第一章 安裝工程材料
第一節(jié) 工程材料
本講主要內容：
1． 工程材料及其分類
2． 黑色金屬材料
考綱要求：熟悉安裝工程主要金屬材料的分類、基本性能及用途。
一、工程材料及其分類
工程材料有各種不同的分類方法。一般都將工程材料按化學成分分為金屬材料、非金屬材料、高分子材料和復合材料四大類。
（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(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。
應用最廣的是黑色金屬。以鐵為基的合金材料占整個結構材料和工具材料的90.0%以上。黑色金屬材料的工程性能比較優(yōu)越，價格也較便宜，是最重要的工程金屬材料。
有色金屬按照性能和特點可分為：輕金屬、易熔金屬、難熔金屬、貴金屬、稀土金屬和堿土金屬。它們是重要的有特殊用途的材料。
（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
2．耐火隔熱材料
3．耐蝕（酸）非金屬材料
4．陶瓷材料
（三）高分子材料
高分子材料為有機合成材料，也稱聚合物。它具有較高的強度、良好的塑性、較強的耐腐蝕性能，很好的絕緣性和重量輕等優(yōu)良性能，在工程上是發(fā)展最快的一類新型結構材料。
高分子材料種類很多，工程上通常根據(jù)機械性能和使用狀態(tài)將其分為三大類：塑料、橡膠、合成纖維。
（四）復合材料
復合材料就是用兩種或兩種以上不同材料組合的材料，其性能是其它單質材料所不具備的。復合材料可以由各種不同種類的材料復合組成。它在強度、剛度和耐蝕性方面比單純的金屬、陶瓷和聚合物都優(yōu)越，是特殊的工程材料，具有廣闊的發(fā)展前景。
二、常用工程材料
（一）金屬材料
1．黑色金屬
黑色金屬一般是指鋼鐵材料，鋼鐵材料是工業(yè)中應用最廣、用量最多的金屬材料，它們是以鐵為基的合金。含碳量小于2.11%（重量）的合金稱為鋼；而含碳量大于2.11%（重量）的合金稱為生鐵。工程實際中用的鋼和鑄鐵除含鐵、碳以外，還含有其它元素，其中一類是雜質元素，如硫、磷、氫等，另一類是根據(jù)使用性能和工藝性能的需要，有意加入的合金元素，常見有鉻、鎳、錳和鈦等，鐵碳合金中加入上述元素就成了合金鋼或合金鑄鐵。
（1）鋼及其合金的分類和牌號表示方法
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，這些少量元素對鋼材性質影響很大。鋼中碳的含量對鋼的性質有決定性影響，含碳量低，鋼的強度較低，但塑性大，延伸率和沖擊韌性高，鋼質較軟，易于冷加工、切削和焊接；含碳量高，鋼的強度高、塑性小、硬度大、性脆和不易加工。硫、磷為鋼中有害元素，含量稍多會嚴重影響鋼的塑性和韌性，磷使鋼顯著產生冷脆性，硫則產生熱脆性。硅、錳為有益元素，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）決定于鋼的成分和金相組織。鋼的成分一定時，其金相組織主要決定于鋼的熱處理，如退火、正火、淬火加回火等，其中淬火加回火的影響。
第一節(jié) 工程材料
本講主要內容：
1． 工程材料及其分類
2． 黑色金屬材料
考綱要求：熟悉安裝工程主要金屬材料的分類、基本性能及用途。
一、工程材料及其分類
工程材料有各種不同的分類方法。一般都將工程材料按化學成分分為金屬材料、非金屬材料、高分子材料和復合材料四大類。
（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(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。
應用最廣的是黑色金屬。以鐵為基的合金材料占整個結構材料和工具材料的90.0%以上。黑色金屬材料的工程性能比較優(yōu)越，價格也較便宜，是最重要的工程金屬材料。
有色金屬按照性能和特點可分為：輕金屬、易熔金屬、難熔金屬、貴金屬、稀土金屬和堿土金屬。它們是重要的有特殊用途的材料。
（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
2．耐火隔熱材料
3．耐蝕（酸）非金屬材料
4．陶瓷材料
（三）高分子材料
高分子材料為有機合成材料，也稱聚合物。它具有較高的強度、良好的塑性、較強的耐腐蝕性能，很好的絕緣性和重量輕等優(yōu)良性能，在工程上是發(fā)展最快的一類新型結構材料。
高分子材料種類很多，工程上通常根據(jù)機械性能和使用狀態(tài)將其分為三大類：塑料、橡膠、合成纖維。
（四）復合材料
復合材料就是用兩種或兩種以上不同材料組合的材料，其性能是其它單質材料所不具備的。復合材料可以由各種不同種類的材料復合組成。它在強度、剛度和耐蝕性方面比單純的金屬、陶瓷和聚合物都優(yōu)越，是特殊的工程材料，具有廣闊的發(fā)展前景。
二、常用工程材料
（一）金屬材料
1．黑色金屬
黑色金屬一般是指鋼鐵材料，鋼鐵材料是工業(yè)中應用最廣、用量最多的金屬材料，它們是以鐵為基的合金。含碳量小于2.11%（重量）的合金稱為鋼；而含碳量大于2.11%（重量）的合金稱為生鐵。工程實際中用的鋼和鑄鐵除含鐵、碳以外，還含有其它元素，其中一類是雜質元素，如硫、磷、氫等，另一類是根據(jù)使用性能和工藝性能的需要，有意加入的合金元素，常見有鉻、鎳、錳和鈦等，鐵碳合金中加入上述元素就成了合金鋼或合金鑄鐵。
（1）鋼及其合金的分類和牌號表示方法
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，這些少量元素對鋼材性質影響很大。鋼中碳的含量對鋼的性質有決定性影響，含碳量低，鋼的強度較低，但塑性大，延伸率和沖擊韌性高，鋼質較軟，易于冷加工、切削和焊接；含碳量高，鋼的強度高、塑性小、硬度大、性脆和不易加工。硫、磷為鋼中有害元素，含量稍多會嚴重影響鋼的塑性和韌性，磷使鋼顯著產生冷脆性，硫則產生熱脆性。硅、錳為有益元素，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）決定于鋼的成分和金相組織。鋼的成分一定時，其金相組織主要決定于鋼的熱處理，如退火、正火、淬火加回火等，其中淬火加回火的影響。