝及铝合金铝是

4、一种银白色的金属，比重很小，属于轻金属类的有色金属材料，在有色金属中，铝是应用最广泛的金属结构材料。其产量仅次于钢铁。 铝的性质及用途 纯铝是极其柔软、易于切创及加工成型的金属，比重为2.7，具有高导电、导热性，合金化后，铝合金具有高的比强度和比刚度，同时仍然有良好的工艺成型性和高的耐蚀性。 铝的化学性质很活泼，它和氧的亲和能力很强，暴露于空气中表面容易生成一层氧化铝薄膜。这层薄膜非常致密，能保护下面金属不再继续受到腐蚀，通常用于盛装浓硝酸的容器、槽车。 稀酸和碱对铝的溶解力很强，碱、氨、石灰等溶液很容易破坏铝的氧化膜，故铝在保管和使用过程中，应避免与上述物质接触。 铝的电极电位较低，如与电极

5、电位高的金属接触并且有电解质存在时，会形成微电他，使铝很快就受到腐蚀，所以在使用和保管过程中要避免和电极电位高的金属相接触。 铝的塑性很好，可制成各种形状的材料，如管材、棒材、板材；线材等。铝的强度和硬度较低，所以常用冷压力加工方法或加入合金元素使之强化。铝的比重小，可以配制轻合金，作轻质结构材料。飞机制造、造船、汽车以及铁路上的客、货车都广泛地使用铝及铝合金作结构材料，可以减轻运输工具的自身重量以提高它的运输能力。由于铝有很好的耐蚀性，故常用来制作小五金和装饰品。铝有良好的导热性，是制造炊具和各式散热器的好材料。 纯铝有良好的导电性，故可用来制作电线、电缆和导电器材。氧化铝具有良好的绝缘性能

6、，可以制造整流器的电极。 利用铝氧化亲和力大的特点，冶金工业多用铝作为脱氧材料。铝粉可制造银色油漆，还用来配制各种金属材料。 铝合金根据铝合金的成分及工艺特点可分为： 铝及铝合金牌号表示法A纯铝的牌号用“L”加上顺序号表示，共分7级，级数越大含杂质也越多，其纯度降低。B铝合金的牌号铸造铝合金用“ZL”加三位数字表示。其中第一位表示合金类别(“1”为铝硅系；“2”为铝铜系；“3”为铝镁系；“4”为铝锌系)；第二、三位数字为合金顺序号，序号不同，其化学成分亦不同。如ZL102表示铝硅系2号铸铝合金。变形铝合金分别按上述分类用“LF”、“LY”、“LC”及“LD”表示“防锈铝”、“硬铝”、“超硬铝”

7、和“锻铝”，后面跟顺序号。如LF5、LF11(A1-Mg系合金)，LY11、LY12(Al-Cu-Mg系合金)，LC4(Al-Cu-Mg-Zn系合金)，LD5、LD10(A1-Cu-Mg-Si系合金)等。(3) 镁及镁合金 镁的性质、用途及牌号镁是银白色金属，比重为1.74，熔点为650。镁的化学性质比较活泼，容易氧化，在空气中暴露很短时间，其表面很快就发暗，接着便形成一层白色氧化层，与酸接触很快就被腐蚀。 镁在常温时的强度和塑性都比较低，所以很少用来做结构材料。镁的用途主要是制造镁合金及配制其他有色合金材料，在熔铸铜或镍合金时可以作去硫剂和脱氧剂，在熔铸球墨铸铁时，镁是重要的球化剂。镁在燃烧

8、时能发出高热和强光，利用这一持性镁可作闪光材料，如闪光灯、信号弹、照明弹和焰火等。 纯镁产品有Mg-1、Mg-2、Mg-3等3个牌号。 镁合金镁合金中主要加入的元素有铝、锌、锰、硅等，其作用如下：A在镁中加入铝(10%以下)和锌(4%以下)都能使镁合金的晶粒细化，强度提高；B加入锰(0.1%2%)能提高镁合金的抗蚀能力；C加入硅(1%以下)能改善合金的流动性；D加入锆可使合金的晶粒细化，铸件的致密度提高；E加入稀土元素除可增加铸件的致密度使其性能得到改善外，还能提高其耐热性和抗蠕变能力。用途：主要用于航空工业、国防工业和一般工业部门，用来制造仪表、仪器、照相机、电影机的零件和无线电通讯器材。(

