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机电工程常用材料
机电工程材料是构成最终工程产品的一部分，是关系到工程质量与工程效益的关键。 机电工程材料品种、规格、型号繁多，常用材料有金属材料、非金属材料和电气材料，在施工时，必须按照设计文件要求选用。本目重点是：常用金属材料的类型及应用，非金属材料的类型及应用，电气材料的类型及应用。
1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，它是工业中应用最广、用量最多的金属材料，它们都是以铁和碳为主要元素组成的合金。
（一）生铁
碳的质量分数（ωc）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（ωc）超过2%（一般为2.5%?3.5%）的铁碳合金称为铸铁。 铸铁类型及应用如下：
（1）按断口颜色分为：灰铸铁、白口铸铁、麻口铸铁。灰铸铁普遍应用于工业中。例如，在火电站中，灰铸铁多用于制造低中参数汽轮机的低压缸和隔板。
（2）按生产方法和组织性能分为：普通灰铸铁、孕育铸铁、特殊性能铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、特殊性能铸铁。
（三）钢
碳的质量分数（ωc）不大于2%的铁碳合金称为钢。 1.按化学成分和性能分类
按化学成分和性能分为：碳素结构钢、合金结构钢和特殊性能低合金高强度钢。在机电工程中，它们主要用于压力容器、高温和低温构件、耐腐蚀、耐磨及耐热构件、零部件、管道和锻件等。
（1）碳素结构钢：按其含碳量的不同，可分为低碳钢（含碳量ωc≦0.25%），中碳钢（含碳量ωc 0.25%~0.60%）和高碳钢（ωc>0.60%）。按照碳素钢屈服强度的下限值将其分级别，
其对应的牌号为Q195、0215、0235、Q235、Q255和Q275等。其中Q代表屈服强度，数字为屈服强度的下限值。
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，按照国家标准《低合金高强度结构钢》GB/T1591-2008，根据屈服强度划分，其共有Q345、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、Q620等强度等级。
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，因为该种钢不仅韧度好，而且缺口敏感性也较碳素结构钢大。
例如，我国压力容器规范推荐使用的低合金高强度钢板为16MnR、15MnVR、18MnMoNbR、13MnMoNbR和07MncrMoVR等，我国第一套30万t合成氨装置中的氨合成塔的筒体就是釆用三层各50mm的18MnMoNbR钢板进行热卷，并作热套，组成Φ53200mm直径和Φ5150mm厚的高压合成塔筒体。
（3）特殊性能低合金高强度钢
特殊性能低合金高强度钢也称特殊钢，主要包括：耐候钢、耐海水腐蚀钢、表面处理钢材、汽车冲压钢板、石油及天然气管线钢、工程机械用钢与可焊接高强度钢、钢筋钢、低温用钢以及钢轨钢等。
2.按钢的用途分类
按钢的用途分为：结构钢、工具钢、特殊用钢、专用钢、铸钢、锻钢、热轧钢、冷轧钢、冷拔钢。
（四）钢材
在机电工程中，钢材应用最为广泛。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、只型钢、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
在机电安装工程中，常用的管材有普通无缝钢管、螺旋缝钢管、焊接钢管、无缝不锈钢管、高压无缝钢管等。
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12Cr1MoV等钢材。
例如，流体输送用焊接钢管（镀锌和黑皮）主要用于输送水、煤气、天然气、空气、采暧蒸汽、污水，矿山、井下送风、排水，农业喷灌，深井水泵，潜水泵等。
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。
（1）焊条常用的有酸性焊条、碱性焊条、结构钢焊条、不锈钢焊条、铸铁焊条、低温钢焊条等；
（2）管件主要包括法兰、弯头、三通、四通、变径、钢制活接头、管接头、封头、盲板等； （3）阀门根据工作压力、温度、介质状况、阀体、阀芯、密封垫材质不同及构造形式可以分为许多种类型。管道工程常用阀门大类上可以分为闸阀、截止阀、球阀、针形阀、蝶阀、止回阀、调节阀、角阀、减压阀、安全阀、旋塞、柱塞阀、隔膜阀、浮球阀、疏水器等。
二、有色金属
有色金属及其合金具有钢铁材料所没有的许多特殊的机械、物理和化学性能，在机械、仪器仪表、飞机制造等工业中广泛使用的有铝、铜、钛、镁、镍和轴承合金。
（一）铝及铝合金 1.纯铝
（1）纯铝的密度只有仅有铁的1/3。铝的导电性好，其磁化率极低，接近于非铁磁性材料。在电气工程、航空及宇航工业、一般机械和轻工业中广泛应用。
（2）纯铝按纯度可分为高纯铝和工业纯铝两类。高纯铝主要用于科学研究及制作电容器等。以纯度高低分别用于制作铝箔、包铝和电线、电缆、器皿、焊条、装饰材料、反光板、热交换器等。
2.铝合金
（1）铝合金热处理后可显著提高强度。铸造铝合金铸造性能极好。 （2）铝合金按照成分和工艺特点不同分为变形铝合金和铸造铝合金。 （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高纯度合金；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。铜合金一般分黄铜、青铜和白铜三大类。
（1）黄铜
黄铜是以锌为主要合金元素的铜合金。黄铜分普通黄铜和复杂黄铜两种。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
（1）钛的熔点高，热膨胀系数小，导热性差。纯钛塑性好、强度低，容易加工成型，可制成细丝和薄片。钛的抗氧化能力优于大多数奥氏体不锈钢。
（2）工业纯钛中含有氢、碳、氧、铁、镁等杂质元素，工业纯钛可制作在350℃以下工作、强度要求不高的零件。
（3）钛合金可分为三类:α钛合金、β钛合金和（α+β）钛合金。 （四）镁及镁合金
（1）纯镁的室温密度仅为是所有金属结构材料中最低的。