一级造价工程师

一、金属材料

知识点——黑色金属

核心考点：

1)钢材的力学性能(如抗拉强度、屈服强度、伸长率、冲击韧度和硬度等)取决于钢材的成分和金相组织。

2)钢中随碳含量的增加其钢的可焊性减小，甚至材料不能焊接;

3)工程中没有设计方的设计变更，不能用低碳钢代替高碳钢，其原因是高碳钢的强度高于低碳钢，工程强调的是应用材料的强度，结构连接可采用螺拴连接;

而若工程中强调的是应用材料的焊接连接性能，则不能用高碳钢代替低碳钢，因为高碳钢不具有焊接性能。

4)硫、磷为钢材中有害元素，含量较多就会严重影响钢材的塑性和韧性：

——磷使钢材显著产生冷脆性，硫则使钢材产生热脆性，材料焊接严格控制材料的硫磷含量。

——硅、锰等为有益元素，它们能使钢材强度、硬度提高，而塑性、韧性不显著降低。

以上为钢材的力学性能(如抗拉强度、屈服强度、伸长率、冲击韧度和硬度等)、加工性能取决于钢材的成分。

6)钢材的成分一定时，其金相组织主要取决于钢材的热处理，如退火、正火、淬火加回火等，其中淬火加回火的影响最大。

如：焊接的焊前坡口预热，焊后堆焊缝的热处理。

考试点——钢的分类。

核心考点：

——工程中常用钢及其合金的性能和特点。

1)普通碳素结构钢。

普通碳素结构钢生产工艺简单，有良好工艺性能(如焊接性能、压力加工性能等)、必要的韧性、良好的塑性以及价廉和易于大量供应，通常在热轧后使用。

例4：

Q195钢强度不高，塑性、韧性、加工性能与焊接性能较好，主要用于轧制薄板和盘条等;

Q215钢主要用于制作管坯、螺栓等;

Q235钢强度适中，有良好的承载性，又具有较好的塑性和韧性，可焊性和可加工性也好，是钢结构常用的牌号;

例题：( )钢强度适中，有良好的承载性，又具有较好的塑性和韧性，可焊性和可加工性也好，是钢结构常用的牌号。

A. Q275

B. Q195

C . Q215

D. Q235

2)优质碳素结构钢。

含碳小于0.8%，可通过热处理强化;

例题：( )强度和硬度低，但塑性和韧性高，加工性和焊接性能优良，用于制造承载较小和要求韧性高的零件以及小型渗碳零件;

——低碳钢

3)普通低合金钢。

例题：

1)普通低合金钢比碳素结构钢具有( )，部分钢种还具有较低的脆性转变温度。

A.较高的韧性; B.同时有良好的焊接性能;

C.冷热压力加工性能; D.耐蚀性。

答案：A

2)( )具有综合力学性能、耐低温冲击韧性、焊接性能和冷热压加工性能良好的特性，可用于建筑结构、化工容器和管道、起重机械和鼓风机等。

——Q345(18Nb)

同时也要掌握：

1)Q295(09MnV、09MnNb)具有良好的塑性、韧性、冷弯性能、冷热压力加工性能和焊接性能，且有一定的耐蚀性能。用于制造各种容器、螺旋焊管、建筑结构等;

2) 普通低合金钢的生产工艺与碳素结构钢类似，故普通低合金钢的价格与碳素结构钢相近。

4)优质低合金钢

练习题：

1)制造锅炉和压力容器的特种设备，材料应具有一定的强度和良好的焊接性能，要选用( )。

——15MnVg

5)不锈耐酸钢。

练习题：

( )其屈服强度约为奥氏体型不锈钢的两倍;可焊性良好，韧性较高;应力腐蚀、晶间腐蚀及焊接时的热裂倾向均小于奥氏体型不锈钢。

A.铁素体-奥氏体型不锈钢

B.奥氏体型不锈钢(掌握)

C.沉淀硬化型不锈钢(掌握)

