常用材料基础知识

一、内容提要
主要介绍工程技术与计量 , 安装工程常用材料基础知识。
二、重点、难点
熟悉金属材料、非金属材料、复合材料、常用材料等的分类及各种材料性能。
三、内容讲解
大纲要求：
1 、熟悉通用材料的分类、基本性能及用途。
2 、熟悉型材、管材等常用材料的分类、性能及适用范围。
第一章   基   础   知   识
第一节   工程常用材料基础知识
一、工程材料的分类
     一般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。
     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、贵重金属、稀土金属和碱土金属。
（二）非金属材料
     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。
     （ 1 ）耐火材料。耐火材料是指能承受高温下作用而不易损坏的材料。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。常用的隔热材料有硅藻土、蛙石、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，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。
（二）非金属材料
     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。
     （ 1 ）耐火材料。耐火材料是指能承受高温下作用而不易损坏的材料。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。常用的隔热材料有硅藻土、蛙石、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，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。
二、常用工程材料的性能和特点
（一）金属材料
     1 、黑色金属
     含碳量小于 2 ． 11 ％（重量）的合金称为钢，合碳量大于 2 ． 11 ％（重量）的合金称为生铁。
     （ 1 ）钢及其合金的分类。
     钢的力学性能决定于钢的成分和金相组织。钢中碳的含量对钢的性质有决定性影响。
     在工程中更通用的分类为：
    l ）按化学成分分类。可分为碳素钢、低合金钢和合金钢。
    2 ）按主要质量等级分类：
     ① 普通碳素钢、优质碳素钢和特殊质量碳素钢；
     ② 普通低合金钢、优质低合金钢和特殊质量低合金钢；
     ③ 普通合金钢、优质合金钢和特殊质量合金钢。
     （ 2 ）钢牌号的表示方法。按照国家标准《钢铁产品牌号表示方法》规定，我国钢铁产品牌号采用汉语拼音字母、化学符号和阿拉伯数字相结合的表示方法，即：
    l ）牌号中化学元素采用国际化学元素表示。
    2 ）产品名称、用途、特性和工艺方法等，通常采用代表该产品汉字的汉语拼音的缩写字母表示。
    3 ）钢铁产品中的主要化学元素含量（％）采用阿拉伯数字表示。
     合金结构钢的牌号按下列规则编制。数字表示含碳量的平均值。合金结构钢和弹簧钢用二位数宇表示平均含碳量的万分之几，不锈耐酸钢和耐热钢含碳量用千分数表示。平均含碳量＜ 0.1 ％（用 “0” 表示；平均含碳量＜ 0.03 ％，用 “00”  表示＝。合金工具钢平均含碳量＞ 1.00 ％时，不标合碳量，否则用千分数表示。高速工具钢和滚珠轴承钢不标含碳量，滚珠轴承钢标注用途符号 “C” 。平均合金含量＜ 1.5 ％者，在牌号中只标出元素符号，不注其含量。
例：在钢的分类中 , 优质钢是按照（   ）来分类的。
A. 化学成分  B. 用途  C. 冶炼质量  D. 冶炼方法  
答案 :C
（ 3 ）工程中常用钢及其合金的性能和特点。
    l ）碳素结构钢。
     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。在桥梁、建筑、船舶上获得了极广泛的应用。某些不太重要、要求韧性不高的机械零件也广泛选用。

    2 ）低合金高强度结构钢。低合金高强度结构钢比碳素结构钢具有较高的韧性，同时有良好的焊接性能、冷热压力加工性能和耐蚀性，部分钢种还具有较低的脆性转变温度。

    3 ）合金结构钢。合金结构钢广泛用于制造各种要求韧性高的重要机械零件和构件。形状复杂或截面尺寸较大或要求韧性高的淬火零件，一般为合金结构钢。
    4 ）不锈耐酸钢。它在化工、石油、食品机械和国防工业中广泛应用。
     按不锈钢使用状态的金相组织，可分为铁素体、马氏体、奥氏体、铁素体加奥氏体和沉淀硬化型不锈钢五类。现将各类不锈钢的特点简述如下：
     ① 铁素体型不锈钢。铬是铁素体型不锈钢中的主要合金元素。高铬钢有良好的抗高温氧化能力，在氧化性酸溶液，如硝酸溶液中，有良好的耐蚀性，故其在硝酸和氮肥工业中广泛使用。高铬铁素体不锈钢的缺点是钢的缺口敏感性和脆性转变温度较高，钢在加热后对晶间腐蚀也较为敏感。
例：（   ）是铁素体型不锈钢中的主要合金元素。
A   铬      B   镍     C   锰    D   硅
答案： A
② 马氏体型不锈钢。铬是钢中的主要合金元素。通常用在弱腐蚀性介质，如海水、淡水和水蒸汽等中，使用温度小于或等于 580 ℃ 、通常作为受力较大的零件和工具的制作材料，由于此钢焊接性能不好，故一般不用作焊接件。
     ③ 奥氏体型不锈钢。钢中主要合金元素为铬和镍。这类钢具有高的韧性、低的脆性转变温度、良好的耐蚀性和高温强度、较好的抗氧化性以及良好的压力加工和焊接性能。
     ④ 铁素体 — 奥氏体型不锈钢。
     ⑤ 沉淀硬化型不锈钢。这类钢主要用于制造要求高强度和耐蚀的容器、结构件零件，也可用作高温零件，如汽轮机零件。
 5 ）铸钢。铸钢具有较好的强度、塑性和韧性，可以铸成各种形状、尺寸和质量的铸钢件。
（ 4 ）铸铁的分类和牌号表示方法。大部分机械设备的箱体、壳体、机座、支架和受力不大的零件多用铸铁制造。某些承受冲击不大的重要零件，如小型柴油机的曲轴，多用球墨铸铁制造。其原因是铸铁价廉，切削性能和铸造性能优良，有利于节约材料，减少机械加工工时，且有必要的强度和某些优良性能，如高的耐磨性、吸震性和低的缺口敏感性等。
    1 ）铸铁的分类。
     按照石墨的形状特征，铸铁可分为灰口铸铁（石墨成片状）、球墨铸铁（石墨成球状）和可锻铸铁（石墨成团絮状）三大类。
     按照铸铁成分中是否含有合金元素，可分为一般铸铁和合金铸铁两大类。一般铸铁可分为普通铸铁和变质（孕育）铸铁。
    2 ）铸铁牌号的表示方法：
     ① 用各种铸铁相应汉语拼音字母的第一个大写字母作为铸铁的代号，当两种铸铁名称的代号字母相同时，可在大写字母后加小写字母表示。
     ② 在牌号中一般不标注常规元素 C ． Si 、 Mn 、 S 和 P 的符号，但当它们有特殊作用时才标注其元素符号和含量。
     ③ 牌号中代号后面的一组数字表示抗拉强度值（如灰口铸铁 HT100 ），有两组数字时，第一组数字表示抗拉强度值，第二组数字表示伸长率值（如球墨铸铁 QT400 － 18 ），两组数字之间用 “ － ”  隔开。
    3 ）工程中常用铸铁的性能和特点：
     ① 灰口铸铁。基体可以是铁素体，珠光体或铁素体加珠光体，相当于钢的组织。
     ② 球墨铸铁。球墨铸铁综合机械性能接近于钢。
     可用球墨铸铁来代替钢制造某些重要零件，如曲轴、连杆和凸轮轴等。
     ③ 蠕墨铸铁。蠕墨铸铁的强度接近于球墨铸铁，并具有一定的韧性和较高的耐磨性；同时又有灰口铸铁良好的铸造性能和导热性。
     蠕墨铸铁在生产中主要用于生产汽缸盖、汽缸套、钢锭模和液压阀等铸件。
     ④ 可锻铸铁。可锻铸铁可以部分代替碳钢。
     ⑤ 耐磨铸铁。耐磨铸铁是在磨粒磨损条件下工作的铸铁，应具有高而均匀的硬度。
     ⑥ 耐热铸铁。耐热铸铁是在高温下工作的铸件，如炉底板、换热器、钳锅、热处理炉内的运输链条等。
      ⑦ 耐蚀铸铁。耐蚀铸铁是主要用于化工部件，如阀门、管道、泵、容器等。
2 、有色金属
    l ）铝及其合金。
工业纯铝可制作电线、电缆、器皿及配制合金。铝合金可用于制造承受较大载荷的机器零件和构件。
     ① 防锈铝合金（ LF ）。主要用于焊接件、容器、管道或以及承受中等载荷的零件及制品，也可用作铆钉。
     ② 硬铝合金（ LY ）。低合金硬铝塑性好，强度低。主要用于制作铆钉，常称铆钉硬铝；标准硬铝合金强度和塑性属中等水平。主要用于轧材、锻材、冲压件和螺旋浆叶片及大型铆钉等重要零件；高合金硬铝合金元素含量较多，强度和硬度较高，塑性及变形加工性能较差。用于制作重要的销和轴等零件。
     ③ 超硬铝合金（ LC ）。
这类合金的抗蚀性较差，高温下软化快，多用于制造受力大的重要构件，例如飞机大梁、起落架等。
     ④ 锻铝合金（ LD ）。这类合金主要用于承受重载荷的锻件和模锻件。
  2 ）铜及其合金。铜合金具有较高的强度和塑性，具有高的弹性极限和疲劳极限，同时还具有较好的耐蚀性、抗碱性及优良的减摩性和耐磨性。
     一般铜合金分黄铜、青铜和白铜三大类。
     ① 黄铜（ H ）。以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。
     ② 青铜（ Q ）。青铜原指铜锡合金，但工业上都习惯称含铝、硅、铅、锰等的铜基合金为青铜。
    3 ）镍及其合金。镍及镍合金是化学、石油、有色金属冶炼、高温、高压、高浓度或混有不纯物等各种苛刻腐蚀环境下比较理想的金属材料。

    4 ）钛及其合金。钛熔点高，热膨胀系数小，导热性差，强度低，塑性好。钛具有优良的耐蚀性和耐热性，其抗氧化能力优于大多数奥氏体不锈钢，而在较高温度下钛材仍能保持较高的强度。
      常温下钛具有极好的抗蚀性能，在大气、海水、硝酸和碱溶液等介质中十分稳定，但在任何浓度的氢氟酸中均能迅速溶解。
5 ）铅及其合金。
     铅在大气、淡水、海水中很稳定，铅对硫酸、磷酸、亚硫酸、铬酸和氢氟酸等则有良好的耐蚀性。铅不耐硝酸的腐蚀，在盐酸中也不稳定。
    6 ）镁及其合金。镁合金是航空工业的重要结构材料，它能承受较大的冲击、振动载荷，并有良好的机械加工性能和抛光性能。其缺点是耐蚀性较差、缺口敏感性大及熔铸工艺复杂。
（二）非金属材料
     非金属材料也是重要的工程材料。它包括耐火材料、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
     能承受高温作用而不易损坏的材料，称为耐火材料。常用的耐火材料有耐火砌体材料、耐火水泥及耐火混凝土。
（ 1 ）耐火材料的主要性能指标：
    l ）耐火度。
    2 ）荷重软化温度。
    3 ）高温化学稳定性。
    4 ）抵抗温度变化的能力越好，则耐火材料在经受温度急剧变化时越不易损坏。
    5 ）抗压强度要好。
    6 ）密度和比热容。
    7 ）热导率要小，隔热性能要好，电绝缘性能要好。
（ 2 ）耐火材料的分类：
    l ）耐火砌体材料。按材质高低，分为普通耐火材料和特种耐火材料；按耐火材料的主要化学成分分为粘土砖、高铝砖、硅砖、氧化铝砖、石墨和碳制品以及碳化硅制品等。
