這是書中技術部分第一個内容，講材料和設備的，分了兩個小節分别介紹。我們先來看材料。在材料這一節中，需要對一些重點的材料分類及應用進行掌握。材料作為一個基本的點，需要對材料本身整體有個了解，雖然考試的内容不多，可能就一兩分，但是作為工作中的常識的内容，各專業的人還是要對自己本專業的材料分類及用法有一定的了解。

在“機電工程常用材料”這小節中，介紹了機電工程常用的材料，包括常用金屬材料的類型和應用，常用非金屬材料的類型和應用，常用電氣材料的類型和應用。金屬材料分為黑色金屬，有色金屬，以及金屬複合材料，這其中以黑色金屬為主要掌握點，其它了解一下。有色金屬以及金屬複合材料中把加粗文字掌握就好。非金屬材料中也是把加粗的文字掌握就好。電氣材料中把導線，電纜和母線槽的内容掌握一下，其它的看看關鍵詞即可。這裡簡單這樣梳理，下面在具體内容中再詳細梳理。

常用金屬材料的類型及應用

日常一般說黑色材料，指的是鋼鐵材料。在機電領域，鋼鐵用量很大。鐵一般是将鐵礦石放入煉爐，通過焦炭還原成粗鐵，再精煉，最後提煉出鐵。一般高爐煉鐵，轉爐煉鋼。鋼和鐵本質都是鐵碳合金，鋼和鐵的區别在含碳量的不同，含碳量大于2.11%為鐵，小于2.11%為鋼。在鋼裡，根據含碳量的不同又分為低碳鋼，中碳鋼，高碳鋼。低碳鋼一般含碳量＜0.25%，強度較低、塑性和可焊性較好；中碳鋼含碳量在0.25～0.60%，有較高的強度，但塑性和可焊性較差；高碳鋼含碳量﹥0.60%，塑性和可焊性很差，但熱處理後會有很高的強度和硬度。建築領域，一般用低碳鋼，主要利用的是良好的塑性以及可焊性，主要是型鋼以及闆材等。機械行業一般用中碳鋼或高碳鋼，主要利用強度和硬度，比如軸多數用45号鋼，45指的就是含碳量，屬于中碳鋼。

鋼鐵中除了碳這個主要的元素，還有其他的元素，一般稱作合金，比如鎳、錳等，這些都是屬于有益的元素，也有硫、磷等一些有害的元素。

對于鋼鐵，還有一個重要的概念是熱處理。熱處理其實是一種方法，用來改善鋼材的性能，基本的過程是将構件加熱到一定溫度，一般是奧氏體狀态，然後通過不同的冷卻溫度和速度進行冷卻，以此達到改善内部組織的目的，改善性能，比如提高塑形，提高強度，剛度等。熱處理的設備一般是爐子，不同的熱處理可以有不同的爐子，如退火爐。冷卻的方式也有空冷、水冷、油冷等。

對于鋼材，不同類别有不同的牌号，關于牌号的内容，這版的書中沒有列出，在後面的部分我們增加了一部分方便學習。

當然這隻是一個整體的理解，方便對課本的内容進行理解。黑色文字讀一遍，加粗的文字讀兩遍。

一、黑色金屬材料的類型及應用

（一）黑色金屬材料的類型

1.黑色金屬材料又稱鋼鐵材料，包括工業純鐵、鑄鐵、碳素鋼（非合金鋼），以及各種用途的合金鋼。廣義的黑色金屬還包括鉻、錳及其合金。

2. 鑄鐵和鋼都是鐵和鐵的合金，其區别是含碳量和内部組織結構不同。鑄鐵是含碳量大于2.11%的鐵碳合金，鋼是含碳量小于2.11%的鐵碳合金。

3. 工業用鋼按化學成分可分為碳素鋼（非合金鋼）和合金鋼兩大類。合金鋼是在碳素鋼（非合金鋼）的基礎上添加一定量的一種或多種合金元素而得到的多元的以鐵為基的合金。

4. 鑄鐵是含碳量大于2.11%的鐵碳合金。除碳以為，鑄鐵還含有較多的SI、Mn和其他的一些雜質元素。為了提高鑄鐵的機械性能，還可加入一定量的合金元素，形成合金鑄鐵。與鋼相比，鑄鐵熔煉簡便、成本低廉，雖然強度、塑性和韌性較低，但是具有優良的鑄造性能、很高的減摩和耐磨性、良好的消振性和切削加工性以及缺口敏感性低等一系列優點。鑄鐵廣泛應用于機械制造、冶金、石油化工、交通、建築和國防等工業部門。