9、4) 钛及钛合金钛及钛合金具有重量轻、比强度高、耐高温、耐腐蚀以及良好低温韧性等优点，同时资源丰富，所以有着广泛的应用前景。 钛的性质、用途及牌号钛是白色的轻金属，比重4.5，熔点高，热膨胀系数小，导热性差。纯钛塑性好、强度低、容易加工成形。钛具有优良的耐蚀性和耐热性，在大气和海水中不受腐蚀，在硫酸、盐酸、硝酸、氢氧化钠等介质中都很稳定。钛的抗氧化能力优于大多数奥氏体不锈钢。钛在高温条件下仍能保持较高的强度。 由于钛具有以上优点，因此，目前世界各国都在大力发展自己的钛合金工业。钛在飞机、火箭、导弹、宇宙飞船、舰艇、医疗器械等方面得到了广泛的应用。工业纯钛按杂质含量不同可分为TAl、TA2、TA

10、3等三种。其中“T”为钛的汉语拼音字头，数字表示合金的编号，编号越大则杂质越多。 钛合金定义：钛合金是指以钛为基加入其他元素所形成的合金。牌号表示法：“T”和顺序号组成。“A”、“B”、“C”分别代表合金的组织状态。钛合金中常用的合金元素有铬、锰、铁、钒、铝和钼等，其性能和用途分述如下：A钛合金中的钛铝、钛锡和钛锆等合金，可轧成板材和棒材，这类合金的常温强度并不高，但它的高温强度和抗蠕变性能好。B钛合金中的钛钒、钛铌和钛钼等合金，具有优良的冲压性能和较高的强度，通常轧成板材和带材供应。C钛合金中的钛铁、钛锰、钛锆、钛铜、钛钨、钛硅及钛镍等合金，有良好的塑性，可轧成板材和棒材，由于在400以下组

11、织稳定，低温时有良好的韧性，并有良好的抗海水应力腐蚀及抗热盐力腐蚀的能力，所以适用于制造在400以下长期工作的零件、要求一定高温强度的发动机零件，以及在低温下使用的火箭导弹的液氢燃料箱部件等。(5) 镍及镍合金镍是银白色金属，比重为8.9，熔点为1455。镍在360时产生磁性，转变而成铁磁性材。镍有很好的化学稳定性，在潮湿空气和海水中耐腐蚀，在碱性溶液和有机酸中均有抗蚀能力。镍还有较高的热稳定性，在700800的高温条件下工作，表面生成一层坚固的氧化薄膜，可保护内层不再受氧化。镍有良好的塑性和较高的强度，镍及镍合金是耐热耐酸的重要材料。 (6) 铅及铅合金 铅的性质、用途铅是青灰色金属，比重为

12、11.34，熔点为327。铅在干燥空气中很稳定，但在潮湿的空气中很容易形成一层碱式碳酸盐薄膜，这层薄膜紧密地附在铅的表面，能阻止里层铅的进一步氧化。铅在冷盐酸和硫酸中很稳定，有很强的耐酸性，而且与氢氧化钠和碳酸钾等碱性溶液也不起化学反应。铅与硝酸能发生强烈的化学反应，生成硝酸铅。铅属于毒性金属，不宜与食品接触。 铅的比重大，适用于制造弹丸。塑性好，能轧制成铅皮和铅管，用来包裹电缆及制造水管接头垫圈，也适用于配制轴承合金和印刷合金，还可以用作货车的封印铅丸。耐腐蚀性能强，适用于制造蓄电池内衬板、正负电极板和某些酸液的输送管道。熔点低适用于制造焊锡、易熔合金及保险丝等。铅有吸收和射线的特性，适用于

13、制成防射线设施。铅的化合物具有美丽的颜色和很好的遮盖力，既容易干燥又能防腐，是制造面漆不可缺少的材料。 铅台金铅合金材料以铅锑合金和铅银台金用得最多。在铅锑合金中加入铜等强化元素所组成的多元素合金，叫硬铅和特硬铅。常用的铅管主要用铅锑合金、硬铅、特硬铅和铅银合金制造。我们通常用的保险丝是由铅锑合金压制而成的。 (二) 非金属材料1无机非金属材料无机非金属材料主要有各种陶器、瓷器、砖、瓦、玻璃、耐火材料、水泥以及氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、金属陶瓷等。 优点：来源丰富、成本低廉，并具有耐高温、高硬度、抗腐蚀等良好性能。 缺点：抗拉强度低、韧性差、抵抗内部裂纹扩展的能力很低，一般无机非金属材料的抗热

14、震能力差，常在受热冲击时破坏，使得它的应用受到了一定的限制。(抗热震性是材料受温度急剧变化时抵抗破坏的能力) (1) 无机非金属材料的分类按照材料的成分与结构可分成三大类： 粘土制品：以粘土、长石、石英等天然原料为主的制品； 特种陶瓷：主要是指具有各种特殊物理性能、化学性能及力学性能的新型陶瓷，根据其化学成分可分为： 金属陶瓷：它是由金属的碳化物或其他化合物粉末和粘合剂混合加压成型，再经过烧结而成的一种粉末冶金材料。 (2) 无机非金属材料的性能 力学性能大部分无机非金属材料均无塑性变形，在一定的弹性变形后直接发生脆性断裂，冲击韧性值降低。无机非金属材料具有很高的抗压强度和硬度，而抗拉强度和抗

