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2H311011 金属材料的类型及应用
金属材料分为黑色金属和有色金属两大类。其中，黑色金属主要是铁和以铁为基的合 金(钢、铸铁和铁合金)，广义的黑色金属还包括锰、铬及合金。有色金属种类较多，常用的有铝及铝合金、铜及铜合金、钦及钛合金、镁及镁合金和镍及镍合金等。
一、黑色金属材料
黑色金属材料又称钢铁材料，它们都是以铁和碳为主要元素组成的合金。
(―)生铁
碳的质量分数(wc)大于2%的铁碳合金称为生铁。按用途分为：炼钢生铁、铸造生铁。按化学成分分为：普通生铁、特种生铁。
(二)铸铁
碳的质量分数超过2%(―般为2.5%～3.5%)的铁碳合金称为铸铁。
(三)钢
碳的质量分数不大于2%的铁碳合金称为钢。
1.按化学成分和性能分类
按化学分和性能分为:碳素结构钢、合金结构钢和特殊性能低合金高强度钢。
(1)碳素结构钢:按其含碳量的不同，可分为低碳钢(含碳量wc<0.25%)、中碳钢(含碳量wc>0.25%～0.60%)和高碳钢(含碳量wc>0.60%)。
例如，在机电工程中常见的各种型钢、钢筋、钢丝等都属于碳素结构钢，优质的碳素钢还可以制成钢丝、钢绞线、圆钢、高强螺栓及预应力锚具等。
(2)合金结构钢：按其合金元素的总含量，可分为低合金结构钢、中合金结构钢和高 合金结构钢。在机电工程中，低合金结构钢最为常用。
例如，某600MW超临界电站锅炉汽包使用的就是Q460型钢;机电工程施工中使用的起重机就是Q345型钢制造的，因为该种钢不仅禚度好，而且缺口敏感性也较碳素结构钢大。
(3)特殊性能低合金高强度钢(了解)
2.按钢的用途分类(了解)
(四)钢材
钢材就其使用可划分为：型材、板材、管材、线材和钢制品。
1.型材
在机电工程中，常用的型材主要有：圆钢、方钢、扁钢、H型钢、角钢、工字钢、T型钢、槽钢、钢轨等。
例如，电站锅炉钢架的立柱通常采用宽翼缘H型钢(HK300b);为确保炉膛内压力波动时炉墙有一定的强度，在炉墙上设计有足够强度的刚性梁。一般每隔3m左右装设一 层，其大部分采用强度足够的工字钢制成。
例如，大型角钢广泛用于厂房、铁路、交通、桥梁、车辆、船舶等大型结构件;中型 角钢用于电力铁塔、井架及其他用途的构件;小型角钢用于设备制造、支架和框架等。
2.板材
在机电工程中，常用的板材主要有：钢带(带钢)、薄钢板(厚度在0.2～4mm)、厚钢板(厚度在4mm以上的钢板统称为厚钢板)、中板(厚度在4～25mm之间)、厚板(厚度在25～60mm之间)、特厚板(厚度大于60mm)。
例如，碳素结构钢厚钢板广泛用于焊接、铆接、栓接结构，如桥梁、船舶、管线、车 辆和机械。其中质量等级C、D属于优质碳素结构钢，主要用于对韧性和焊接性能要求较 高的钢结构。
例如，电站锅炉中的汽包就是用钢板焊制成的圆筒形容器。其中，中、低压锅炉的汽 包材料常为专用的锅炉碳素钢，高压锅炉的汽包材料常用低合金钢制造。
3.管材
例如，锅炉水冷壁和省煤器使用的无缝钢管一般采用优质碳素钢管或低合金钢管，但 过热器和再热器使用的无缝钢管根据不同壁温，通常采用15CrMo或12CrlMoV等钢材。
4.钢制品
在机电安装工程中，常用的钢制品主要有焊条、管件、阀门等。
二、有色金属
(一)铝及铝合金
1.纯铝
纯铝的密度只有2.7g/cm3，仅为铁的1/3。铝的导电性好，其磁化率极低，接近于非铁磁性材料。
2.铝合金
铝合金热处理后可显著提高强度。
(二)铜及铜合金
1.纯铜
(1)纯铜常称紫铜，主要用于制作电导体及配制合金。纯铜、铜合金的导电、导热性很好，对大气和水的抗蚀能力很高。铜是抗磁性物质。
(2)根据杂质含量的不同，工业纯铜牌号分为四种：T1、T2、T3、T4。编号越大， 纯度越低。T1主要用于导电材料和配篼纯度合金;T2主要用于电力输送用导电材料，制 作电线、电缆等;T3、T4主要用于电机、电工器材、电气开关、垫圈、铆钉、油管等。
2.铜合金
铜中加入合金元素后，可获得较高的强度和硬度，同时保持纯铜的某些优良性能。
(1)黄铜
黄铜是以锌为主要合金元素的铜合金。复杂黄铜：铅黄铜、锡黄铜、铝黄铜等。
(2)青铜
含铝、硅、铅、铍、锰等的铜基合金习惯称为青铜，包括有锡青铜、铝青铜、铍青铜等。
(3)白铜
白铜是以镍为主要合金元素的铜合金。主要用于制造船舶仪器零件、化工机械零件及医疗器械等。锰含量高的锰白铜可制作热电偶丝。
(三)钛及钛合金
了解：(1)钛的熔点高，热膨胀系数小，导热性差。纯钛塑性好、强度低，钛的抗氧化能力优于大多数奥氏体不锈钢。
(四)镁及镁合金
了解(1)：纯镁的室温密度仅为1.74g/cm3，是所有金属结构材料中最低的。
(五)镍及镍合金
1.纯镍。具有优异的耐腐蚀和抗高温氧化性能，是重要的工程金属材料。
2.镍合金。镍合金按其 特性和应用领域分为耐腐蚀镍合金、耐高温镍合金和功能镍合金三类。
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