在黑色金屬材料的應用這個小的條目中，書中給出了不同的類别，如非合金鋼類，低合金鋼類，合金鋼類，鑄鐵類，以及各類别下的不同的鋼及應用，如果可能讀兩遍理解一下，重在理解，遇到選擇題可以選擇即可。

（二）黑色金屬材料的應用

在黑色金屬材料的應用中，書中給出了非合金類鋼、低合金類鋼、合金類鋼、鑄鐵類黑色金屬材料的應用，加粗的部分盡量記憶，其它部分理解即可。

1.非合金類鋼

（1）碳素結構鋼：碳素鋼的一種、含碳量為0.05%~0.70%，個别可高達0.9%。可分為普通碳素結構鋼和優質碳素結構鋼兩類。用途很多，用量很大，主要用于鐵道、橋梁、各類建築工程，制造承受靜載荷的各種金屬構件及不重要、不需要熱處理的機械零件和一般焊件。

（2）優質碳素鋼：和普通碳素結構鋼相比，硫、磷及其他非金屬夾雜物的含量較低。

（3）碳素工具鋼：用于制作刀具、模具和量具的碳素鋼。

（4）易切削結構鋼：在鋼中加入一些使鋼變脆的元素，使鋼切削時切削易脆斷成碎屑，從而有利于提高切削速度和延長刀具壽命；用于制作螺栓、螺母、銷釘、軸、管接頭等。

（5）工程用鑄造碳鋼，用于各種鑄鋼件。

2.低合金鋼類

（1）低合金高強度結構鋼：低合金高強度結構鋼是含碳量Wc≤0.20%的碳素結構鋼基礎上，加入少量的合金元素（合金元素含量效益5%）發展起來的，韌性高于碳素結構鋼，同時具有良好的焊接性能、冷熱壓力加工性能和耐腐蝕性，部分鋼種還具有較低的脆性轉變溫度。低合金鋼多軋制成闆材、型材、無縫鋼管等。

（2）低合金耐熱鋼：在此類鋼中都含有一種或幾種合金元素，但含量不高，一般鋼中所含合金元素的總量不超過5%，含碳量不超過0.20%。

3.合金鋼類

（1）工程結構用合金鋼

（2）機械結構用合金鋼

（3）軸承鋼

（4）合金工具鋼與高速鋼

（5）不鏽鋼與耐熱鋼

（6）特殊物理性能鋼

（7）鑄造合金鋼

合金鋼類，這一部分内容，隻列了标題，沒有把書中内容全部摘錄。

補充知識

黑色金屬的應用

（1）鋼闆和鋼管

例如，建築管道材料的應用：

1）生活污水應使用鑄鐵管或非金屬管材（塑料管、混凝土管）；

2）雨水管宜使用鑄鐵管、鍍鋅和非鍍鋅鋼管或非金屬管材；

3）室内熱水供應系統應采用鍍鋅鋼管、銅管和非金屬管材；

4）室内采暖系統應用焊接鋼管和鍍鋅鋼管；

5）室外生活給水管道應采用鍍鋅管、給水鑄鐵管、複合管或塑料管；

6）室外排水管道應采用排水鑄鐵管和非金屬管道；

7）室外供熱管網的管材應按設計要求。當設計未注明時，應符合下列規定：管徑小于或等于 40mm 時，應使用焊接鋼管；管徑為 50～200m 時，應使用焊接鋼管或無縫鋼管；管徑大于200mm 時，應使用螺旋縫焊接鋼管。

