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安装工程材料 第一节 工程材料 一、工程材料及其分类 工程材料有各种不同的分类方法。一般都将工程材料按化学成分分为金属材料、非金属材料、高分子材料和复合材料四大类。 （一）金属材料 金属材料是最重要的工程材料，包括金属和以金属为基的合金。工业上把金属和其合金分为两大部分： 1、黑色金属材料 铁和以铁为基的合金（钢、铸铁和铁合金）。 2、有色金属材料 黑色金属以外的所有金属及其合金。 应用最广的是黑色金属。以铁为基的合金材料占整个结构材料和工具材料的90%以上。黑色金属的工程性能比较优越，价格也较便宜，是最重要的工程金属材料。 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、稀土金属和碱土金属。它们是重要的有特殊用途的材料。 （二）非金属材料 非金属材料也是重要的工程材料，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。 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、熔化铁及其他冶炼炉和加热炉炉衬的基础材料之一。常用的耐火材料有耐火砌体材料、耐火水泥及耐火混凝土。 2、耐火隔热材料 耐火隔热材料又称为耐热保温材料，它是各种工业用炉（冶炼炉、加热炉、锅炉炉膛）的重要筑炉材料。常用的隔热材料有硅藻土、蛭石、玻璃纤维（又称矿渣棉）、石棉以及它们的制品。 3、耐蚀（酸）非金属材料 耐蚀（酸）非金属材料的组成主要是金属氧化物、氧化硅和硅酸盐等，它们的耐蚀性能高于金属材料（包括耐酸钢和耐蚀合金），并具有较好的耐磨性和耐热性能，在某些情况下它们是不锈钢和耐蚀合金的理想代用品。常用的非金属耐蚀材料有铸石、石墨、耐酸水泥、天然耐酸石材和玻璃等。 4、陶瓷材料 陶瓷材料主要是以粘土为主要成分的烧结制品，它具有结构致密、表面平整光洁、耐酸性能良好等特点，常用的有日用陶瓷、电器绝缘陶瓷、化工陶瓷、结构陶瓷和耐酸陶瓷等。 （三）高分子材料 高分子材料为有机合成材料，也称聚合物。它具有较高的强度、良好的塑性、较强的耐腐蚀性能，很好的绝缘性和重量轻等优良性能，在工业上是发展最快的一类新型结构材料。 高分子材料结构很多，工程上通常根据机械性能和使用状态分为三大类： 1、塑料 主要指强度、韧性和耐磨性较好，可制造某些机器零件或构件的工程塑料，一般分为热塑性塑料和热固性塑料两种。 2、橡胶 通常指经硫化处理后弹性特别优良的聚合物，有通用橡胶和特种橡胶两种。 3．合成纤维 指由单体聚合而成且强度很高，通过机械处理所获得的聚合物纤维材料。 （四）复合材料 复合材料就是用两种或两种以上不同材料组合的材料，其性能是其他单质材料所不具备的。复合材料可以由各种不同种类的材料复合组成。它在强度、刚度和耐蚀性方面比单纯的金属、陶瓷和聚合物都优越，是特殊的工程材料，具有广阔的发展前景。 二、常用工程材料 当前常用的工程材料分类如表1.1.1所示。 表1.1.1常用的工程材料分类 金属材料 黑色金属 铁、碳素钢、合金钢 有色金属 铝、铅、铜、镁和镍等及其合金 非金属材料 耐火材料 耐火砌体材料、耐火水泥及耐火混凝土 耐火隔热材料 硅藻土、蛭石、玻璃纤维（矿渣棉）、石棉以及它们的制品 耐蚀（酸）非金属材料 铸石、石墨、耐酸水泥、天然耐酸石材和玻璃等 陶瓷材料 日用陶瓷、电器绝缘陶瓷、化工陶瓷、结构陶瓷和耐酸陶瓷等 高分子材料 橡胶 天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶等 塑料 聚四氟乙烯、ABS、聚丙烯、聚酚和聚乙烯等 合成纤维 聚脂纤维、含氯纤维和聚酰胺纤维等 复合材料 无机-有机材料 非金属-金属材料 其他复合材料 玻璃纤维增强塑料、聚合物混凝土、沥青混凝土等； 钢筋混凝土、钢丝网水泥、塑铝复合管、铝箔面油毡等； 水泥石棉制品和不锈钢包覆钢板等 （一）金属材料 1．黑色金属 黑色金属一般是指钢铁材料，钢铁材料是工业中应用最广、用量最多的金属材料，它们是以铁为基的合金。含碳量小于2.11%（重量）的合金称为钢；而含碳量大于2.11%（重量）的合金称为生铁。工程实际中用的钢和铸铁除含铁、碳以外，还含有其他元素，其中一类是杂质元素，如硫、磷、氢等；另一类是根据使用性能和工艺性能的需要，有意加入的合金元素，常见的有铬、镍、锰和钛等。铁碳合金中加入上述元素就成了合金钢或合金铸铁。 （1）钢及其合金的分类和牌号表示方法。钢材具有很多重要的优良特性，如材质均匀、性能可靠；有高的强度和较好的塑性、韧性，可承受各种性质的载荷；具有优良的可加工性，可焊、可铆、可制成各种形状的型材和零件。 钢中主要化学元素为铁，另外还含有少量的碳、硅、锰、硫、磷、氧和氮等，这些少量元素对钢材性质影响很大。钢中的碳的含量对钢的性质有决定性的影响，含碳量低，钢的强度较低，但塑性大，延伸率和冲击韧性高钢质较软，易于