15、剪切强度则很低。 热性能陶瓷材料的熔点般都很高，热容随温度升高而增加。气孔率大的陶瓷材料热容较小。陶瓷材料的热膨胀系数一般均很小，热传导受材料的组成、结构、气孔率、温度等影响，不同的陶瓷材料其热导率差异很大。有的是良导体，有的是绝热体。陶瓷材料抗热震能力一般均很差，常在受热冲击时破坏。 (3) 几种常见的无机非金属材料 铸石定义：铸石是利用分布广泛的天然岩石玄武岩、辉绿岩、白云石或某些工业废渣为主要原料，经配料、研磨、熔化、浇铸成型、结晶、迟火而成的一种工业材料。性能：铸石具有良好的耐磨性、耐腐蚀性、绝缘性和很高的抗压强度，其耐磨性比锰钢高515倍，比一般碳钢高十几倍，耐腐蚀性比不锈钢、铅和橡

16、胶高得多。缺点：铸石制品的抗冲击强度较差，在受到较大负荷的冲击下有被击破的可能；它的热稳定性差，在急冷急热的条件下容易炸裂。用途：铸石被广泛地应用于许多工业生产设备中，特别是在那些承受剧烈磨损和酸碱侵蚀的部位，代替各种黑色金属、有色金属、合金材料及橡胶等，效果十分显著。使用铸石制品不但可以节约大量金属材料，而且还能延长设备寿命。铸石制品的品种很多，有板材、管材、粉、球以及各种异型产品。 石墨石墨按照来源不同可分为人造石墨经过不透性处理，即通过浸渍、压型浇注等方法制得的新型结构材料称为不透性石墨。它不仅具有高度的化学稳定性，还具有极高的导热性能，因而大大扩展了非金属材料的应用范围。不透性石墨作为

17、耐腐蚀的非金属无机材料，被广泛应用于化工防腐中。目前不透性石墨材料已成功地应用于制造各种类型的热交换器、盐酸合成炉、膜式吸收器、管道、管件、阀门、塔及附件、泵类以及衬里用的砖板等。石墨的特性及用途：A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。石墨的低膨胀系数和良好的导热性使其具有良好的热稳定性。在急剧改变温度的条件下，石墨比其他结构材料都稳定，不会炸裂破坏。B石墨具有良好的化学稳定性。人造石墨材料因化学成分为碳，故耐腐蚀性能良好，除了强氧化性的酸(如硝酸、铬酸、发烟硫酸、卤素)之外，

18、在所有的化学介质中都很稳定，甚至在熔融的碱中亦稳定。在空气中氧化温度为400时，耐蚀性能就会受到影响。C石墨是一种理想的非金属耐腐蚀导热材料，其导热性能超过了许多现有的耐腐蚀材料和化学性能稳定的金属。例如，石墨的导热系数比碳钢大2倍多，比铅大34倍，比其他非金属材料大100倍。由于石墨在室温下具有非常高的导热系数，所以石墨材料用来制造传热设备十分适合。 玻璃定义：玻璃是用多种无机矿物为原料，通过高温熔融，按照人们的需要制造成各种各样的玻璃制品。性能：玻璃具有优良的耐化学腐蚀性(除氢氟酸、热磷酸、热浓碱液外，几乎能耐所有的腐蚀性介质)；玻璃的表面光滑，不易挂料，输送流体时阻力小，并具有保持产品高

19、纯度和便于观察生产过程等特点。缺点：玻璃属典型的脆性材料，又因受到熔制技术的限制，玻璃的尺寸不能过大，因此在一定程度上限制了它的广泛使用。用途：玻璃随所用原料配比的不同，其制品用途也各异。工业上用来制作分馏塔、吸收塔、蒸发器、换热器以及管道、阀门和玻璃泵等，此外，还用作管道和设备的衬里。目前在化学、食品、医药、石油等工业中应用的玻璃为硼硅酸盐玻璃、低碱无硼玻璃以及石英玻璃和高硅氧玻璃。以下介绍一些玻璃品种：A石英玻璃定义：石英玻璃是由各种纯净的天然石英(水晶、脉石英、石英砂)熔化而成。特性：其线膨胀系数极小，有很好的热稳定性、耐热性和耐化学腐蚀性。B高硅氧玻璃定义：高硅氧玻璃是一种SiO2含量