無縫鋼管 無縫鋼管生産

有縫管材

有縫管材生産

（2）型鋼

1）型鋼按截面尺寸、形狀範圍将型鋼分為：工字鋼、槽鋼、等邊角鋼、不等邊角鋼、H 型鋼和 T 型鋼等。

2）型鋼表面不得有裂紋、結疤、折疊、夾渣和端面分層，允許有深度（高度）不超過厚度公差之半的局部麻點、劃痕及其他輕微缺陷，但應保證型鋼缺陷處的最小厚度。

（3）法蘭

鋼制法蘭可用鍛件、闆材、鑄件和鋼管材料加工；石油化工、壓力容器鋼制法蘭用的材料為闆材和鍛件。

法蘭連接

法蘭連接

（4）閥門

按結構分為：閘閥、截止閥、節流閥、球閥、蝶閥、隔膜閥、旋塞閥、止回閥、安全閥、減壓閥、疏水閥、排污閥、調節閥、分配閥、混合閥、水力控制閥；

非合金鋼：僅僅是鐵和碳元素為主的鋼材，就是“非合金鋼”，如一般高、低碳鋼，是屬于非合金鋼。

合金鋼：鋼裡除鐵、碳外，加入其他的合金元素，就叫合金鋼。在普通碳素鋼基礎上添加适量的一種或多種合金元素而構成的鐵碳合金。

（2）低合金鋼分類情況見下表 。

低合金鋼與産品标準及其常用材料牌号

注：① 表中牌号示例：Q345R—“Q”為屈服強度第一個字母，345—代表最小屈服強度值為 345MPa（或 N/mm2）。

② 牌号中屈服強度後面末尾字母 A、B、C、D、E、F 是代表質量等級；

【補充】A 級磷、硫含量高，沖擊韌性差。

③ 表中用材料牌号 Q355，代替的産品标準中 Q345。

鑄鐵類的内容中還是有一些重點的，加粗的文字盡量記憶。

4.鑄鐵類

（1）根據碳在鑄鐵中存在形式的不同，鑄鐵可分為：白口鑄鐵、灰口鑄鐵和麻口鑄鐵。

（2）根據鑄鐵中石墨形态不同，鑄鐵可分為普通灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球磨鑄鐵、蠕墨鑄鐵。

（3）根據鑄鐵中金屬元素的不同可分為普通鑄鐵和合金鑄鐵。

補充知識

鑄鐵牌号采用以化學成分或力學性能的表示方法。灰鑄鐵、球墨鑄鐵、抗磨球磨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、白心（黑心、珠光體）可鍛鑄鐵、抗磨白口鑄鐵采用力學性能的表示方法，力學性能值排在鑄鐵代号之後；當牌号中有合金元素符号時，抗拉強度值排列于元素符号及含量之後，之間用“-”隔開，例如：抗磨球磨鑄鐵牌号 QTM Mn8-300。

QTM：抗磨球磨鑄鐵 Mn8 錳質量分數為 8%，300-抗拉強度 300Mpa。

鑄鋼

合金鑄鋼分為耐熱鑄鋼、耐蝕鑄鋼、耐磨鑄鋼，牌号表示方法實例分别為 ZGR40Cr25Ni20、ZGS06Cr16Ni5Mo、ZGM30CrMoSiMo。

ZG—鑄鋼； ZGR—耐熱鑄鋼； ZGS—耐蝕鑄鋼；ZGM—耐磨鑄鋼； Cr—鉻；Mn—錳；Si—矽；Mo—钼；Ni—鎳

有色金屬的類型與應用，這節将重點加粗的文字看一下，其他内容了解即可。相比黑色金屬，有色金屬在考試中的重要性還是弱了點，做個了解和補充吧。

二、有色金屬材料的類型及應用

（一）有色金屬材料的類型

1. 狹義的有色金屬又稱為非鐵金屬，是鐵、錳、鉻以外的所有金屬的統稱。廣義的有色金屬還包括有色合金。

2. 有色合金是以一種有色金屬為基體（通常大于50%），加入一種或幾種其他元素而構成的合金。有色金屬通常指除去鐵（有時也除去錳和鉻）和鐵基合金以外的所有金屬。

3. 有色合金的強度和硬度一般比純金屬高，電阻比純金屬大、電阻溫度系數小，具有良好的綜合機械性能。常用的有色合金有鋁合金、銅合金、鎂合金、鎳合金、錫合金、钽合金、钛合金、鋅合金、钼合金、锆合金等。

4.有色金屬可分為重金屬、輕金屬、貴金屬及稀有金屬。

（1）輕金屬：密度小于4500kg/m3，如鋁、鎂、鉀、鈉、鈣、锶、鋇等。

（2）重金屬：密度大于4500kg/m3，如銅、鎳、钴、鉛、錫、銻、铋、镉、汞等。

（3）貴金屬：價格比一般常用金屬昂貴，地殼豐度低，提純困難，化學性質穩定，如金、銀及鉑族金屬。

（4）稀有金屬：略

（二）有色金屬及合金材料的分類及應用

1. 鋁合金

（1）鋁合金：以鋁為基添加一定量其他合金元素的合金，是輕金屬材料之一。

（2）鋁合金的特性：鋁合金除具有鋁的一般特性外，有具有一些合金的具體特性。鋁合金的密度為2.63~2.85g/cm3，有較高的強度，比強度接近高合金鋼，比剛度超過鋼，有良好的鑄造性能和塑性加工性能，良好的導電、導熱性能，良好的耐蝕性和可焊性，可作結構材料使用，在航天、航空、交通運輸、建築、機電、輕化和日用品中有這廣泛的應有。