    2 ）耐火水泥及混凝土。按照胶结料的不同，耐火混凝土分为水硬性耐火混凝土、火硬性耐火混凝土和气硬性耐火混凝土；按照密度的高低，可分为重质耐火混凝土和轻质耐火混凝土两类。
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，以及它们的制品如板、管、砖等。
     （ 1 ）硅藻土耐火隔热保温材料。
     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方面。硅藻土管广泛用于各种化工、石油、气体、液体高温过热管道及其他高温设备的保温绝热方面。
     （ 2 ）硅酸铝耐火纤维。硅酸铝耐火纤维是轻质耐火材料之一。硅酸铝耐火纤维及其制品（毡、板、砖、管等）和复合材料，广泛地用于冶金、机械、建筑、化工和陶瓷工业中的热力设备，如锅炉、加热炉和导管等的耐火隔热材料。
     （ 3 ）微孔硅酸钙保温材料。微孔硅酸钙保温材料制品可用于高温设备热力管道的保温隔热工程。
     （ 4 ）矿渣棉制品。矿渣棉制品可用作保温、隔热和吸音材料。
3 ．耐蚀（酸）非金属材料
     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。
     （ 1 ）铸石。铸石具有极优良的耐磨与耐化学腐蚀性、绝缘性及较高的抗压性能。在各类酸碱设备中，其耐腐蚀性比不锈钢、橡胶、塑性材料及其他有色金属高得多，但铸石脆性大、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
     （ 2 ）石墨。
     石墨材料在高温下有高的机械强度。石墨材料常用来制造传热设备。
     石墨具有良好的化学稳定性。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，甚至在熔融的碱中亦稳定。
     不透性石墨可作为耐腐蚀的非金属无机材料。
     （ 3 ）   玻璃。按形成玻璃的氧化物可分为：硅酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、硼酸盐玻璃和铝酸盐玻璃等，其中硅酸盐玻璃是应用为广泛的玻璃品种。硅酸盐玻璃的化学稳定性很高，抗酸性强，组织紧密而不透水，但它若长期在某些介质作用下，也会受侵蚀。硅酸盐玻璃具有较好的光泽和透明度、化学稳定性和热稳定性好、机械强度高、硬度大和电绝缘性强，但不耐氢氟酸、热磷酸、热浓碱液的腐蚀。一般用作制造化学仪器和高级玻璃制品，无碱玻璃纤维。耐热用玻璃和绝缘材料等。
     （ 4 ）天然耐蚀石料。
花岗岩强度高，耐寒性好，但热稳定性较差；石英岩强度高，耐久性好，硬度高，难于加工；辉绿岩及玄武岩密度高、耐磨性好、脆性大、强度极高、加工较难；石灰岩热稳定性好，硬度较低。
     （ 5 ）水玻璃型耐酸水泥。水玻璃型耐酸水泥具有能抗大多数无机酸和有机酸腐蚀的能力，但不耐碱。水玻璃胶泥衬砌砖、板后必须进行酸化处理。
4 ．陶瓷材料
     陶瓷材料有高温化学稳定性、超硬的特点和极好的耐腐蚀性能。
     （ 1 ）陶瓷材料的分类。陶瓷一般分为普通陶瓷和新型陶瓷两大类。
     （ 2 ）常用陶瓷材料。在工程中常用的陶瓷有电器绝缘陶瓷、化工陶瓷、结构陶瓷和耐酸陶瓷等。
（三）高分子材料
    1 ．高分子材料的基本概念
     高分子材料具有较高的强度，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。高分子材料一般分天然和人工合成两大类。通常根据机械性能和使用状态将工程高分子材料分为塑料、橡胶和合成纤维三大类。
     常见的加聚树脂有聚乙烯（ PE ）、聚氯乙烯（ PVC ）、聚苯乙烯（ PS ）、 ABS 树脂、聚醋酸乙烯（ PVAC ）、聚丙烯（ PP ）和聚甲基丙烯酸甲酯（ PMMA ）等。
例：通常根据机械性能和使用状态将工程高分子材料分为（）。
A   塑料    B   橡胶   C  合成纤维   D   树脂   E 颜料
答案： ABC
2 ．高分子材料的基本性能及特点
     （ 1 ）质轻。
     （ 2 ）比强度高。
     （ 3 ）有良好的韧性。
     （ 4 ）减摩、耐磨性好。
     （ 5 ）电绝缘性好。
     （ 6 ）耐蚀性。
     （ 7 ）导热系数小。
     （ 8 ）易老化。
     （ 9 ）易燃。
     （ 10 ）耐热性。
     （ 11 ）刚度小。
3 ．工程中常用高分子材料
     （ l ）塑料制品：
    l ）塑料的组成。常用的塑料制品都是以合成树脂为基本材料，再按一定比例加入填充料、增塑剂、着色剂和稳定剂等材料，经混炼、塑化，并在一定压力和温度下制成的。
     ① 树脂。
树脂有合成树脂和天然树脂之分。
树脂在塑料中主要起胶结作用，通过胶结作用把填充料等胶结成坚实整体。因此，塑料的性质主要取决于树脂的性质。
合成树脂：合成树脂分子结构分为直线型、支链型和体型（或称为网状型）三种。
     ② 填料。
又称填充剂，其作用是提高塑料的强度和刚度，减少塑料在常温下的蠕变（又称冷流）现象及提高热稳定性，对降低塑料制品的成本、增加产量有显著的作用，提高塑料制品的耐磨性、导热性、导电性及阻燃性，并可改善加工性能。填料的种类很多，常用的有有机和无机两大类。
     ③ 增塑剂。其作用是提高塑料加工时的可塑性及流动性；改善塑料制品的柔韧性。常用的增塑剂为酯类和酮类等。
     ④ 着色剂。着色剂的种类按其在着色介质中或水中的溶解性分为染料和颜料两大类。
     染料可溶于被着色树脂或水中，透明度好，着色力强，色调和色泽亮度好，但光泽的光稳定性及化学稳定性差，主要用于透明的塑料制品。常见的染料品种有：酞青兰和酞青绿、联苯胺黄和甲苯胺红等。
     颜料不溶于被着色介质或水。在塑料制品中，常用的是无机颜料。无机颜料不仅对塑料具有着色性，同时又兼有填料和稳定剂的作用。如炭黑既是颜料，又有光稳定作用。
     ⑤ 稳定剂。
例：常用的塑料制品都是以合成树脂为基本材料，再按一定比例加入（   ）等材料，经混炼、塑化，并在一定压力和温度下制成的。
A  增塑剂   
B  填充料  
C  着色剂  
D  稳定剂   
E 强化剂
答案： ABCD
2 ）工程中常用塑料制品：
     ① 热塑性塑料：
    a 、低密度聚乙烯（ LDPE ）。低密度聚乙烯具有质轻。吸湿性极小、良好的电绝缘性能好。延伸性和透明性强和较好的耐寒性和化学稳定性，但强度和耐环境老化性较差。它一般用作耐蚀材料、小载荷零件（齿轮、轴承）及一般电缆包皮和农用薄膜等。
    b 、高密度聚乙烯（ HDPE ）。高密度聚乙烯具有良好的耐热性和耐寒性，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。它主要用于制作单口瓶、运输箱、安全帽、汽车零件、贮罐、电缆护套、压力管道及编织袋等。
    c 、聚丙烯（ PP ）。聚丙烯具有质轻，不吸水，介电性、化学稳定性和耐热性良好，力学性能优良，但是耐光性能差，易老化，低温韧性和染色性能不好。聚丙烯主要用于制作受热的电气绝缘零件、汽车零件、防腐包装材料以及耐腐蚀的（浓盐酸和浓硫酸除外）化工设备等。
例：树脂 PP 指的是（   ）。
A   聚氯乙烯     
B   高密度聚乙烯    
C   聚丙烯    
D  聚苯乙烯
答案： C
    d 、聚氯乙烯（ PVC ）。硬聚氯乙烯塑料常被用来制作化工、纺织等工业的废气排污排毒塔，以及常用气体、液体输送管。软聚氯乙烯塑料常制成薄膜，用于工业包装等，但不能用来包装食品，因增塑剂或稳定剂有毒，能溶于油脂中，污染食品。
    e 、聚四氟乙烯（ PTFE ， F － 4 ）。聚四氟乙烯俗称塑料王，具有非常优良的耐高、低温性能。几乎耐所有的化学药品，在浸蚀性极强的王水中煮沸也不起变化，摩擦系数极低。它也不粘，不吸水，电性能优异，是目前介电常数和介电损耗小的固体绝缘材料。缺点是强度低，冷流性强。
    f 、聚苯乙烯（ PS ）。聚苯乙烯具有较大的刚度。聚苯乙烯比重小，常温下较透明，几乎不吸水，具有优良的耐蚀性，电阻高，是很好的隔热、防震、防潮和高频绝缘材料。缺点是耐冲击性差，不耐沸水，耐油性有限，但可改性。
    g ．聚碳酸酯（ PC ）。聚碳酸酯誉称 “ 透明金属 ” ，具有优良的综合性能，冲击韧性和延性在热塑性塑料中是好的，弹性模量较高，不受温度的影响，抗蠕变性能好，尺寸稳定性高，透明度高，可染成各种颜色，吸水性小，绝缘性能优良。但自润滑性差，耐磨性低，不耐碱、氯化烃、酮和芳香烃腐蚀，长期浸在沸水中会发生水解或破裂，有应力开裂倾向，疲劳抗力较低。
    h 、 ABS 。普通 ABS 是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物。综合机械性能良好，同时尺寸稳定，容易电镀和易于成形，耐热和耐蚀性较好，在一 40 ℃ 的低温下仍有一定的机械强度。
    i 、聚酸胺（ PA ）。聚酷胺通称尼龙，这种热塑性塑料由二元胺与二元酸缩合而成，这是机械工业中应用较广的工程塑料。
    j 、单体浇注尼龙  6 （ MC ）。单体浇注尼龙简称  MC 尼龙。
    k 、聚甲基丙烯酸甲酯（ PMMA ）。俗称有机玻璃，缺点是表面硬度不高，易擦伤，由于导热性差和热膨胀系数大，易在表面或内部引起微裂纹，因而比较脆。此外，易溶于有机溶液中。
例： 1 、（   ）俗称塑料王。
A   高密度聚乙烯    
B   聚四氟乙烯    
C   聚氯乙烯    
D  聚酰胺
答案： A
2 、聚酷胺通称尼龙，这种热塑性塑料由（   ）缩合而成。
A   丙烯腈   
B   二元胺   
C   丁二烯  
D  二元酸     
E  苯乙烯
答案： BD
② 热固性塑料：
    a 、酚醛模塑料（ PF ）。
    b 、酚醛玻璃纤维增强塑料。
    c 、环氧树脂（ EP ）。
         环氧树脂树脂强度较高，韧性较好；尺寸稳定性高和耐久性好；具有优良的绝缘性能。耐热，耐寒，化学稳定性很高。缺点是有毒性。
    d 、呋喃树脂。呋喃树脂能耐强酸、强碱和有机溶剂腐蚀，并能适用于其中两种介质的结合或交替使用的场合。但不能耐强氧化性介质。
    e 、不饱和聚酯树脂。不饱和聚酯树脂主要特点是工艺性能优良，在室温下固化，常压下成型，因而施工方便，易保证质量。
例：属于热塑性塑料的有（   ）。
A 、  PP  
B  、  HDPE 
C  、 PVC  
D 、  EP    
E 、  NR
答案： ABC
（ 2 ）橡胶。橡胶是一种具有良好耐酸、碱性能的高分子防腐蚀材料。橡胶分天然橡胶和合成橡胶两大类。工程中常用橡胶制品有：
    1 ）天然橡胶（ NR ）。
    2 ）丁苯橡胶（ SBR ）具有良好的耐寒性、耐磨性，力学性能与天然橡胶相似。
    3 ）丁睛橡胶（ NBR ）一般含有丙烯腈，丙烯腈含量越高，耐油、耐热和耐磨性越好，但耐寒性则相反。
    4 ）氯磺化聚乙烯橡胶（ CSM ）耐臭氧性、耐热性优异，耐候性、耐温性能良好，但压缩变形大，耐油性差。
    5 ）丁基橡胶（ IIR ）。
    6 ）氯丁橡胶（ CR ） .