20、高达95%以上的玻璃。特性：它具有石英玻璃所具有的许多持性，如线膨胀系数低、软化温度高、耐化学侵蚀等。它的制造工艺虽然比普通玻璃复杂，但比石英玻璃简单，成本也比石英玻璃低廉。因此它是石英玻璃极好的代用品。C硼硅酸盐玻璃定义：硼硅酸盐玻璃通常又称为耐热玻璃或硬质玻璃。特性：硼硅酸盐玻璃具有良好的化学稳定性、热稳定性和灯工焊接性能，因此在化学工业上得到广泛应用。用途：硼硅酸盐玻璃是制造化验室用仪器的主要材料，在化学工业上用以制造蒸馏塔、吸收器、换热器、泵以及管道和阀门，是目前我国主要使用的化工玻璃。D低碱无硼玻璃特性：这种玻璃的主要特点是无硼，由于低碱和铝含量的增加，保证了它的化学稳定性和强度；成

21、本低廉是它的另一特点。缺点：这种玻璃的熔制温度比通常的玻璃高，故其灯工焊接性能差。用途：目前化学工业上主要用作玻璃管道以输送腐蚀性液体、气体以及固体物料。 工业陶瓷工业用普通陶瓷按照用途可分为建筑陶瓷、卫生陶瓷、电工陶瓷、化学瓷和化工瓷。它的主要性能及用途如下： A建筑、卫生陶瓷：一般尺寸较大，要求强度和热稳定性好。用于铺设地面，砌筑和装饰墙壁，铺设施水管道，以及制作卫生间的各种装置、器具。 B电工陶瓷：要求机械强度高，介电性能和热稳定性好，主要用于制作隔电，机械支持以及连接用的绝缘器件。C化学、化工陶瓷：要求耐各种化学介质的能力强、不渗透、机械强度高、热稳定性和耐温度急变性能优良。化学、化工

22、陶瓷是化学、化工、制药、食品工业等和实验室中的重要材料，用于制作实验器皿、耐蚀容器、管道、设备等。2高分子材料定义：工程上使用的高分子材料主要是指有机合成材料，它是分子量特别大的有机化合物的总称，有时又称聚合物或高聚物。一般把分子量大于500的物质称为高分子材料，而分子量不大于500的则称为低分子材料。工程上通常认为具有较好的强度，塑性和弹性等机械性能的有机材料，就是高分子材料。分类：高分子物质可分为。 (1) 高分子聚合物的性能与特点由于高分子材料的结构层次较多，状态的多重性，以及对时间、温度的敏感，高聚物的许多工程性能相对不够稳定，变化幅度较大，同金属材料、玻璃和陶瓷材料相比，高分子材料的

23、机械性能的最大特点是高弹性和粘弹性。在受外力作用时，表现出强烈地依赖于温度和时间等因素的影响。所以它的机械性能表现出一些非常重要的特性。高分子材料最明显的特点有： 重量轻，弹性大； 具有粘弹性； 具有塑性与受迫弹性； 强度较低； 韧性好； 良好的减摩、耐磨性； 良好的绝缘性； 较低的耐热性； 耐蚀性强； 抗老化差。(2) 常用的高分子材料定义：工程上用的高分子材料主要是用合成树脂、合成橡胶、合成纤维等材料制成塑料作为工程的结构材料。按照热性能可分为， 按照使用范围可分为。常用的塑料品种有： 聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)A聚乙烯(PE)按合成方法不同可分为：B聚丙烯(PP)特性：重量较轻，耐热

24、性良好(加热到150不变形)，强度、弹性模量、硬度等机械性能都高于低压聚乙烯；绝缘性优越，特别适用子高频电场合。用途：可用作机器上的某些零部件，如法兰、齿轮、风扇叶轮、泵叶轮、接头、把手、汽车方向盘调节盖等，也可制作各种容器、管道、阀门配件、泵壳、电视机和收音机外壳、电扇、马达罩等。此外，还可织成纺织品。 聚氯乙烯(PVC)性能：其刚度和强度比聚乙烯高。聚氯乙烯产品的性能与配料中的各种添加剂关系密切，常见制品有硬、软两种。硬聚氯乙烯特性：比重很小，抗拉强度较好，有良好的耐水性、耐油性和耐化学药品浸蚀的性能，许多性能优于聚乙烯。用途：硬聚氯乙烯塑料常被用来制作化工、纺织等工业的废气排污排毒塔以及

