題庫對答案 ※ 考后感言

　　特別推薦：環球造價工程師精彩視頻免費學　

　　第一章 安裝工程材料

　　第一節 建設工程材料

　　工程材料種類繁多，應用廣泛，有著多種不同的分類方法。一般將工程材料按化學成分劃分為金屬材料、非金屬材料和復合材料三大類，如表1.1.1所示。

　　表1.1.1 常用的工程材料分類

　　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。工業上把金屬及其合金分為黑色金屬材料和有色金屬材料兩大部分。

　　(一)黑色金屬

　　黑色金屬材料一般是指鐵和以鐵為基的合金，即鋼鐵材料。

　　鋼鐵材料是工業中應用最廣、用量最多的金屬材料。含碳量小于2 %(重量)的鐵合金稱為鋼;而含碳量大于2%(重量)的鐵合金稱為生鐵。鋼和鑄鐵中除了含鐵、碳以外，還含有一些其它元素，其中一類是雜質元素，如硫、磷、氧、氮等;另一類是根據使用性能和工藝性能的需要，在其生產過程中適量添加的合金元素，常見有鉻、鎳、錳和鈦等，鐵碳合金中加入這些合金元素就成為合金鋼或合金鑄鐵。

　　1. 鋼的分類和用途

　　鋼中主要化學元素為鐵，另外還含有少量的碳、硅、錳、硫、磷、氧和氮等，這些少量元素對鋼的性質影響很大。鋼中碳的含量對鋼的性質有決定性影響，含碳量低的鋼材強度較低，但塑性大，延伸率和沖擊韌性高，質地較軟，易于冷加工、切削和焊接;含碳量高的鋼材強度高(當含碳量超過1.00%時，鋼材強度開始下降)、塑性小、硬度大、脆性大和不易加工。硫、磷為鋼材中有害元素，含量較多就會嚴重影響鋼材的塑性和韌性，磷使鋼材顯著產生冷脆性，硫則使鋼材產生熱脆性。硅、錳等為有益元素，它們能使鋼材強度、硬度提高，而塑性、韌性不顯著降低。

　　鋼材的力學性能(如抗拉強度、屈服強度、伸長率、沖擊韌度和硬度等)取決于鋼材的成分和金相組織。鋼材的成分一定時，其金相組織主要取決于鋼材的熱處理，如退火、正火、淬火加回火等，其中淬火加回火的影響最大。

　　例題1：鋼的成分確定后，其力學性能主要取決于(　)。

　　A.鋼的沖擊韌性

　　B.碳的含量

　　C.有害元素含量

　　D.鋼的金相組織

　　答案：D

　　例題2：能夠使鋼材的強度、硬度提高，而塑性、韌性不顯著降低的化學元素為( )。

　　A.碳 B.硅 C.磷 D.硫

　　答案：B

　　(1)鋼的分類。《鋼分類》(GB/T13304)按照化學成分將鋼材分為非合金鋼、低合金鋼和合金鋼三類，其合金元素規定含量界限值如表1.1.2所示。

　　(2)鋼牌號的表示方法。

　　《鋼鐵產品牌號表示方法》(GB/T211-2008)中規定：

　　1)碳素結構鋼和低合金結構鋼。

　　碳素結構鋼和低合金結構鋼的牌號通常由四部分組成：

　　第一部分：前綴符號+強度值(以N/mm2 或MPa為單位)，其中通用結構鋼前綴符號為代表屈服強度的拼音字母“Q”，專用結構鋼的前綴符號見表1.1.3;

　　表1.1.3 專用結構鋼的前綴符號

　　第二部分(必要時)：鋼的質量等級，用英文字母A、B、C、D、E、F……表示;

　　第三部分(必要時)：脫氧方式表示符號，即沸騰鋼(F)、半鎮靜鋼(b)、鎮靜鋼(Z)、特殊鎮靜鋼(TZ)。鎮靜鋼、特殊鎮靜鋼表示符號通常可以省略;

　　第四部分(必要時)：產品用途、特性和工藝方法表示符號

　　例：Q235AF：表示最小屈服強度235N/mm2、質量等級為A級的沸騰鋼;

　　Q345D：表示最小屈服強度345N/mm2、質量等級為D級的特殊鎮靜鋼;

　　HRB335：屈服強度特征值335N/mm2的熱軋帶肋鋼筋：

　　L415：最小規定總延伸強度415MPa的管線用鋼。

　　2)優質碳素結構鋼。

　　優質碳素結構鋼牌號通常由五部分組成：

　　第一部分：以二位阿拉伯數字表示平均含碳量(以萬分之幾計);