    7 ）氟硅橡胶（ MFQ ）。
（ 3 ）合成纤维。目前国内外大量发展的主要有聚酰胺纤维、聚酯纤维及聚丙烯腈纤维三大类。
     合成纤维具有强度高、比重小、耐磨和不霉不腐等特点，广泛用于制作衣料。
（四）复合材料
1 ．复合材料组成、分类和特点
     按基体材料类型可分为：有机材料基、无机非金属材料基和金属基复合材料三大类。
     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。
     按用途可分为结构复合材料与功能复合材料两大类。
     以增强纤维类型分为碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、有机纤维复合材料、复合纤维复合材料和混杂纤维复合材料等。
     与普通材料相比，复合材料具有许多特性，具体表现在：
     （ 1 ）高比强度和高比模量。
     （ 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，抗蠕变能力强。
     （ 6 ）耐腐蚀性好。
     （ 7 ）复合材料还具有较优良的减摩性、耐磨性、自润滑性和耐蚀性等特点，而且复合材料构件制造工艺简单，表现出良好的工艺性能，适合整体成型。
2 ．复合材料增强体
     （ l ）纤维增强体。
     在纤维增强体中，玻璃纤维是应用为广泛的增强体。玻璃纤维具有成本低、不燃烧、耐热、耐化学腐蚀性好、拉伸强度和冲击强度高、断裂延伸率小、绝热性及绝缘性好等特点。
     （ 2 ）颗粒增强体。
     （ 3 ）其他增强体：
     片状增强体。天然片状增强体的典型代表是云母；人造的片状增强体有玻璃、铝和银等。
     天然增强体。
3 ．复合材料基体
（ 1 ）树脂基体。树脂基复合材料是复合材料中主要的一类，通常称为增强塑料。
     常用的热固性树脂基体有不饱和聚酯树脂，它以其室温低压成型的突出优点，使其成为玻璃纤维增强塑料用的主要树脂；环氧树脂，它广泛用作碳纤维复合材料及绝缘复合材料；酚醛树脂，它则大量用作摩擦复合材料。
     热塑性树脂主要有通用型和工程型树脂两类。
（ 2 ）金属基体。金属基复合材料主要有三类：颗粒增强、短纤维或晶须增强、连续纤维或薄片增强。多种金属及其合金可用作基体材料。主要有以下几种：铝合金、钛合金、镁合金、铜。
     除此之外，还有金属间化合物，如镍铝化合物等。用金属间化合物作为基体材料制造复合材料提高韧性是一种有效的方法。
（ 3 ）陶瓷基体。制作陶瓷基复合材料的主要目的是增加韧性。
4 ．复合材料的应用
（ 1 ）用玻璃纤维增强塑料得到的复合材料，俗称玻璃钢。玻璃纤维增强聚酚胺纤维的刚度、强度和减摩性好。
（ 2 ）碳纤维增强酚醛树脂、聚四氟乙烯复合材料，常用作宇宙飞行器的外层材料。
（ 3 ）石墨纤维增强铝基复合材料，可用于结构材料。
（ 4 ）硼纤维增强铝合金的性能高于普通铝合金，甚至优于钛合金，此外，增强后的复合材料耐疲劳性能非常优越，比强度也高，且有良好的抗蚀性。
（ 5 ）塑料 — 钢复合材料，主要是由聚氯乙烯塑料膜与低碳钢板复合而成，有单面塑料复合材料和双面塑料复合材料两种。塑料 — 钢复合材料的性能如下：
    l ）化学稳定性好，耐酸、碱、油及醇类的浸蚀，耐水性也好；
    2 ）塑料与钢材间的剥离强度大于或等于  20MPa ；
    3 ）深冲加工时不剥离，冷弯 120 度不分离开裂；
    4 ）绝缘性能和耐磨性能良好；
    5 ）具有低碳钢的冷压力加工性能；
    6 ）   加工温度在 10 － 40 ℃ 之间为佳，在 -10 － 60 ℃ 之间可长期使用，短时间使用可耐 120 ℃ 。
三、建筑安装工程常用材料
（一）金属的型材、板材、管材和线材
1 ．金属型材
     （ l ）普通型钢。普通型钢主要用于建筑结构，如桥梁、厂房结构，但个别也用于粗大的机械构件。
     普通型钢可分为冷轧和热轧两种，其中热轧为常用。型材按其断面形状分为：圆钢、方钢、六角钢、角钢、槽钢、工字钢和扁钢等。型材的规格以反映其断面形状的主要轮廓尺寸来表示；圆钢的规格以其直径（ mm ）来表示；六角钢的规格以其对边距离（ mm ）来表示；工字钢和槽钢的规格以其高 × 腿宽 × 腰厚（ mm ）来表示；扁钢的规格以厚度 × 宽度（ mm ）来表示。
2 ．金属板材
     （ 1 ）钢板。安装工程中常用钢板分为普通钢板（黑铁皮）、镀锌钢板（白铁皮）、塑料复合钢板和不锈耐酸钢板等常用钢板。
  钢板规格表示方法为宽度 × 厚度 × 长度（ mm ）。钢板分厚板（厚度＞ 4mm ）和薄板（厚度 ≤4mm ）两种。
    l ）厚钢板。
     厚钢板按钢的质量可分为普通钢厚钢板、优质钢厚钢板和复合钢厚钢板。
    2 ）薄钢板。薄钢板按钢的质量可以分为普通薄钢板和优质薄钢板；按生产方法可分为热轧薄钢板和冷轧薄钢板。
    3 ）钢带。钢带按钢的质量分为优质和普通两类，按轧制方法分为热轧和冷轧两类。
    4 ）硅钢片。硅钢片也称矽钢片或硅钢薄板，按用途可以分为电机硅钢片和变压器硅钢片，变压器硅钢片中按轧制工艺又分为热轧和冷轧两种。
     硅钢片主要用于电工器材的制造。
例：厚钢板按钢的质量可分为（   ）。
A   普通钢厚钢板  
B   优质钢厚钢板  
C   高级优质钢厚钢板   
D  复合钢厚钢板     
E   特殊钢厚钢板
答案： ABD
（ 2 ）铝板。延展性能好，适宜咬口连接，耐腐蚀，且具有传热性能良好，在摩擦时不易产生火花的特性，所以铝板常用于防爆的通风系统。
例：厚度大于（   ）称为厚钢板。
A  3mm    
B  4mm    
C  5mm   
D  10mm
答案： B
3 ．金属管材
     （ 1 ）钢管。
 l ）无缝钢管。
     ① 除一般无缝钢管外，还有专用无缝钢管，主要有锅炉用无缝钢管、锅炉用高压无缝钢管、地质钻探用无缝钢管、石油裂化用钢管和不锈耐酸无缝钢管等。
     ② 锅炉用高压无缝钢管是用优质碳素钢和合金钢制造，质量比一般锅炉用无缝钢管好，可以耐高压和超高压，用于制造锅炉设备与高压超高压管道，用来输送高温、高压汽、水等介质或高温高压含氢介质。
     ③ 地质钻探用无缝钢管用专用钢种 D240 、 D250 、 D255…D295 制造。
     ④ 石油裂化用无缝钢管一般用合金结构钢制造。
     ⑤ 不锈耐酸钢无缝钢管是用合金结构钢制造，它主要用于化工、石油和机械用管道的防腐蚀部位，用于输送强腐蚀性介质、低温或高温介质以及纯度要求很高的其他介质。

2 ）焊接钢管。焊接钢管分为黑铁管和镀锌管（白铁管）。按焊缝的形状可分为直缝钢管、螺旋缝钢管和双层卷焊钢管；按其用途不同又可分为水、煤气输送钢管；按壁厚分薄壁管和加厚管等。
     ① 直缝电焊钢管主要用于输送水、暖气和煤气等低压流体和制作结构零件等。
     ② 螺旋缝钢管。单面螺旋缝焊管用于输送水等一般用途，双面螺旋焊管用于输送石油和天然气等特殊用途。
3 ）合金钢管。合金钢管用于各种加热炉工程，锅炉耐热管道及过热器管道等。合金钢具有高强度性，在同等条件下采用合金钢管可达到节省钢材的目的。但合金钢管的焊接都有特殊的工艺要求，焊后要对焊口部位采取热处理。
（ 2 ）铸铁管。铸铁管的连接形式分为承插式和法兰式两种。
（ 3 ）有色金属管。
    l ）铅及铅合金管。铅管其耐蚀性能强。铅管不宜在压力下使用。铅管的机械性能不高，但重量很重，是金属管材中重的一种。
    2 ）铜及铜合金。
铜管的导热性能良好，适用工作温度在 250 ℃ 以下，多用于制造换热器、压缩机输油管、低温管道、自控仪表以及保温拌热管和氧气管道等。
    3 ）铝及铝合金管。铝管的特点是重量轻，不生锈，但机械强度较差，不能承受较高的压力，用于输送浓硝酸、醋酸、脂肪酸、过氧化氢等液体及硫化氢、二氧化碳气体。它不耐碱及含氯离子的化合物，如盐水和盐酸等介质。
    4 ）钛及钛合金管。钛管具有重量轻、强度高、耐腐性强和耐低温等特点，常被用于其他管材无法胜任的工艺部位。
4 ．金属线材
     金属线材主要指普通低碳钢热轧圆盘条，从品种上来说还有电焊盘条、优质盘条等。
5 ．其他金属材料
     （ 1 ）钢筋混凝土结构用钢筋。
     （ 2 ）轨钢。
    l ）重轨。每米重量大于 24kg 的钢轨叫重轨。按用途重轨又分为一般重轨和起重机钢轨两种。一般重轨主要用于铁道道轨，起重钢轨主要用于起重机轨道。
    2 ）轻轨。每米重量小于 24kg 的钢轨叫轻轨。主要用于城市和矿山运输。
