2014年机电实务知识点：黑色金属材料
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（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（炼钢、铸造等）、特种生铁（注：又称合金生铁，如锰铁、硅铁）。
（二）铸铁
碳的质量分数（wc）超过2%（—般为2.5%～3.5%）的铁碳合金称为铸铁。
（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。
注：向铁液中加入少量孕育剂，形成大量的、高度弥散的难熔质点，成为石墨的结晶核心，得到细珠光体基体和细小均匀分布的球状石墨。此方法称为孕育处理。
（三）钢
碳的质量分数（wc）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wc≤0.25%）、中碳钢（含碳量wc＞25%～0.60%）和高碳钢（含碳量wc>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、Q215、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，我国第一套30万t合成氨装置中的氨合成塔的筒体就是采用三层各50mm的18MnMoNbR钢板进行热卷，并作热套，组成Φ53200mm直径和Φ 5150mm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
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。
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12CrlMoV（耐热钢）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。
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