　　第二部分(必要時)：較高含錳量的優質碳素結構鋼，加錳元素符號Mn;

　　第三部分(必要時)：鋼材冶金質量，即高級優質鋼、特級優質鋼分別以A、E表示，優質鋼不用字母表示;

　　第四部分(必要時)：脫氧方式表示符號，即沸騰鋼(F)、半鎮靜鋼(b)、鎮靜鋼(Z)，但鎮靜鋼表示符號通常可以省略;

　　第五部分(必要時)：產品用途、特性和工藝方法表示符號。

　　例：優質碳素結構鋼：08F表示碳含量為0.085%~0.11%，錳含量為0.25%~0.50%的沸騰鋼;優質碳素結構鋼：50MnE 表示碳含量為0.48%~0.56%，錳含量為0.70%~1.00%的特級優質鎮靜鋼。

　　3)合金結構鋼。

　　合金結構鋼牌號通常由四部分組成：

　　第一部分：以二位阿拉伯數字表示平均含碳量(以萬分之幾計);

　　第二部分：合金元素含量，以化學元素符號及阿拉伯數字表示。具體表示方法為：平均含量小于1.50%時，牌號中僅標明元素，一般不標明含量;平均含量為1.50%～2.49%、2.50%～3.49%、3.50%～4.49%、4.50%～5.49%、……時，在合金元素后相應寫成2、3、4、5……;

　　第三部分：鋼材冶金質量，即高級優質鋼、特級優質鋼分別以A、E表示，優質鋼不用字母表示;

　　第四部分(必要時)：產品用途、特性或工藝方法表示符號。

　　例：25Cr2MoVA：表示碳含量為0.22%~0.29%，鉻含量為1.50%~1.80%、鉬含量為0.25%~0.35%、釩含量為0.15%~0.30%的高級優質合金結構鋼。

　　(3)工程中常用鋼及其合金的性能和特點。

　　1)普通碳素結構鋼。普通碳素結構鋼的碳、磷、硫及其他殘余元素的含量控制較寬，某些性能如低溫韌性和時效敏感性較差。

　　普通碳素結構鋼生產工藝簡單，有良好工藝性能(如焊接性能、壓力加工性能等)、必要的韌性、良好的塑性以及價廉和易于大量供應，通常在熱軋后使用。如Q195鋼強度不高，塑性、韌性、加工性能與焊接性能較好，主要用于軋制薄板和盤條等;Q215鋼主要用于制作管坯、螺栓等;Q235鋼強度適中，有良好的承載性，又具有較好的塑性和韌性，可焊性和可加工性也好，是鋼結構常用的牌號;Q235鋼大量制作成鋼筋、型鋼和鋼板用于建造房屋和橋梁等; Q275鋼強度和硬度較高，耐磨性較好，但塑性、沖擊韌性和可焊性差，主要用于制造軸類、農具、耐磨零件和墊板等。

　　2)優質碳素結構鋼。優質碳素結構鋼是含碳小于0.8%的碳素鋼，這種鋼中所含的硫、磷及非金屬夾雜物比碳素結構鋼少。與普通碳素結構鋼相比，優質碳素結構鋼塑性和韌性較高，并可通過熱處理強化，多用于較重要的零件，是廣泛應用的機械制造用鋼。

　　3)普通低合金鋼。普通低合金鋼比碳素結構鋼具有較高的韌性，同時有良好的焊接性能、冷熱壓加工性能和耐蝕性，部分鋼種還具有較低的脆性轉變溫度。如Q295(09MnV、09MnNb)具有良好的塑性、韌性、冷彎性能、冷熱壓力加工性能和焊接性能，且有一定的耐蝕性能。用于制造各種容器、螺旋焊管、建筑結構、車輛用沖壓件和船體等;Q345(18Nb)具有綜合力學性能、耐低溫沖擊韌性、焊接性能和冷熱壓加工性能良好的特性，可用于建筑結構、化工容器和管道、起重機械和鼓風機等。另外，由于普通低合金鋼的生產工藝與碳素結構鋼類似，故普通低合金鋼的價格與碳素結構鋼相近。

　　4)優質低合金鋼。優質低合金鋼廣泛用于制造各種要求韌性高的重要機械零件和構件。當零件的形狀復雜，截面尺寸較大，要求韌性高時，采用優質低合金鋼可使復雜形狀零件的淬火變形和開裂傾向降到最小。因此，形狀復雜或截面尺寸較大或要求韌性高的淬火零件，一般為優質低合金鋼，如用15MnVg制造鍋爐和壓力容器、用70Mn制造起重機鋼軌、用20MnSiV制造承受較高荷載或高速沖擊的齒輪軸、齒圈、齒輪、主軸、蝸桿和離合器(機床用)等。