（二）非金属管材
     （ l ）混凝土管。混凝土管有预应力钢筋混凝土管和自应力钢筋混凝土管两种。主要用于输水管道，管道连接采取承插接口，用圆形截面橡胶圈密封。
     （ 2 ）陶瓷管。陶瓷管分普通陶瓷管和耐酸陶瓷管两种。普通陶瓷管多用于建筑工程室外排水管道。耐酸陶瓷管耐腐蚀，用于输送除氯氟酸、热磷酸和强碱以外的各种浓度的无机酸和有机溶剂等介质。
     （ 3 ）玻璃管。用于输送除氢氟酸、氟硅酸、热磷酸和热浓碱以外的一切腐蚀性介质和有机溶剂。
     （ 4 ）玻璃钢管。玻璃钢管质量轻、隔音、隔热，耐腐蚀性能好，可输送氢氟酸和热浓碱以外的腐蚀性介质和有机溶剂。
     （ 5 ）石墨管。主要用于高温耐腐蚀生产环境中石墨加热器所需管材。
     （ 6 ）铸石管。多用于承受各种强烈磨损和强酸和碱腐蚀的地方。
     （ 7 ）橡胶管。
     （ 8 ）塑料管。塑料管常用的塑料管有硬聚氯乙烯（ PVC ）管、聚乙烯（ PE ）管、聚丙烯（ PP ）管和耐酸酚醛塑料管等，。
    l ）硬聚氯乙烯管。
     硬聚氯乙烯管材的安装采用承插、法兰、丝扣及焊接等方法。
    2 ）软聚氯乙烯管。一般用于输送无机稀酸及稀碱液。
    3 ）耐酸酚醛塑料管。它用于输送除氧化性酸（如硝酸）及碱以外的大部分酸类和有机溶剂等介质，特别能耐盐酸、低浓度及中等浓度硫酸的腐蚀。
一 . 单选题：
1. 铸铁与钢比较 , 其机械性能（   ）。
A. 好  
B. 差  
C. 相同  
D. 差不多
 A
 B
 C
 D
标准答案： b
考生答案： b
本题分数： 6.67
本题得分： 6.67
解析：铸铁与钢比较，虽然在机械性能方面较差，但具有良好的铸造性能和良好的耐磨性、消震性及低的缺口敏感性。  
2. 灰口铸铁的性能主要取决于基体的性能和（   ）数量、形状、大小和分布状况。
A  石墨  
B 铸铁  
C 铝合金  
D 钢
 A
 B
 C
 D
标准答案： a
考生答案： b
本题分数： 6.67
本题得分： 0
解析：灰口铸铁本身就是铸铁，所以答案 B 不对，铸铁成中不含有铝合金，答案 C 不正确；钢本身是以铁为基的合金，答案 D 也不正确。因此只有 A 正确。  
3. 铜对大气和水的抗蚀能力很强，它是一种（   ）。
A ．结构材料
B ．抗磁材料
C ．对大气、水和酸抗蚀能力很强的材料
D  高强度材料
 A
 B
 C
 D
标准答案： b
考生答案： b
本题分数： 6.67
本题得分： 6.67
解析：铜能够抗大气和水的腐蚀，但不耐酸的腐蚀，故答案 C 不正确。铜的塑性很好，容易成形但强度不高，不宜作结构材料，故答案 A 和 D 不正确。只有答案 B 是正确的。  
4. 下列（   ）不属于黑色金属。
A 钢  
B  铅  
C  铸铁  
D 铁合金
 A
 B
 C
 D
标准答案： b
考生答案： b
本题分数： 6.67
本题得分： 6.67
解析：黑色金属材料 —— 铁和以铁为基的合金（钢、铸铁和铁合金）。  
5. 含碳量小于（   ）（重量）的合金称为钢。
A 1 ． 12 ％  
B 1 ． 22 ％  
C 2 ． 11 ％  
D 2 ． 12 ％
 A
 B
 C
 D
标准答案： c
考生答案： b
本题分数： 6.67
本题得分： 0
解析：含碳量小于 2 ． 11 ％（重量）的合金称为钢  
二 . 多选题：
1. 铝管可用来输送（   ）。
A 、盐水
B ．浓硝酸
C  盐酸
D ．醋酸  
E 、碱液
 A
 B
 C
 D
 E
标准答案： B, D
考生答案： b,c
本题分数： 13.34
本题得分： 0
解析：铝与氧的亲和能力很强，在空气中可形成一层非常致密的氧化铝薄膜，能保护下面的金属不再继续受到腐蚀。所以铝管可输送浓硝酸、醋酸等腐蚀性介质，但它不耐碱及含有氯离子的化合物，如盐水、盐酸等介质，故答案应选择 B 和 D 。  
2. （   ）为黑色金属管。
A  焊接钢管  
B 铅及铅合金  
C 铸铁管  
D 无缝钢管  
E 铜管
 A
 B
 C
 D
 E
标准答案： A, C, D
考生答案： b
本题分数： 13.34
本题得分： 0
解析：由黑色金属的定义可知铁和以铁为基的合金叫黑色金属，包括钢和铁，其他金属为有色金属，所以答案为 A 、 C 、 D 。  
3. 一般铜合金分（   ）。
A 黄铜  
B 紫铜  
C 青铜  
D 绿铜  
E 白铜
 A
 B
 C
D
 E
 
标准答案： A, C, E
考生答案： b
本题分数： 13.34
本题得分： 0
解析：一般铜合金分黄铜、青铜和白铜三大类。  
4. 常温下钛具有极好的抗蚀性能，在（   ）等介质中十分稳定。
A  大气  
B  海水  
C  硝酸  
D  稀氢氟酸  
E  碱溶液
 A
 B
 C
 D
 E
 
标准答案： A, B, C, E
考生答案： b
本题分数： 13.34
本题得分： 0
解析：常温下钛具有极好的抗蚀性能，在大气、海水、硝酸和碱溶液等介质中十分稳定，但在任何浓度的氢氟酸中均能迅速溶解。  
5. 硅酸盐玻璃不耐（   ）的腐蚀。
A  盐酸  
B  氢氟酸  
C  大气  
D  热磷酸  
E 热浓碱液
 A
 B
 C
 D
 E
标准答案： B, D, E
考生答案： b
本题分数： 13.34
本题得分： 0
解析：硅酸盐玻璃具有较好的光泽和透明度、化学稳定性和热稳定性好、机械强度高、硬度大和电绝缘性强，但不耐氢氟酸、热磷酸、热浓碱液的腐蚀。 
不锈钢的品种特性及用途
特 性
　　不锈钢的发展是因为有其自身的特性，而特性满足了需要。不锈钢的重要的特性是耐蚀性能，但是又绝不是仅仅具有耐蚀性能，而且还具有特有的力学性能（屈服强度、抗拉强度、蠕变强度、高温强度、低温强度等）、物理性能（密度、比热容、线膨胀系数、、导热系数、电阻率、磁导率、弹性系数等）、工艺性能（成形性能、焊接性能、切削性能等）以及金相（相组成、组织结构等）等。这些性能构成了不锈钢的特性，下面仅就其中一些基本的特性进行简要的介绍。
　　一、力学性能
（一）强度（抗拉强度、屈服强度）
　　不锈钢的强度是由各种因素不确定，但重要的和基本的因素是其中添加的不同化学因素，主要是金属元素。不同类型的不锈钢由于其化学成分的差异，就有不同的强度特性。
（ 1）马氏体型不锈钢
　　马氏体型不锈钢与普通合金钢一样具有通过淬火实现硬化的特性，因此可通过选择牌号及热处理条件来得到较大范围的不同的力学性能。
　　马氏体型不锈钢从大的方面来区分，属于铁 -铬-碳系不锈钢。进而可分为马氏体铬系不锈钢和马氏体铬镍系不锈钢。在马氏体铬系不锈钢中添加铬、碳和钼等元素时强度的变化趋势和在马氏体铬系不锈钢中添加镍的强度特性如下所述。
　　马氏体铬系不锈钢在淬火 -回火条件下，增加铬的含量可使铁素体含量增加，因而会降低硬度和抗拉强度。低碳马氏体铬不锈钢在退火条件下，当铬含量增加时硬度有所提高，而延伸率略有下降。在铬含量一定的条件下，碳含量的增加使钢在淬火后的硬度也随之增加，而塑性降低。添加钼的主要目的是提高钢的强度、硬度及二次硬化效果。在进行低温淬火后，钼的添加效果十分明显。含量通常少于1%。
　　在马氏体铬镍系不锈钢中，含一定量的镍可降低钢中的 δ铁素体含量，使钢得到大硬度值。
　　马氏体型不锈钢的化学成分特征是，在 0.1%-1.0%C，12%-27%Cr的不同成分组合基础上添加钼、钨、钒、和铌等元素。由于组织结构为体心立方结构，因而在高温下强度急剧下降。而在600℃以下，高温强度在各类不锈钢中高，蠕变强度也高。
(2)铁素体型不锈钢
　　据研究结果，当铬含量小于 25%时铁素体组织会抑制马氏体组织的形成，因而随铬含量的增加其强度下降；高于25%时由于合金的固溶强化作用，强度略有提高。钼含量的增加可使其更易获得铁素体组织，可促进α '相、б相和x相的析出，并经固溶强化后其强度提高。但同时也提高了缺口敏感性，从而使韧性降低。钼提高铁素体型不锈钢强度的作用大于铬的作用。
　　铁素体型不锈钢的化学成分的特征是含 11%-30%Cr，其中添加铌和钛。其高温强度在各类不锈钢中是低的，但对热疲劳的抗力强。
（ 3）奥氏体型不锈钢
　　奥氏体型不锈钢中增加碳的含量后，由于其固溶强化作用使强度得到提高。
　　奥氏体型不锈钢的化学成分特性是以铬、镍为基础添加钼、钨、铌和钛等元素。由于其组织为面心立方结构，因而在高温下有高的强度和蠕变强度。还由于线膨胀系数大，因此比铁素体型不锈钢热疲劳强度差。
（ 4）双相不锈钢
　　对铬含量约为 25%的双相不锈钢的力学性能研究表明，在α+r双相区内镍含量增加时r相也增加。当钢中的铬含量为5%时，钢的屈服强度达到高值；当镍含量为10%时，钢的强度达到大值。