25、常用气体、液体输送管。 聚苯乙烯(PS)特性：比重小，常温下较透明，几乎不吸水，具有优良的耐蚀性，电阻高，是很好的隔热、防震、防潮和高颠绝缘材料，具有较大的刚度。缺点：耐冲击性差，不耐沸水，耐油性有限，但可改性。用途：聚苯乙烯可用以制造纺织工业中的纱管、纱绽、线轴，电子工业中的仪表零件、设备外壳，化工中的储槽、管道、弯头，车辆上的灯罩、透明窗，以及小农具和日用小商品等。聚苯乙烯泡沫塑料的比重只有0.033，是隔音、包装、打捞、救生等的极好材料。工程ABS塑料定义：工程ABS塑料是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物。特性：ABS是一种原料易得、综合性能良好、价格便宜的工程塑料，具有其组成的“硬、

26、韧、刚”的混合特性，所以综合机械性能良好。同时尺寸稳定，容易电镀和易于成形，耐热和耐蚀性较好，在-40的低温下仍有一定的机械强度。此外，它的性能可以根据要求通过改变单体的含量来进行调整：丙烯腈的增加，可提高塑料的耐热、耐蚀性和表面硬度；丁二烯可提高弹性和韧性；苯乙烯则可改善电性能和成形能力。用途：ABS在机械工业中可制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、储槽内衬、电机外壳、仪表壳、仪表盘、蓄电池槽、水箱外壳等；可用于制造汽车零件，如做挡泥板、扶手、热空气调节导管，以及小轿车车身等；也可用作纺织器材、电讯器件等。 聚酰胺(PA、俗称尼龙)特性：具有良好的耐磨性、机械性能(即韧性很好)和自润滑性能，

27、强度较高(因吸水不同而异)；耐蚀性好(如耐水、油、一般溶剂、许多化学药剂)；抗霉，抗菌，无毒，成形性能好。缺点：但耐热性不高，工作温度不能超过100，蠕变值也较大，导热性较差，约为金属的1%，吸水性高，成形收缩率大。 聚四氟乙烯(F-4、俗称塑料王)特性：具有非常优良的耐高、低温性能，可在-180260的范围内长期使用；几乎耐所有的化学药品，在浸蚀性极强的王水中煮沸也不起变化；摩擦系数极低，仅为0.04；它也不粘，不吸水，电性能优异，是目前介电常数和介电损耗最小的固体绝缘材料。缺点：强度低，冷流性强。用途：主要用于制作减摩密封零件、化工耐蚀零件与热交换器，以及高频或潮湿条件下的绝缘材料。 酚醛

28、塑料(PF)定义：指由酚类和醛类在酸或碱催化剂作用下缩聚合成酚醛树脂，再加入添加剂而制得的高聚物。应用最多的酚醛树脂是苯酚和甲醛的缩聚物。性能：酚醛塑料具有一定的机械强度和硬度，耐磨性好；绝缘性良好，击穿电压在10KV以上；耐热性较高，耐蚀性优良。缺点：性脆，不耐碱。用途：酚醛塑料广泛用于制作各种电讯器件和电木制品，例如插头、开关、电话机、仪表盒等；制造汽车刹车片、内燃机曲轴皮带轮、纺织机和仪表中的无声齿轮、化工用耐酸泵等；在日用工业中作各种用具，但不宜作食物器皿。 环氧塑料(EP)定义：环氧塑料为由环氧树脂加入固化剂后形成的热固性塑料。一般以铸型的方式成形。常用固化剂为胺类和酸酐类。特性：环

29、氧树脂属热塑性树脂，强度较高，韧性较好；尺寸稳定性高和耐久性好；具有优良的绝缘性能；耐热，耐寒，可在-80155温度范围内长期上作；化学稳定性很高，成形工艺性能好。缺点：有某些毒性。用途：环氧树脂是很好的胶粘剂，对各种材料(金属及非金属)都有很强的胶粘能力；环氧塑料可用于制作塑料模具、精密量具，灌封电器和电子仪表装置，配制飞机漆、油船漆、罐头涂料、电器绝缘及印刷线路，制备各种复合材料等。 (三) 复合材料定义：凡是两种或两种以上不同化学性质或不同组织结构的物质，以微观或宏观的形式组合而成的材料，均称为复合材料。组成结构：复合材料为多相结构特性：复合材料可改善或克服组成材料的弱点，充分发挥它的优

30、点。复合材料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。复合材料可创造单一材料不易具备的性能或功能，或在同一时间里发挥不同功能的作用。例如，玻璃和树脂的韧性和强度都不高，可是它们组成的复合材料(即玻璃钢)却有很高的强度和韧性，而且重量很轻。1复合材料的分类A按照复合材料的性能不同分为；B按照增强材料的种类、形状不同分为；C按照增强基体不同分为。2复合材料的性能特点(1) 比强度、比模量高； (2) 抗疲劳性能好；(3) 结构件减震性能好； (4) 高温性能好；(5) 断裂安全性好； (6) 减摩性、耐蚀性以及工艺性能较好。3复合材料的缺点(1) 复合材料为各