D.高铬铁素体不锈钢

答案：A

知识点——铸铁的分类和用途

核心考点——工程中常用铸铁的性能和特点

练习题：

工业和建筑业广泛应用管接头和低压阀门等形状复杂、承受冲击和振动荷载的零件常用的材料是( )。

A. 球墨铸铁

B. 蠕墨铸铁

C. 灰铸铁

D. 可锻铸铁

知识点：有色金属材料

有色金属按照性能和特点可分为：

——轻金属、易熔金属、难熔金属、贵金属、稀土金属和碱土金属。

核心考点——工程中常用有色金属的性能和特点

表1.1.7 常用有色金属主要特性

3)化工设备中的阀门、泵、轴、夹具和紧固件;也常用于制作接触浓CaCl2溶液的冷冻机零件，以及发电厂给水加热器的管子等( )。

注意：铅及铅合金与三酸的适用性

知识点：非金属材料

无机非金属材料包括耐火材料、耐火隔热材料、耐蚀(酸)非金属材料和陶瓷材料等;高分子材料包括橡胶、塑料和合成纤维等。

考试点：无机非金属材料

1. 耐火材料

耐火材料是指能承受高温作用而不易损坏的材料，它是炼钢、炼铁及其他冶炼炉和锅炉内衬的基础材料之一。

掌握：

——常用的耐火材料：耐火砌体材料、耐火水泥及耐火混凝土的应用特点。

——常用的耐火材料：耐火砌体材料、耐火水泥及耐火混凝土的应用特点。

——隔热材料有硅藻土、蛭石、玻璃纤维(又称矿渣棉)、石棉，以及它们的制品如板、管、砖等。

练习题：

1)( )耐火隔热保温材料是目前应用最多、最广的耐火隔热保温材料。

——硅藻土

掌握：

硅藻土耐火保温砖、板、管，具有气孔率高，耐高温及保温性能好，密度小等特点。

硅藻土砖、板广泛用于电力、冶金、机械、化工、石油、金属冶炼电炉和硅酸盐等工业的各种热体表面及各种高温窑炉、锅炉、炉墙中层的保温绝热部位。

硅藻土管广泛用于各种气体、液体高温管道及其他高温设备的保温绝热部位。

2)形似棉花，呈白色纤维状，具有密度小、耐高温、热稳定性好、热导率低、比热容小、抗机械振动好、体胀系数小和优良的隔热性能事( )。

——硅酸铝耐火纤维及其制品(毡、板、砖、管等)

练习题：3)( )具有极优良的耐磨性、耐化学腐蚀性、绝缘性及较高的抗压性能。

A.铸石

B.石墨

C.耐酸水泥

D.天然耐酸石材

铸石其耐磨性能比钢铁高十几倍至几十倍。

在各类酸碱设备中的应用效果，高于不锈钢、橡胶、塑性材料及其他有色金属十倍到几十倍;但脆性大、承受冲击荷载的能力低。

因此，在要求耐蚀、耐磨或高温条件下，当不受冲击震动时，铸石是钢铁(包括不锈钢)的理想代用材料，不但可节约金属材料、降低成本，而且能有效地提高设备的使用寿命。

本知识点同时掌握：

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。

石墨具有良好的化学稳定性。人造石墨材料的耐腐蚀性能良好，除了强氧化性的酸(如硝酸、铬酸、发烟硫酸和卤素)之外，在所有的化学介质中都很稳定，甚至在熔融的碱中也很稳定。

不透性石墨作为耐腐蚀的非金属无机材料，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、泵类以及衬里用的砖板等。

核心考点——高分子材料的基本性能及特点

(1)质轻。密度平均为1.45g/cm3，约为钢的l/5，铝的1/2;

(2)比强度高。接近或超过钢材，是一种优良的轻质高强材料;

(3)有良好的韧性。高分子材料在断裂前能吸收较大的能量;

(4)减摩、耐磨性好。有些高分子材料在无润滑和少润滑的条件下，它们的耐磨、减摩性能是金属材料无法比拟的;

(5)电绝缘性好。电绝缘性可与陶瓷、橡胶媲美;

(6)耐蚀性。化学稳定性好，对一般的酸、碱、盐及油脂有较好的耐腐蚀性;

(7)导热系数小。如泡沫塑料的导热系数只有0.02～0.046W/(m·K)，约为金属的1/1500，是理想的绝热材料;