　　5)不銹耐酸鋼。

　　①鐵素體型不銹鋼。鉻是鐵素體型不銹鋼中的主加元素，通常含鉻的質量分數≥13.00%。某些鋼種還添加有鋁和鈦等。高鉻鋼(17.0%～30.0%Cr)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中廣泛使用，另外0Cr13不銹鋼在弱腐蝕介質中，如淡水中，也有良好的耐蝕性。高鉻鐵素體不銹鋼的缺點是鋼的缺口敏感性和脆性轉變溫度較高，鋼在加熱后對晶間腐蝕也較為敏感。

　　②馬氏體型不銹鋼。此鋼具有較高的強度、硬度和耐磨性。通常用于弱腐蝕性介質環境中，如海水、淡水和水蒸氣中;以及使用溫度≤580℃的環境中，通常也可作為受力較大的零件和工具的制作材料。但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、鎳、鈦、鈮、鉬、氮和錳等。此鋼具有較高的韌性、良好的耐蝕性、高溫強度和較好的抗氧化性，以及良好的壓力加工和焊接性能。但是這類鋼的屈服強度低，且不能采用熱處理方法強化，而只能進行冷變形強化。

　　④鐵素體-奧氏體型不銹鋼。這類鋼其屈服強度約為奧氏體型不銹鋼的兩倍，可焊性良好，韌性較高，應力腐蝕、晶間腐蝕及焊接時的熱裂傾向均小于奧氏體型不銹鋼。

　　⑤沉淀硬化型不銹鋼。這類鋼的突出優點是經沉淀硬化熱處理以后具有高的強度，耐蝕性優于鐵素體型不銹鋼。它主要用于制造高強度和耐蝕的容器、結構和零件，也可用作高溫零件。

　　6)鑄鋼。

　　例題1：具有一定的機械強度和良好的承載性，又具有較好地塑性、韌性和可加工性，是鋼結構常用的牌號為，此種碳素結構鋼的牌號為( )。

　　A.Q215

　　B.Q235

　　C.Q255

　　D.Q275

　　答案：B

　　解析：本題考點是工程中常用鋼及其合金的性能和特點，具體考的是碳素結構鋼。Q235鋼強度適中，有良好的承載性，又具有較好的塑性和韌性，可焊性和可加工性也好，是鋼結構常用的牌號。

　　例題2：與馬氏體型不銹鋼相比，奧氏體型不銹鋼的特點為( )。

　　A.具有較高的硬度和耐磨性

　　B.屈服強度較高

　　C.可采用熱處理方法提高強度

　　D.具有良好的焊接性能

　　答案：D

　　解析：

　　馬氏體型不銹鋼。此鋼具有較高的強度、硬度和耐磨性。通常用于弱腐蝕性介質環境中，如海水、淡水和水蒸氣中;以及使用溫度≤580℃的環境中，通常也可作為受力較大的零件和工具的制作材料。但由于此鋼焊接性能不好，故一般不用作焊接件。

　　奧氏體型不銹鋼。鋼中主要合金元素為鉻、鎳、鈦、鈮、鉬、氮和錳等。此鋼具有較高的韌性、良好的耐蝕性、高溫強度和較好的抗氧化性，以及良好的壓力加工和焊接性能。但是這類鋼的屈服強度低，且不能采用熱處理方法強化，而只能進行冷變形強化。

　　例題3：與奧氏體不銹鋼相比，鐵素體一奧氏體不銹鋼的主要性能為( )。

　　A.韌性較低

　　B.屈服強度較高

　　C.可焊性較差

　　D.應力腐蝕較大

　　答案：B

　　解析：鐵素體-奧氏體型不銹鋼。這類鋼其屈服強度約為奧氏體型不銹鋼的兩倍，可焊性良好，韌性較高，應力腐蝕、晶間腐蝕及焊接時的熱裂傾向均小于奧氏體型不銹鋼。

　　小 結

　　1. 了解工程材料按化學成分的分類，各大類工程材料所包含的材料種類。

　　2. 掌握鋼的力學性能的決定因素。

　　3. 掌握鋼牌號的表示方法的原則，及幾種常用鋼的牌號表示方法。

　　4. 了解鋼的分類及工程中常用鋼的性能、用途。