31、向异性材料，横向拉伸强度和层间剪切强度不高；(2) 复合材料的伸长率较低，冲击韧性有时也不够。 4常用的几种复合材料(1) 玻璃纤维复合材料玻璃纤维复合材料具有代表性的是用玻璃纤维增强工程塑料的复合材料，即玻璃钢。玻璃钢可分为热塑性和热固性两种。 热塑性玻璃钢定义：热塑性玻璃钢是以玻璃纤维为增强剂，以热塑性树脂为粘结剂制成的复合材料。组成成分及相应性能：制作玻璃纤维的玻璃主要是二氧化硅和其他氧化物的熔体，纤维的比强度和比模量高，耐高温，化学稳定性好，电绝缘性能也较好。应用较多的热塑性树脂有尼龙、聚烯烃类、聚苯乙烯类、热塑性聚酯和聚碳酸酯5种。它们都具有高的机械性能、介电性能、耐热性和抗老化性能

32、，工艺性能也很好。 热固性玻璃钢定义：热固性玻璃钢是以玻璃纤维为增强剂，以热固性树脂为粘结剂制成的复合材料。常用的热固性树脂为酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂和有机硅树脂等4种。特性：热固性玻璃钢质量轻，比强度高，耐腐蚀性能好，介电性能优越，是成形性能良好的工程材料；其比强度比铜合金和铝合金高，甚至比合金钢还高。缺点：刚度较差，只为钢的1/101/5，耐热性不高(低于200)，容易老化，容易蠕变。用途：a. 用来生产各种机器的护罩及形状复杂的构件；b. 用来生产各种车辆的车身及不同用途的配件；c. 用来生产电机、电器上的绝缘抗磁仪表、器件；d. 用来生产石油化工中的耐蚀耐压容器、管道等。总之

33、，玻璃钢有着越来越多的不可取代的用途。使用玻璃钢还能大量地节约金属，大大提高性能水平。(2) 碳纤维复合材料特性：碳纤维较玻璃纤维具有更高的强度和更高的弹性模量，且在2000的高温下强度和弹性模量基本保持不变，-180的低温也不变。此强度和模量是一切耐热纤维中最高的，是比较理想的增强材料。用途：可用它增强塑料、金属和陶瓷。具有代表性的是碳纤维树脂复合材料、碳纤维碳复合材料、碳纤维金属复合材料和碳纤维陶瓷复合材料。(3) 硼纤维复合材料 硼纤维树脂复合材料该复合材料的基体主要为环氧树脂、聚苯并咪唑和聚酰亚胺树脂等。特性：其抗压强度和剪切强度很高，蠕变小，硬度和弹性模量高，有很高的抗疲劳强度，耐辐

34、射，对水、有机溶剂和燃料、润滑剂都很稳定；由于硼纤维是半导体，所以它的复合材料的导热性和导电性很好。 用途：硼纤维树脂材料主要应用于航空和宇航工业，用以制造翼面、仪表盘、转子、压气机叶片、直升飞机螺旋桨叶的传动轴等。 硼纤维金属复合材料常用的基体有铝、镁、钛及合金。用高模量连续硼纤维增强的铝基复合材料的强度、弹性模量和疲劳极限、比强度等比钢和钛合金还高，所以在航空和火箭技术上很有发展前途。(4) 金属纤维复合材料作为增强纤维的金属主要是强度较高的高熔点金属，如钨、钼、钠、不锈钢、钛、铍等。它们能与金属复合，也能与陶瓷复合。 金属纤维金属复合材料特性：较高强度和高温强度，较好的塑性和韧性，而且比

35、较容易制造。如：用钨纤维增强的镍合金，可提高镍合金的高温强度46倍，用这种材料制造涡轮叶片，在提高工作温度的同时，可以大大提高工作应力。 金属纤维陶瓷复合材料陶瓷材料耐氧化性能强，抗压强度大，弹性模量高，是一种很好的耐热材料，但严重的缺点是脆性太大。采用金属纤维增强陶瓷，充分利用金属纤维的韧性和抗拉能力，就可以改善陶瓷的脆性。总之，复合材料克服了单一材料的某些弱点，充分发挥材料综合性能的特点，是一种迅速发展的新型材料。随着科学技术的不断进步，复合材料将得到更广泛的应用。 二、常用材料 (一) 型钢 1普通型钢(1) 普通型钢的规格表示普通型钢的规格，通常是以反映其断面形状的主要轮廓尺寸来表示，