（3）鋁合金的分類：鋁合金按其成分和加工方法又分為變形鋁合金和鑄造鋁合金。

2. 銅合金

（1）銅合金的分類

1）按合金成分，可分為非合金銅和合金銅。非合金銅稱為紫銅或純銅，也叫紅銅，我國和俄羅斯把合金銅分為黃銅、青銅和白銅。

2）按功能特性，有導電導熱用銅合金、結構用銅合金、耐蝕銅合金、耐磨銅合金、易切削銅合金、彈性銅合金、阻尼銅合金、藝術銅合金。

3）按材料形成方法分為鑄造銅合金和變形銅合金。

（2）銅合金的應用

1）黃銅

黃銅是銅和鋅組成的合金。

黃銅無縫管可用于熱交換器和冷凝器、低溫管路、海底運輸管。

合金元素對黃銅性能的影響：鋁能提高黃銅的強度、硬度和耐蝕性，但使塑性降低，适合作海倫冷凝管及其他耐蝕零件。錫能提高銅的強度和對海水的耐腐性，故稱海軍黃銅，用作船舶熱工設備和螺旋槳等。鉛能改善黃銅的切削性能，這種易切削黃銅常用作鐘表零件。黃銅鑄件常用來制作閥門和管道配件等。

2）青銅

青銅是以錫為主要添加元素的銅合金。除黃銅、白銅以為的銅合金均稱為青銅。

3）白銅

白銅是以鎳為主要添加元素的銅合金。

3. 鋅的特性及應用

（1）鋅的特性

金屬鋅具有良好的壓延性、耐磨性、抗腐蝕性、鑄造性，且有很好的常溫機械性，能與多種金屬制成性能優良的合金。主要以鍍鋅、鋅基合金、氧化鋅的形式廣泛應用汽車、建築、家用電器、船舶、輕工、機械、電池等行業。目前，在有色金屬消費中僅次于銅和鋁。

（2）鋅的應用

1）鍍鋅

現在主要采用的方法是熱鍍鋅。

2）鋅合金

鋅本身的強度和硬度不高，但在與鋁、銅等組成合金後，其強度和硬度均大為提高，尤其是鋅銅钛合金的綜合機械性能已接近或達到鋁合金、黃銅、灰鑄鐵的水平，其抗蠕變性能也大幅度被提高。

3）電池

鋅具有良好的抗電磁性能，在射頻幹擾的場合，鋅闆是一種非常有效的屏蔽材料，同時由于鋅是非磁性的，适合做儀器儀表零件及儀表殼體和錢币。

三、常用金屬複合材料的類型及應用

金屬複合材料是由兩種或兩種以上不同性質的金屬材料，通過物理或化學的方法，在宏觀（微觀）上組成具有新性能的材料。

（一）金屬基複合材料的類型及應用

1.金屬基複合材料的分類

（1）按用途可分為結構複合材料與功能複合材料；

（2）按增強材料形态可分為纖維增強、顆粒增強和晶須增強金屬基複合材料。

（3）按金屬基體可分為鋁基、钛基、鎳基、鎂基、耐熱金屬基等複合材料。

（4）按增強材料可分為玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、石棉纖維、金屬絲等。

2.金屬基複合材料的的應用

金屬基複合材料具有高比強度、高比模量、尺寸穩定性、耐熱性等主要性能特點。用于

制造各種航天、航空、汽車、電子、先進武器系統等高性能結構件。

鎳基合金鋼管

（二）金屬層狀複合材料的分類及用途

1.金屬層狀複合材料的分類

包括钛鋼、鋁鋼、銅鋼、钛不鏽鋼、鎳不鏽鋼、不鏽鋼碳鋼等複合材料。

2.金屬層狀複合材料的應用

可根據需要，制造不同材質的複合材料，具有耐腐蝕、耐高溫、耐磨損、導熱導電性好、

阻尼減震、電磁屏蔽，且制造成本低等特點。

用于石油化工、航天、食品、醫藥、造船，電力、機械等行業，如壓力容器、儲罐、航天、航空零部件等。

（三）金屬與非金屬複合材料的特點及應用

1. 鋼塑複合管既有鋼管的強度和剛度，又有塑料管的耐化學腐蝕、無污染、不混生細菌、内壁光滑、不積垢、水阻小、施工方便、成本低等優點。廣泛應用于石油、化工、建築、通訊、電力和地下輸氣管道等領域。

2. 鋁塑複合管有與金屬管材相當的強度，具有電屏蔽和磁屏蔽作用、隔熱保溫性好、重量輕、壽命長、施工方便、成本低等優點。廣泛應用于建築、工業等機電工程中。

特别說明：本套機電專業知識的梳理，僅用于學習交流，不做商用。文中藍色字體為我個人的總結，加入了自己的思考，故文章勾選了“原創”的标簽。黑色文字為摘錄書本中内容，但是重點内容做了加粗，這些加粗的内容，也是加入了我思考後的結果。紅色文字為增加的拓展知識，作為書本的補充。增加了一些圖片，供學習，部分來源于網絡或其他，如涉及侵權，請聯系我删除或修改。

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