（二）蠕变强度
　　由于外力的作用随时间的增加而发生变形的现象称之为蠕变。在一定温度下特别是在高温下、载荷越大则发生蠕变的速度越快；在一定载荷下，温度越高和时间越长则发生蠕变的可能性越大。与此相反，温度越低蠕变速度越慢，在低至一定温度时蠕变就不成问题了。这个低温度依钢种而异，一般来说纯铁在 330℃左右，而不锈钢则因己采取各种措施进行了强化，所以该温度是550℃以上。
　　和其他钢一样，熔炼方式、脱氧方法、凝固方法、热处理和加工等对不锈钢的蠕变特性有很大的影响。据介绍，在美国进行的对 18-8不锈钢进行蠕变强度试验表明，取自同一钢锭同一部位的试料的蠕变断裂时间的标准今偏差是平均值的约11%，而取自不同钢锭的上、中、下不同部位的试料的标准偏差与平均值相差则达到两倍之多。又据在德国进行的试验结果表明，在10的5次幂h时间下0Cr18Ni11Nb钢的强度为小于49MPa至118MPa，散差很大。
（三）疲劳强度
　　高温疲劳是指材料在高温下由于周期反复变化着的应力的作用而发生损伤至断裂的过程。对其进行的研究结果表明，在某一高温下， 10的8次幂次高温疲劳强度是该温度下高温抗拉强度的1/2。
　　热疲劳是指在进行加热（膨胀）和冷却（收缩）的过程中，当温度发生变化和受到来自外部的约束力时，在材料的内部相应于其本身的膨胀和收缩变形产生应力，并使材料发生损伤。当快速地反复加热和冷却时其应力就具冲击性，所产生的应力与通常情况相比更大，此时有的材料呈脆性破坏。这种现象被称之为絷冲击。热疲劳和热冲击是有着相似之处的现象，但前者主要伴随大的塑性应变，而后者的破坏主要是脆性破坏。
　　不锈钢的成分和热处理条件对高温疲劳强度有影响。特别是当碳的含量增加时高温疲劳强度明显提高，固溶热处理温度也有显著的影响。一般来说铁素体型不锈钢具有良好的热疲劳性能。在奥氏体不锈钢中，高硅的且在高温下具有良好的延伸性的牌号有着良好的热疲劳性能。
　　热膨胀系数越小、在同一热周期作用下应变量越小、变形抗力越小和断裂强度越高，寿命就越长。可以说马氏体型不锈钢 1Cr17的疲劳寿命长，而0Cr19Ni9、0Cr23Ni13和2Cr25Ni20等奥氏体型不锈钢的疲劳寿命短。另外铸件较锻件更易发生由于热疲劳引起的破坏。在室温下，10的7次幂次疲劳强度是抗拉强度的1/2。与高温下的疲劳强度相比可知，从室温到高温的温度范围内疲劳强度没有太大的差异。
（四）冲击韧性
　　材料在冲击载荷作用下，载荷变形曲线所包括的面积称为冲击韧性。对于铸造马氏体时效不锈钢，当镍含量为 5%时其冲击韧性较低。随着镍含量的增加，钢的强度和韧性可得到改善，但镍含量大于8%时，强度和韧性值又一次下降。在马氏体铬镍系不锈钢中添加钼后，可提高钢的强度且可保持韧性不变。
　　在铁素体型不锈钢中增加钼的含量虽可提高强度，但缺口敏感性也被提高而使韧性下降。
　　 在奥氏体型不锈钢中具有稳定奥氏体组织和铬镍系奥氏体不锈钢的韧性（室温下韧性和低温下韧性）非常优良，因而适用于在室温下和低温下的各种环境中使用。对于有稳定奥氏体组织和铬锰系奥氏体不锈钢。添加镍可进一步改善其韧性。
　　双相不锈钢的冲击韧性随镍含量的增加而提高。一般来说，在 a+r两相区内其冲击韧性稳定在160-200J的范围内。
二、工艺性能
（一）成形性能
　　不锈钢的成形性能因钢种的不同，即结晶结构的不同而有很大的差异。如铁素体型不锈钢和奥氏体型不锈钢和成形性能由于前者的晶体结构是体心立方，而后者的晶体结构是面心立方而有显著的差异。
　　铁素体不锈钢的凸缘成形性能与 n值（加工硬化指数）有关，深冲加工性能与r值（塑性应变化）有关。其中r值由不同的生产工艺下的不同的组织集合来决定。采取一些措施来显著减少固溶碳和固溶氮，可大大改善r值并使深冲性能得到大幅度的提高。
　　奥氏体型不锈钢一般来说 n值较大，在进行加工的过程中由于塑性诱发相变而生成马氏体，因而有较大的n值和延伸率，可进行深冲加工和凸缘成形。有一部分奥氏体型不锈钢在深冲加工后，经一段时间会产生与冲压方向一致的纵向裂纹，即所谓的“时效裂纹”。为此采用高镍，低氮和低碳的奥氏体型不锈钢可避免该缺陷的发生。
　　奥氏体型不锈钢不所含的镍可明显降低钢的冷加工硬化倾向，其原因是可使奥氏体的稳定性增加，减少或消除了冷加工过程中的马氏体转变，降低厂冷加工硬化速率，强度降低和塑性提高。
　　在双相不锈钢中增加镍的含量可降低马氏体转变温度，从而改善了冷加工变形性能。
在评价不锈钢钢板的成形加工性时，一般以综合成形性能来标志。该综合成形性能是由标志断裂极限的抗断裂性（深冲性能、凸缘成形性能、边部延伸性能、弯曲性能），标志成形模具和材料的配合性的抗起起皱性，标志卸载后固定形状的形状固定性等组成。
　　对不锈钢钢板的工艺性能进行评价主要有以下试验方法：
　　（ 1）拉伸试验；
　　（ 2）弯曲试验；
　　（ 3）冲压成形试验；
　　（ 4）扩口试验；
　　（ 5）冲击试验。
　　对不锈钢钢管的工艺性能进行评价主要有以下几项：
　　（ 1）拉伸试验；
　　（ 2）扩管试验；
　　（ 3）压扁试验；
　　（ 4）压溃试验；
　　（ 5）弯曲试验。
（二）焊接性能
　　在不锈钢的应用中对不锈钢结构进行焊接和切割是不可避免的。由于不锈钢本身所具有的特性，与普碳钢相比不锈钢的焊接及切割有着其特殊性，更易在其焊接接头及其热影响区（ HAZ）产生各种缺陷。焊接时要特别注意不锈钢的物理性质。例如奥氏体型不锈钢的热膨胀系数是低碳钢和高铬系不锈钢的1.5倍；导热系数约是低碳钢的1/3，而高铬系不锈钢的导热系数约是低碳钢的1/2；比电阻是低碳钢的4倍以上，而高铬系不锈钢是低碳钢的3倍。这些条件加上金属的密度、表面张力、磁性等条件都对焊接条件产生影响。
　　马氏体型不锈钢一般以 13%Cr钢为代表。它进行焊接时，由于热影响区中被加热到相变点以上的区域内发生a-r（M）相变，因此存在低温脆性、低温韧性恶化、伴随硬化产生的延展性下降等问题。因而对于一般马氏体型不锈钢焊接时需进行预热，但碳、氮含量低的和使用r系焊接材料时可不需预热。焊接热影响区的组织通常又硬又脆。对于这个问题，可通过进行焊后热处理使其韧性和延展性得到恢复。另外碳、氮含量低的牌号，在焊接状态下也有一定的韧性。
　　铁素体型不锈钢以 18%Cr钢为代表。在含碳量低的情况下有良好的焊接性能，焊接裂纹敏感性也较低。但由于被加热至900℃以上的焊接热影响区晶粒显著变粗，使得在室温下缺少延伸性和韧性，易发生低温裂纹。也就是说，一般来讲铁素体型不锈钢有475℃脆化、700-800℃长时间加热下发生б相脆性、夹杂物和晶粒粗化引起的脆化、低温脆化、碳化物析出引起耐蚀性下降以及高合金钢中易发生的延迟裂纹等问题。通常应在焊接时进行焊前预热和焊后热处理，并在具有良好韧性的温度范围进行焊接。
　　奥氏体型不锈钢以 18%Cr-8%Ni钢为代表。原则上不须进行焊前预热和焊后热处理。一般具有良好的焊接性能。但其中镍、钼的含量高的高合金不锈钢进行焊接时易产生高温裂纹。另外还易发生б相脆化，在铁素体生成元素的作用下生成的铁素体引起低温脆化，以及耐蚀性下降和应力腐蚀裂纹等缺陷。经焊接后，焊接接头的力学性能一般良好，但当在热影响区中的晶界上有铬的碳化物时会极易生成贫铬层，而贫铬层和出现将在使用过程中易产生晶间腐蚀。为避免问题的发生，应采用低碳（C≤0.03%）的牌号或添加钛、铌的牌号。为防止焊接金属的高温裂纹，通常认为控制奥氏体中的δ铁素体肯定是有效的。一般提倡在室温下含5%以上的δ铁素体。对于以耐蚀性为主要用途的钢，应选用低碳和稳定的钢种，并进行适当的焊后热处理；而以结构强度为主要用途的钢，不应进行焊后热处理，以防止变形和由于析出碳化物和发生δ相脆化。
　　双相不锈钢的焊接裂纹敏感性较低。但在热影响区内铁素体含量的增加会使晶间腐蚀敏感性提高，因此可造成耐蚀性降低及低温韧性恶化等问题。
　　对于沉淀硬化型不锈钢有焊接热影响区发生软化等问题。
　　综上所述，不锈钢的焊接性能主要表现在以下几个方面：
　　（ 1）高温裂纹：在这里所说的高温裂纹是指与焊接有关的裂纹。高温裂纹可大致分为凝固裂纹、显微裂纹、HAZ（热影响区）的裂纹和再加热裂纹等。
　　（ 2）低温裂纹:在马氏体型不锈钢和部分具有马氏体组织的铁素体型不锈钢中有时会发生低温裂纹。由于其产生的主要原因是氢扩散、焊接接头的约束程度以及其中的硬化组织，所以解决方法主要是在焊接过程中減少氢的扩散，适宜地进行预热和焊后热处理以及减轻约束程度。
　　（ 3）焊接接头的韧性：在奥氏体型不锈钢中为减轻高温裂纹敏感性，在成分设计上通常使其中残存有5%-10%的铁素体。但这些铁素体的存在导致了低温韧性的下降。在双相不锈钢进行焊接时，焊接接头区域的奥氏体量减少而对韧性产生影响。另外随着其中铁素体的增加，其韧性值的显著下降的趋势。