(8)易老化。高分子材料在光、空气、热及环境介质的作用下，分子结构会产生逆变，机械性能变差，寿命缩短;

(9)易燃。塑料不仅可燃，而且燃烧时发烟，产生有毒气体;

(10)耐热性。高分子材料的耐热性是指温度升高时其性能明显降低的抵抗能力。主要包括机械性能和化学性能两方面，而一般多指前者，所以耐热性实际常用高分子材料开始软化或变形的温度来表示。

(11)刚度小。如塑料弹性模量只有钢材的1/10～1/20，且在长期荷载作用下易产生蠕变。但在塑料中加入纤维增强材料，其强度可大大提高，甚至可超过钢材。

核心考点——工程中常用高分子材料

1)塑料的组成。

塑料是一种以树脂为主要成分的多组分材料

——塑料的性质主要取决于树脂的性质。

2)工程中常用塑料制品

① 热塑性塑料

a.低密度聚乙烯(LDPE)。又称为高压聚乙烯。它是高纯度乙烯在高压(130～250MPa)、高温(160～330℃)和引发剂存在下经聚合而制得的。

1)( )具有质轻、吸湿性小、电绝缘性好、延伸性和透明性强、耐寒性好和化学稳定性强等特点，但其强度低、耐老化性能较差。

一般用作耐蚀材料、小荷载零件(齿轮、轴承)及电缆包皮等。低密度聚乙烯是可燃物，其粉尘在空气中可燃烧、爆炸，故在储存和运输中应严防火种和高温。

A.ABS

B.低密度聚乙烯

C.高密度聚乙烯(HDPE)

D.聚丙烯(PP)

本知识点掌握：

a.高密度聚乙烯(HDPE)。

力学性能优于低密度聚乙烯，介电性能优良，但略低于低密度聚乙烯，耐磨性及化学稳定性良好，能耐多种酸、碱、盐类腐蚀，吸水性和水蒸汽渗透性很低，但耐老化性能较差，表面硬度高，尺寸稳定性好。

b.聚丙烯(PP)。

不吸水，介电性、化学稳定性和耐热性良好(可在100℃以上使用。

易老化，低温韧性和染色性能不好。

c.聚四氟乙烯(PTFE，F-4)。

缺点是强度低、冷流性强。

主要用于制作减摩密封零件、化工耐蚀零件、热交换器、管、棒、板制品和各种零件，以及高频或潮湿条件下的绝缘材料;分散法聚四氟乙烯可制成薄壁管、细棒、异型材、电线和电缆包覆层。

d.ABS。

具有“硬、韧、刚”的混合特性，综合机械性能良好。同时尺寸稳定，容易电镀和易于成型，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。

ABS在机械工业中可制造齿轮、泵叶轮、轴承、管道、储槽内衬、电机外壳、仪表壳、仪表盘、蓄电池槽和水箱外壳等。

e.聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。

俗称亚克力或有机玻璃，其透明度比无机玻璃还高，透光率达92%;密度只有后者的一半，为1.18g/cm3。

PMMA树脂是无毒环保的材料，可用于生产餐具，卫生洁具等，具有良好的化学稳定性、和耐候性。广泛用于航空、汽车、仪表和光学等工业中，作风挡、弦窗、电视和雷达的屏幕、仪表护罩、外壳、光学元件和透镜等。

知识点：复合材料

(一)复合材料组成、分类和特点

复合材料中至少包括基体相和增强相两大类。

——基体相起粘结、保护增强相并把外加荷载造成的应力传递到增强相上去的作用，基体相可以由金属、树脂和陶瓷等构成，在承载中，基体相承受应力作用的比例不大;

——增强相是主要承载相，并起着提高强度(或韧性)的作用，增强相的形态各异，有纤维状、细粒状和片状等。工程上开发应用较多的是纤维增强复合材料。按增强体类型可分为：颗粒增强型、纤维增强型和板状增强型复合材料三大类。

练习题：

1)与普通材料相比，复合材料具有( )。

(1)高比强度和高比模量。复合材料的突出优点是比强度和比模量高。

(2)耐疲劳性高。

(3)抗断裂能力强。

(4)减振性能好。

(5)高温性能好。

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（责任编辑：何以笙箫默）

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