36、如：圆钢用直径的毫米数来表示；方钢的规格以边长的毫米数来表示；工字钢的规格用其高×腿宽×腰厚(mm)来表示等。常用型钢的规格表示方法见表1.1.1。(2) 普通型钢分类普通型钢可分为冷轧和热轧两种，其中热轧最为常用。 热轧圆钢和方钢 在选择所使用的钢材时，应注意并非选用的钢材规格尺寸精度愈高、长度愈严格、外观缺陷允许范围越小就越好，因为这样的钢材价格也高。在满足使用要求的基础上，价格愈低愈好。 热轧圆钢和方钢主要用于各种建筑结构、桥梁、车辆等，也用于一般的机械零件，如螺栓、螺母等。 热轧普通工字钢工字钢的号数表示其高度的厘米数，如16就表示高度为16cm的工字钢。高度相同时

37、后面加注英文字母以区别不同的腿宽和腰厚。 热轧普通槽钢槽钢用型号表示规格的主要尺寸，槽钢的号数表示其高度的厘米数。例如，18槽钢表示高为18cm的槽钢。若高度相同时，则在数后加以英文字母以区别不同的腿宽和腰厚。 热轧等边角钢两个边宽相同的角钢叫等边角钢。等边角钢的号数表示其边长的厘米数，如4等边角钢表示边宽4cm的角钢。等边角钢的厚度不同时后面没有英文字母注明，选材时不仅要看号数，还要看好详细的规格尺寸。 热轧不等边角钢两个边宽不相等的角钢叫不等边角钢。不等边角钢的号数表示其长边和短边的宽度，如5/3.2不等边角钢表示长边宽为5cm，短边宽为3.2cm的角钢。与等边角钢一样，不等边角钢的边厚不

38、同，号数后面没有英文字母注明，因此，选材时不仅要注意看号数，还要看详细的规格尺寸。 钢筋混凝上结构用热轧钢筋钢筋混凝土结构用的钢筋实际上有热轧圆钢筋、螺纹钢筋和扭耳钢筋等。热轧圆钢筋的断面如前面介绍的圆钢，但作为钢筋混凝土的圆钢筋时，还必须符合钢筋混凝土结构用热轧钢筋的有关规定。 钢筋按照机械性能可分为5级： 级24/38kg级； 级34/52kg级l 级40/60kg级； 级60/90kg级； 级145/160kg级。 以上各级钢筋，前面的数字为屈服强度值，后面的数字为抗拉强度值。所以钢筋实际上是以强度来分级的。 钢筋的型号是以计算直径(名义直径)do的毫米数表示，如10螺纹钢筋表示其计算直

39、径为10 mm，从数值上看计算直径较接近其内径。用途：普通型钢主要用于建筑结构，如桥梁、厂房结构，但个别也用于粗大的机械构件。2优质型钢 根据生产和加工方法的不同分类： 用途：优质型钢主要用于制作各种机械零件和工具，很少直接使用，绝大多数都要经过加工和热处理之后才使用。因此，优质型钢应保证化学成分和热处理后的机械性能。3线材 分类 用途a. 圆盘条在工业上应用广泛，可直接用于建筑结构，还可以制作钉子、螺丝等，并可作为钢丝、焊丝的坯料；b. 电焊盘条多用碳素结构钢08、08A热轧制成，牌号为H08、H08A，直径一般为6.5mm。电焊盘条的主要用途是用作电焊丝和制造电焊条；c. 优质盘条是指优质

40、钢热轧制成的盘条，它的主要用途是作为拉制优质钢丝的坯料。 4. 轨钢 重轨定义：每米重量>24kg的钢轨叫重轨。按用途重轨可分为： 型号 a. 一般重轨的型号有50kg/m、43kg/m、38kg/m、33kg/m等，制造钢轨的钢号有U71、U74、U7lCu、U71Mn、U70MnSi、U71MnSiCu等。合金元素的存在提高了钢轨的耐磨性和耐腐蚀性，从而延长了钢轨的使用寿命。制造钢轨的钢不仅有化学成分的要求，而且机械性能也要符合标准的规定，要进行落锤试验。 b. 起重机钢轨从其外形看，比一般钢轨高度较矮，但宽度和腰厚较大。它的型号有QU70，QU80，QUl00，QUl20等4种。

41、轻轨定义：每米重量24kg的钢轨叫轻轨。用途：主要用于城市和矿山运输。规格：5kg/m，8kg/m，11kg/m，15kg/m，18kg/m、24kg/m等。 (二) 板材1厚钢板 规格a. 厚度(4.660 mm)热轧厚钢板的厚度规格大于6mm的，其厚度间隔为0.5mm；厚度630 mm之间的，厚度间隔为1mm；厚度在30 mm以上的，厚度间隔为2mm。b. 宽度厚钢板的宽度一般为6003000 mm，其宽度间隔为50 mm。c. 长度厚钢板的长度一般为120012000 mm，其长度间隔为100mm。 按钢的质量分类2薄钢板 分类：a. 按钢的质量可分为：；b. 按生产方法可分为： 主要品