　　己证实高纯铁素体型不锈钢的焊接接头的韧性显著下降的原因是由于混入了碳、氮和氧的缘故。其中一些钢的焊接接头中的氧含量增加后生成了氧化物型夹杂，这些夹杂物成为裂纹发生源或裂纹传播的途径使得韧性下降。而有一些钢则是由于在保护气体中混入了空气，其中的氮含量增加在基体解理面 {100}面上产生板条状Cr2N，基体变硬而使得韧性下降。
　　（ 4）б相脆化：奥氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢和双相不锈钢易发生б相脆化。由于组织中析出了百分之几的相，韧性显著下降。б相一般是在600-900℃范围内析出，尤其在750℃左右易析出，作为防止б相产生的预防性措施，奥氏体型不锈钢中应尽量减少铁素体的含量。
　　（ 5）475℃脆化：在475℃附近（370-540℃）长时间保温时，使Fe-Cr合金分解为低铬浓度的a固溶体和高铬浓度的a'固溶体中铬浓度大于75%时形变由滑移变形转变为孪晶变形，从而发生475℃脆化。
（三）切削性能
　　不同的不锈钢的切削性能有很大的差异。一般所说不锈钢的切削性能比其他钢差，是指奥氏体型不锈钢的切削性能差。这是由于奥氏体不锈钢的加工硬化严重，导热系数低造成的。为此在切削过程中需使用水性切削冷却液，以减少切削热变形。特别是当焊接时的热处理不好时，无论是怎样提高切削精度，其变形也是不可避免的。其他类型如马氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢等不锈钢的切削性能只要不是淬火后进行切削，那么与碳素钢没有太大的不同。但两者均是含碳量越高则切削性能越差。沉淀硬化型不锈钢由于其不同的组织和处理方法而显示不同的切削性能，但一般来说其切削性能在退火状态下与同一系列及同一强度的马氏体型不锈钢和奥氏体型不锈钢相同。
　　欲改善不锈钢的切削性能，与碳素钢一样可通过添加硫、铅、铋、硒和碲等元素来实现。其中添加如硫硒和碲等元素可减轻工具的磨损，添加铅和铋等元素可改善切削状态。
　　虽然添加硫可改善不锈钢的切削性能，但是由于它是以 MnS化合物的形式存在于钢中，所以使得耐蚀性明显下降。为解决这个问题，通常是添加少量的钼或铜。
（四）淬透性
　　对于马氏体铬镍不锈钢，一般需进行淬火 -回火热处理。在这个过程中不同的合金元素及其添加量对淬透性有不同的影响。
　　对马氏体型不锈钢进行淬火时是从 925-1075℃温度进行急冷。由于相变速度低，因此无论是油冷还是空泠都可得到充分的硬化。同样在必须进行的回火过程中，由于回火条件的不同可得到大范围的不同力学性能。
　　在马氏体铬不锈钢中，由于铬的添加可提高铁碳合金的淬透性，因而在需要进行淬火钢中得到广泛的应用。铬的主要作用是可以降低淬火的临界冷却速度，使钢的淬透性得到明显的提高。从 C曲线来看，由于铬的添加使奥氏体发生转变的速度减慢，C曲线明显右移。
　　在马氏体铬镍不锈钢中，镍的添加可提高钢的淬透性和可淬透性。含铬接近 20%的钢中若不添加镍则无淬火能力。添加2%-4%的镍可恢复淬火能力。但其中镍的含量不能过高，否则过高的镍含量不仅会扩大r相区，而且还会降低Ms温度，这样使钢成为单相奥氏体组织也丧失了淬火能力。选择适当的镍含量，可提高马氏体不锈钢的回火稳定性，并降低回火软化程度。
　　另外，在马氏体铬镍不锈钢中添加钼可增加钢的回火稳定性。
　　铁素体型不锈钢虽然由于在高温下不产生奥氏体，因而不能通过进行淬火来实现硬化，但是低铬钢中发生部分马氏体相变。
　　奥氏体型不锈钢属于 Fe-Cr-Ni系和Fe-Cr-Mn系，为奥氏体组织。因此从低温到高温的大的范围内均表现出高的强度和良好的延伸性能。可通过进行从1000℃以上开始的急冷的固溶化处理来得到非磁性的全部奥氏体组织，从而得到良好的耐蚀性和大的延伸率。
三、物理性能
（一）一般物理性能
　　和其他材料一样，物理性能主要包括以下 3个方面：熔点、比热容、导热系数和线膨胀系数等热力学性能，电阻率、电导率和磁导率等电磁学性能，以及杨氏弹性模量、刚性系数等力学性能。这些性能一般都被认为是不锈钢材料的固有特性，但是也会受到诸如温度、加工程度和磁场强度的影响。通常情况下不锈钢与纯铁相比导热系数低、电阻大，而线膨胀系数和导磁率等性能则依不锈钢本身的结晶结构而异。
　　表 4-1-表4-5中列出了马氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢、奥氏体型不锈钢、沉淀硬化型不锈钢和双相不锈钢主要牌号的物理性能。如密度、熔点、比热容、导热系数、线膨胀系数、电阻率、磁导率和纵向弹性系数等参数。
（二）物理性能与温度的相关性
1.比热容
　　随着温度的变化比热容会发生变化，但在温度变化的过程中金属组织中一旦发生相变或沉淀，那么比热容将发生显著的变化。
2.导热系
　　在 600℃以下，各种不锈钢的导热系数基本在10-30W/（m·℃）范围内，随着温度的提高导热系数有增加趋势。在100℃时，不锈钢导热系数由大至小的顺序为1Cr17、00Cr12、2Cr25N、0Cr18Ni11Ti、0Cr18Ni9、0Cr17Ni12Mo2、2Cr25Ni20.500℃时导热系数由大至小有顺序为1Cr13、1Cr17、2Cr25N、0Cr17Ni12Mo2、0Cr18Ni9Ti、和2Cr25Ni20。奥氏体型不锈钢的导热系数较其他不锈钢略低，与普通碳素钢相比，100℃时奥氏体型不锈钢的导热系数约为其1/4。
3.线膨胀系数
　　在 100-900℃范围内，各类不锈钢主要牌号的线膨胀系数基本在10的负6次幂至20的负6次幂℃负1，且随着温度的升高呈增加趋势。对于沉淀硬化型不锈钢，线膨胀系数的大小由时效处理温度来决定。
4.电阻率
　　在 0-900℃，各类不锈钢主要牌号的比电阻的大小基本在70*10的负6次幂至130*10的负6次幂Ωm，且随着温度的增加有增加的趋势，当作为发热材料时，应选用电阻率低的材料。
5.磁导率
　　奥氏体型不锈钢的磁导率极小，因此也被称为非磁性材料，具有稳定奥氏体组织的钢，如 0Cr20Ni10、0Cr25Ni20等，即使对其进行大于80%的大变形量加工也不会带磁性。另外高碳、高氮、高锰奥氏体型不锈钢，如1Cr17Mn6Ni5N、1Cr18Mn8Ni5N系列以及高锰奥氏体型不锈钢等，在大压下量加工条件会发生ε相相变，因此保持非磁性。在居里点以上的高温下，即使是强磁性材料也会丧失磁性。但有些奥氏体型不锈钢如1Cr17Ni7、0Cr18Ni9，因为其组织为亚稳定奥氏体组织，因而在进行大压下量冷加工或进行低温加工时会发生马氏体相变，本身将具有磁性且磁导率也会提高。
6.弹性模量
　　室温下铁素体型不锈钢的纵向弹性模量为 200KN/mm的平方，奥氏体型不锈钢的纵向弹性模量为193KN/mm的平方，略低于碳素结构钢。随着温度的升高纵向弹性模量减小，泊松比增加，横向弹性模量（刚度）则显著下降。纵向弹性模量将对加工硬化和组织集合产生影响。
7.密度
　　含铬量高的铁素体型不锈钢密度小，含镍量高和鴚锰量高的奥氏体型不锈钢的密度大。在室温下由于晶格间距的加大密度变小。
（三）低温下的物理性能
1.导热系数
　　各类不锈钢在极低温度下的导热系数的大小略有差异，但总的来说是室温下导热系数的 1/50左右。在低温上随着磁通（磁通密度）的增加导热系数增加。
2.比热容
　　在极低温度下，各种不锈钢的比热容有一些差异。比热容受温度的影响很大，在 4K时的比热容可减小至室温下比热容的1/1 100以下。
3.热膨胀性
　　对于奥氏体型不锈钢，在 80K以下收缩率（相对于273K）的大小略有差异。镍的含量对收缩率有一定的影响。
4.电阻率
　　在极低温度下各牌号间电阻率大小的差异加大。合金元素对电阻率的大小有较大的影响。
5.磁性
　　在低温下。奥氏体型不锈钢随材质的不同其质量磁化率对负荷磁场的影响有差异。不同的合金元素含量也有差异。
　　不同牌号的磁导率没有什么差异。
6.弹性模量
　　在低温下，有磁性转变的奥氏体型不锈钢其泊松比相应地产生极值。
　　四、耐腐蚀性能
　　不锈钢的耐腐蚀性能一般随铬含量的增加而提高。其基本原理是，当钢中有足够的铬时，在钢的表面形成非常薄的至密的氧化膜，它可以防止进一步的氧化或义腐蚀。氧化性的环境可以强化这种膜，而还原性环境则必然破坏这种膜，造成钢的腐蚀。
（一）在各种环境中的耐腐蚀性能
1.大气腐蚀
　　不锈钢耐大气腐蚀基本上是随大气中的氯化物的含量而变化的。因此，靠近海洋或其他氯化物污染源对不锈钢的腐蚀是极为重要的。一定量的雨水，只有对钢表面的氯化物浓度起作用时才是重要的。
　　农村环境 1Cr13、1Cr17和奥氏体型不锈钢可以适应各种用途，其外观上不会有显著的改变。因此，在农村暴露使用的不锈钢可以根据价格，市场供应情况，力学性能、制作加工性能和外观来选择。
　　工业环境 在没有氯化物污染的工业环境中， 1Cr17和奥氏体型不锈钢能长期工作，基本上保持无锈蚀，可能在表面形成污膜，但当将污膜清除后，还保持着原有的光亮外观。在有氯化物的工业环境中，将造成不锈钢锈蚀。
　　海洋环境 1Cr13和1Cr17不锈钢在短时期就会形成薄的锈膜，但不会造成明显的尺寸上的改变，奥氏体型不锈钢如1Cr17Ni7、1Cr18Ni9和0Cr18Ni9，当暴露于海洋环境时，可能出现一些锈蚀。锈蚀通常是浅薄的，可以很容易地清除。0Cr17Ni12M02含钼不锈钢在海洋环境中基本上是耐腐蚀的。
　　除了大气条件外，还有另外两个影响不锈钢耐大气腐蚀性能的因素。即表面状态和制作工艺。精加工级别影响不锈钢在有氯化物的环境中的耐腐蚀性能。无光表面（毛面）对腐蚀非常敏感。即正常的工业精加工表面对锈蚀的敏感性较小。表面精加工级别还影响污物和锈蚀的清除。从高精加工的表面上清除污物和锈蚀物很容易，但从无光的表面上清除则很困难。对于无光表面，如果要保持原有的表面状态则需要经常的清理。
2.淡水
　　淡水可定义为不分酸性、盐性或微咸，来源于江河、湖泊、池塘或井中的水。
　　淡水的腐蚀性受水的 pH值、氧含量和成垢倾向性的影响。结垢（硬）水。其腐蚀性主要由在金属表面形成垢的数量和类型来决定。这种垢的形成是存在其中的矿物质和温度的作用。非结垢（软）水，这种水一般比硬水的腐蚀性强。可以通过提高pH值或减少含氧量来降低其腐蚀性。
1Cr13不锈钢明显地比碳素钢耐淡水腐蚀，而且在淡水中使用有极好的特征。这种钢广泛用于例如需要高强度和耐腐蚀的船坞和水坝等用途。然而，应当考虑到在某些情况下。1Cr13在淡水中可能对中度点蚀敏感.但是点蚀完全可以用阴极防蚀方法来避免。1Cr17和奥氏体型不锈钢在室温（环境温度）几乎完全可以耐淡水腐蚀。
3.酸性水
　　酸性水是指从矿石和煤浸析出的被污染的自然水，由于是较强的酸性所以其腐蚀性比自然淡水强得多。，由于水对矿石和煤中所含硫化物的浸析作用，酸性水中通常含有大量的游离硫酸，此外，这种水含有大量的硫酸铁，对碳钢的腐蚀有非常大的作用。
　受酸性水作用的碳钢设备通常很快被腐蚀。用受酸性河水作用的各种材料所做试验的结果表明，在这种环境下奥氏体型不锈钢有较高的耐腐蚀性能。
　　奥氏体型不锈钢在淡水和酸性河水中有极好的耐腐蚀性能，特别是其腐蚀膜对热传导的阻碍较小，所以在热交换用途中广泛使用不锈钢管。
4.盐性水
　　盐性水的腐蚀特点是经常以点蚀的形式出现。对于不锈钢，在很大程度上是由于盐性水导致起耐腐蚀作用的钝化膜局部破坏。这些钢发生点蚀的其他原因是附着于不锈钢设备上的茗荷介和其他海水有机物可形成报送的浓差电池。一旦形成，这些电池非常活跃，并且造成大量腐蚀和点蚀。在盐性水高速流动的情况下，例如泵的叶轮，奥氏体型不锈钢的腐蚀通常是非常小的。
　　对使用不锈钢管的冷凝器，需保持水流速大于 1.5m/s，以使海水有机物和其他固体在管中集聚得少。对处理盐性水的不锈钢设备的结构，在设计时好是减少缝隙和使用厚壁部件。
5.土壤
　　埋入土壤中的金属，取决于天气和其他因素，处于随时都在变化的复杂的状态下。实践证明，奥氏体型不锈钢一般具有极好的耐大多数土壤腐蚀的性能，而 1Cr13和1Cr17则在很多土壤中要产生点蚀。0Cr17Ni12Mo0不锈钢在所有土壤的试验中完全可以耐点蚀。
6.硝酸
　　含铬不小于 14%的铁素型不锈钢和奥氏体型不锈钢有极好的耐硝酸腐蚀的性能。1Cr17不锈钢己广泛用于硝酸工厂的加工设备。然而，由于0Cr18Ni9通常具有较好的成形性能和焊接性能，因此在上述用途中己大量取代了1Cr17不锈钢.
　　其他奥氏体型不锈钢的耐硝酸腐蚀性能与 0Cr18Ni9相近。0Cr17不锈钢通常比0Cr18Ni9的腐蚀速率稍高，并且较高的温度和浓度对其有较大的有害影响。
　　如果对钢进行的热处理不适当，热硝酸将使奥氏体和铁素体型不锈钢产生晶间腐蚀，因此，可用适当的热处理来预防这种类型的腐蚀，或者使用耐这种类型腐蚀的不锈钢。
7.硫酸
　　标准不锈钢牌号很少用于硫酸溶液，因为其可使用的范围很窄。在室温条件下， 0Cr17Ni12Mo2不锈钢（耐硫酸蚀的标准牌号）在硫酸浓度小于15%。或大于85%时是耐腐蚀性的。然而在较高的浓度范围，通常使用碳钢。马氏体和铁素体型不锈钢一般不耐硫酸溶液腐蚀。
　　如同硝酸的情况一样，如果对不锈钢不进行适当的处理，硫酸可造成晶间腐蚀。对于焊接后不能进行热处理的焊接结构，应使用低碳牌号 00Cr19Ni10或00Cr17Ni14M02，或稳定化的牌号0Cr18Ni11Ti或0Cr18Ni11Nb不锈钢.
8.磷酸
　　奥氏体型不锈钢不锈钢具有好的耐磷酸溶液腐蚀的性能，并广泛用于磷酸的生产和处理设备。在温度高达 107℃的各种浓度的情况下，其具有有效的耐腐蚀性能。在温度高约达95℃的情况下，用0Cr17Ni12M02不锈钢的设备可以很好地处理（达磷酸）“超过100%H3p04）。
　　应注意，氟化物或氯化物盐类微量杂质有时存在于用湿法工艺生产的磷酸中。酸中的这些卤化物的存在可能对不锈钢的耐腐蚀性能有有害的影响。
　　马氏体和铁素体型不锈钢的耐磷酸腐蚀性能显著地比奥氏体不锈钢要差，因此一般不用于这种酸。
9.盐酸
　　甚至在室温，各种浓度的盐酸溶液都很快地腐蚀不锈钢。因此在这种酸中不可能使用不锈钢。
10、其他无机酸
　　奥氏体型不锈钢在几乎各种浓度和温度下一般都具有好的耐硼酸、碳酸、氯酸和铬酸腐蚀的性能， 100%氯酸除外。1Cr13和1Cr17不锈钢对铬酸的耐腐蚀性能显著地不如奥氏体型不锈钢，但具有相对较好的耐硼酸和碳酸腐蚀的性能。
11、乙酸
　　奥氏体型不锈钢一般有极好的耐乙酸腐蚀的性能，而马氏体和铁素体型不锈钢对大多数耐乙酸腐蚀的用途是不适当的。奥氏体型不锈钢在室温完全可以耐各种浓度乙酸的腐蚀，在较高的温度， 0Cr17Ni12Mo2和0Cr19Ni13M03比其他奥氏体型不锈钢有更好的耐乙酸腐蚀性能。
12、甲酸
　　在室温情况下，可以用任何奥氏体型不锈钢完全地处理甲酸。然而，当是热的甲酸时，它可以很快地腐蚀不含钼的不锈钢，因此，需要使用 0Cr17Ni12M02和0Cr19Ni13M03。在各种温度下甲酸都会很快地腐蚀马氏体和铁素体型不锈钢。
13、草酸
　　一般情况下，在室温、高浓度至少为 50%时，不锈钢有好的耐草酸腐蚀的性能。然而在较高的温度，草酸溶液正如在室温、浓度为100%时一样，对所有的不锈钢都会有相当的腐蚀。
14、乳酸
0Cr18Ni9不锈钢在温度高约达38℃时可用于乳酸贮存设备。在较高的温度，无钼奥氏体型不锈钢产生点蚀，所以优先选用　　0Cr17Ni12M02和0Cr19Ni13M03。马氏体和铁素体型不锈钢一般来说耐乳酸腐蚀的能力较低。
15、碱
不锈钢通常有较好的耐弱碱腐蚀的性能，例如氢氧化铵。对于强碱，如氢氧化钠和氢氧化钾，在温度高约为 105℃、浓度高约为50%时，奥氏体型不锈钢有好的耐腐蚀性能，在较高的温度和浓度，腐蚀速率可能变得显著。当温度高于常压沸点（和稍低的温度，接近 50%浓度）时，奥氏体型不锈钢就会出现应力腐蚀裂纹。
16、盐酸液
　　除在某些条件下的卤化物溶液之外，不锈钢一般来说有极好的耐盐酸溶液腐蚀的性能，对于酸性盐，不锈钢的耐腐蚀性能在一定程度上必然受盐水解所形成的特殊的酸的影响。对于较高温度的酸性盐溶液，含钼奥氏体型不锈钢（ 0Cr17Ni12Mo2和0Cr19Ni13Mo3）通常比其他牌号不锈钢耐腐蚀性能要好。
　　在不锈钢用于卤化物溶液，特别是氯化物溶液时，应考虑到即使腐蚀速率一般较低，但点蚀和（或）应力腐蚀裂纹在一定条件下也可能产生。尽管有很多在有氯化物的情况下使用不锈钢取得极好的效果（如食品加工设备和在相对低的温度条件下流动的海水）但必需分别考虑各种用途。点蚀或应力腐蚀裂纹是否产生，取决于环境和设备设计及操作等方面很多和因素。
（二）腐蚀现象
1.点蚀
　　如前所述，不锈钢极好的耐腐蚀性能是由于在钢的表面形成看不见的氧化膜，使其成为是钝态的。该钝化膜的形成是由于钢暴露在大气中时与氧反应，或者是由于与其他含氧的环境接触的结果。如果钝化膜被破坏，不锈钢就将继续腐蚀下去。在很多情况下，钝化膜仅仅在金属表面和局部地方被破坏，腐蚀的作用在于形成细小的孔或凹坑，在材料表面产生无规律分布的小坑状腐蚀。
2.引起点蚀的因素
　　出现点蚀很可能是存在与去极剂化合的氯化物离子，不锈钢等钝态金属的点蚀常起因于某些侵蚀性阴离子对钝化膜的局部破坏，保护有高耐腐蚀性能的钝态通常需要氧化环境，但正好这也是出现点蚀的条件。产生点蚀的介质是在 C1-、Br-、I-、Cl04-溶液中存在FE3+、Cu2+、Hg2+等重金属离子或者含有H2O2、O2等的Na+、Ca2+碱和碱土金属离子的氯化物溶液。