42、种普通碳素钢薄板(亦称黑铁皮)； 普通低合金结构钢薄板；镀锌薄板(亦称白铁皮)； 电工用纯铁薄板；深冲压用冷轧薄板； 镀锡薄板(亦称马口铁)；搪瓷用热轧薄板； 镀铅薄板； 不锈耐酸薄板等。 规格 热轧薄板的规格：厚度为0.354mm，宽度为5001500 mm，长度为5004000 mm；冷轧薄板的规格：厚度为0.24mm，宽度为5001500 mm，长度为5003500 mm。 用途 普通碳素钢薄板一般用于对表面要求不高，且不需要经受深冲压工艺的制件，如一般的通风管道、机器外壳防护罩等；镀锌薄板也叫镀锌铁皮或白铁皮，由于镀锌层的存在增强了薄板的耐腐蚀性能，它广泛用于包装、建筑、一般生活用白铁

43、件等。3钢带 分类：a. 按钢的质量可分为：； b. 按生产方法可分为： 规格a. 热轧钢带厚度为26mm、宽度为20300 mm；长度规定为：厚度2.04.0 mm的钢带，其长度不应小于6m；厚度为4.06.0 mm的钢带，其长度不应小于4m。b. 冷轧普通钢带其分类比较复杂，是按照制造精度、表面状态、边缘状态等进行分类，并以一定代号表示。 加工原材料及其用途钢带可用普通钢(即甲类钢、乙类钢)、碳素结构钢、弹簧钢、工具钢、不锈钢等钢种制造，大多成卷供应，广泛应用于制造焊缝铜管、弹簧、锯条、刀片、手表零件、电缆外壳等。4硅钢片(也称矽钢片或硅钢薄板) 分类：按用途可以分为： 用途及牌号表示法硅

44、钢片主要用于电工器材的制造。电机用的热轧电机硅钢薄板的牌号为D11D24(低硅钢板)；变压器用的热轧硅钢薄板的牌号为D31D44(高硅钢板)；冷轧变压器硅钢薄板的牌号为D310D340等。 规格硅钢薄板的厚度有0.1mm、0.2mm、0.35mm、0.5mm、1.0mm等几种规格。 (三) 管材按照材质分类可分为： 1黑色金属管(1) 无缝钢管 原材料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。 生产工艺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，所以无缝钢管比焊缝钢管有较高的强度，一般能承受3270kg

45、/cm2的压力。 分类 a. 按照生产工艺的不同分为：；热轧无缝钢管包括一般钢管、合金钢管、不锈钢管、锅炉钢管、石油钢管、地质钢管等；冷拔无缝钢管按规格尺寸分为薄壁钢管、毛细钢管、异形钢管等。 用途a. 一般无缝钢管主要用途是做输送水、煤气、蒸汽的管道和各种机械零件的坯料。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。b. 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。锅炉用无缝钢管用10号或20号优质碳素结构钢制造，工作温度450，工作压力2.5MPa。多用于过热蒸汽

46、、高温高压热水管。锅炉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。地质钻探用无缝钢管用专用钢种D240、D250、D255D295制造。石油裂化用无缝钢管一般用合金结构钢制造。不锈耐酸钢无缝钢管是用合金结构钢制造，它的钢号有：1Cr13、2cr13、Cr25Ti、1Cr18Ni9Ti、Cr23Ni18、00Cr17Ni13Mo2等等。它主要用于化工、石油、机械用管道的防腐蚀部位，用于输送强腐蚀性介质、低温或高温介质以及纯度要求很高的其他介质。(2) 焊接钢管 分类a

47、. 按焊缝的形状可分为；用途 a. 直缝焊管是水、煤气输送钢管，主要用于输送水、暖气、煤气和制作结构零件等。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。直径5150mm电焊钢管，它的主要用途是做各种结构零件(如变压器管)和输送液体管道。b. 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、天然气等特殊用途。(3) 铸铁管铸铁管按照所选的材质的不同可分为灰口铸铁管、球墨铸铁管、高硅铸铁管等，主要用于输送给水、排水、煤气等管道。2有色金属管(1) 铅及铅合金管耐蚀性能强，用于输送15%65%的硫酸、二氧化硫、60%氢氟酸、浓度小于80%的醋酸，但不能输送硝酸、次氯酸、高锰酸钾及盐酸。(2) 铜及铜合金管主要用于低温管道，常用于输送油、制氧管路和做保温伴管。铜管使用的最高温度为250。(3) 铝及铝合金管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