　　点蚀速率随温度升高而增加。例如在浓度为 4%-10%氯化钠的溶液中，在90℃时达到点蚀造成的重量损失大；对于更稀的溶液，大值出现在较高的温度。
3.防止点蚀的方法
①避免卤素离子集中。
②保证氧或氧化性溶液的均匀性，搅拌溶液和避免有液体不流动的小块区域。
③或者提高氧的浓度，或者去除氧。
④增加pH值。与中性或酸性氯化物相比，明显碱性的氯化物溶液造成的点蚀较少，或者完全没有（氢氧离子起防腐蚀剂的作用）。
⑤在尽可能低的温度下工作。
⑥在腐蚀性介质中加入钝化剂。低浓度的硝酸盐或铬酸盐在很多介质中是有效的（抑制离子优先吸咐在金属表面上，因此防止了氯化物离子吸咐而造成腐蚀）。
⑦采用阴极防腐。有证据表明，用与低碳钢、铝或锌电隅合阴极保护的不锈钢在海水中不会造成点蚀。
　　含钼 2%-4%的奥氏体型不锈钢具有良好的耐点蚀性能。使用含钼奥氏体型不锈钢可显著减少点蚀或一般腐蚀，腐蚀介质例如氢化钠溶液、海水、亚硫酸、硫酸、磷酸和甲酸。
4.晶间腐蚀
　　含碳量超过 0.03%的不稳定的奥氏体型不锈钢（不含钛或铌的牌号），如果热处理不当则在某些环境中易产生晶间腐蚀。这些钢在425-815℃之间加热时，或者缓慢冷却通过这个温度区间时，都会产生晶间腐蚀。这样的热处理造成碳化物在晶界沉淀（敏化作用），并且造成邻近的区域铬贫化使得这些区域对腐蚀敏感。敏化作用也可出现在焊接时，在焊接热影响区造成其后的局部腐蚀。
　　通用的检查不锈钢敏感性的方法是 65%硝酸腐蚀试验方法。试验时将钢试样放入沸腾的65%硝酸溶液中连续48h为一个周期，共5个周期，每个周期测定重量损失。一般规定，5个试验周期的平均腐蚀率应不大于0.05mm/月。
　　奥氏体型不锈钢焊接结构的晶间腐蚀可用如下方法预防：
①使用低碳牌号00Cr19Ni10或00Cr17Ni14Mo2，或稳定的牌号0Cr18Ni11Ti或0Cr18Ni11Nb.使用这些牌号不锈钢可防止焊接时碳化物沉淀出造成有害影响的数量。
②如果面品结构件小，能够在炉中进行热处理，则可在1040-1150℃进行热处理以溶解碳化铬，并且在425-815℃区间快速冷却以防止瑞沉淀。
　　焊接铁素体不锈钢在某些介质中也可能出现晶间腐蚀。这是当钢从 925℃以上快速冷却时，碳化物或氧化物沉淀，金属晶格应变造成的，焊接后进行消除应力热处理可消除应力并恢复耐腐蚀性能。在1Cr17不锈钢中加入超过8倍碳含量的钛，通常可减少焊接钢结构在一些介质中的晶间腐蚀。然而加入钛在浓硝酸中不是有效的。
　　应力腐蚀裂纹是静应力和导致裂纹与金属脆化的腐蚀共同的作用。只有拉伸应力造成这种形式的破坏。事实上，所有的金属与合金（只有极少数的金属除外）在某些环境中都易出现应力腐蚀裂纹，关于某些金属的破坏是属于 “应力腐蚀”或是属于“氢脆”（例如高强度钢在硫化氢中的裂纹），还存在一些不同的观点。为了进行讨论，所有这样的外界环境导致的破坏都包括在应力腐蚀裂纹一类中。
　　硬化的（淬火和回火）马氏体型不锈钢在含有氯化物、热氢氧化物或硝酸盐、或硫化氢溶液中对应力腐蚀裂纹是敏感的。对于奥氏体型不锈钢，浓氯化物的氢氧化物溶液是造成应力腐蚀裂纹的主要介质。己证明，另外几种环境也会使奥氏体和马氏体型不锈钢产生应力腐蚀裂纹。然而，应注意在很多这样的环境中，存在杂质可能己经造成了裂纹。
　　敏化的奥氏体型不锈钢对晶间形式的应力腐蚀裂纹是敏感的。如果敏感性严重和（或）应力高， 这种形式的裂纹可能在认为是弱的环境中产生。除非进行了足够的试验可以证明所遇到的环境不会造成晶间应力腐蚀裂纹，否则绝不能将敏化和奥氏体型不锈钢用于应力状态的用途。
　　产生应力腐蚀裂纹破坏的环境通常是相当复杂的。例如。所涉及的应力通常不仅仅是工作应力，而是这种应力的由于制作、焊接、或热处理在金属中产生的残余应力组合。这种情况常常可以用将制作后的设备消除应力的方法来减轻。同档，如上所述，造成裂纹的腐蚀介质经常仅仅是正在处理的产物中的杂质。在整体溶液中，所存在的腐蚀介质的数量可能没有多到足以造成裂纹的程度，但是在裂缝处或液体上面的飞溅区，介质的局部浓度可能造成破坏。
　　尽管己有了几种通用的防止应力腐蚀裂纹的方法，但好的方法还是选用能在该环境中耐应力腐蚀裂纹的材料。因此，在热的氯化物环境中应选用 0Cr18Ni13Si4（美国AISLX M15）或铁素体型不锈钢。在硫化氢环境中选用铁素体和奥氏体型不锈钢一般是适合的，而不能选用硬化的马氏体型不锈钢。各种不锈钢性能见表2-5-1表2-5-4。

五、金相组织
（一）不同元素对不锈钢组织和相的影响
　　对于马氏体型铬不锈钢来说，对组织产生主要影响的元素有铬、碳和钼；对马氏体型铬镍不锈钢来说，产生主要影响的元素有镍、钼、铝、钴、氮和钛等。
　　马氏体型铬镍不锈钢中由于所含的铬与碳发生交互的作用，使其在高温下形成稳定的 r相区和稳定的a+r相区。碳量的增加可使r相区得到扩大，但是随着铬含量的增加碳的溶解极限下降。马氏体型铬镍不锈钢中添加镍解决了马氏体型不锈钢为提高其耐蚀性以牺牲钢的硬度为代价的问题。但是其中的镍含量不易过高，否则由于镍扩大奥氏体相区和降低Ms温度而使不锈钢变成奥氏体型不锈钢，从而完全丧失淬火能力。
　　影响铁素体型不锈钢组织的元素主要有铬、钼、碳、氮和镍，另外有一些铁素体型不锈钢中还添加有钛、铌和铜等元素，对组织也有一定的影响。其中添加铬和钼的主要的目的是加速和促进 α'相和α相的形成和沉淀，使铁素体晶粒更加粗大。
　　影响奥氏体型不锈钢组织的主要元素有碳、铬、镍、钼、氮、铜、硅和锰等，有时在生产易切削不锈钢时，也将硫作为添加元素。碳在奥氏体型不锈钢中是形成、稳定和扩大奥氏体区的元素。碳在奥氏体型不锈钢中是形成、稳定和扩大奥氏体区的元素，其形成奥氏体的能力远高于镍许多倍。碳在奥氏体型不锈钢中是有用元素，但同时也是有害元素，一方面由于碳作为一种间隙元素可通过固溶强化显著提高奥氏体型不锈钢的强度，同时也可提高高浓度氯化物腐蚀介质中的耐蚀能力；但另一方面由于碳在某些条件下生成 Cr23C6，使得耐腐蚀性能显著下降。铬在奥氏体型不锈钢中的作用与其在铁素体型不锈钢中作用基本相同。
　　影响比相不锈钢组织的主要元素有镍、氮、锰、铬、钼、硅和钨等。镍在 α+r双相不锈钢中能扩大r相区。有关资料指出，镍的添加还能促成形成σ（x）相，增加脆化敏感性并有使脆化敏感温度向高温方向移动的倾向，也将使马氏体相变温度降低，改善双相不锈钢的冷加工性能。
（二）相及相变
　　热处理是不锈钢生产和加工过程中以及终产品加工过程中重要的工序。对于马氏体型不锈钢，通常进行淬火 —回火热处理。对于铁素体型不锈钢，需进行恢复由于加工引起的应硬化和焊接部位回火后恢复韧性的热处理，通常是高温加热后进行空冷的退火热处理。对于奥氏体型不锈钢，根据使用目的需要进行固溶处理、稳定化处理、消除应力退火和时效处理等。
　　通过进行热处理来控制不锈钢的金相组织时，可采用相变和恢复、再结晶等形式来实现。
　　相变的内涵可以说有以下 3种情况，即结构的变化、组成的变化和其规律性的变化告示。在不锈钢发生的相变中常见的马氏体相变就是其结构发生变化的一种形式，而所发生的其他的相变均为扩散相变。
1.马氏体型不锈钢
　　马氏体型不锈钢有良好的淬火性能，即使是截面积很大的工件，也可在空冷条件下实现淬火硬化。
　　为比较马氏体型不锈钢与其他碳含量相同的碳素钢、合金钢的淬火性能，用等温相变曲线进行了分析。结果表明其珠光体相变时间延迟，曲线鼻部的温度上升。其中镍使珠光体相变明显推迟，只需添加 1%即可大大改善淬火性能，但回火过程则需要相当长的时间。
　　马氏体型不锈钢中的合金元素可改变钢的 Ms点。其中碳的影响尤为显著，碳的浓度高时Ms点向低温方向移动，易生成残留奥氏体。以13%Cr钢为例，在淬火加絷温度为1180℃时，在碳含量大于0.80%的情况下Ms点降至室温以下。生成物为过冷奥氏体相组织。但由于也随之生成了残留奥氏体，因此淬火硬度也下降了，对于高碳马氏体型不锈钢来说，为避免该现象的发生和残留奥氏体相变引起的尺寸变化，需在粹火后通过进行低温处理来尽量减少残留奥氏体的存在。
　　对于马氏体型不锈钢，进行淬火处理后还需进行回火处理。一般将这两者连在一起统称为淬火回火处理。进行回火处理是将由奥氏体相的相变得到的马氏体进行回火，其目的是为改善马氏体型不锈钢的拉伸性能和得到高的持久强度和屈强比。回火后在其基体中过饱和固溶的碳形成碳化物析出，且随时间的延长逐渐形成稳定相。是采用低温回火还是采用高温回火，依成分和使用目的而异。低碳马氏体型不锈钢在 440-540℃进行回火时显著变脆，发生常说的二次硬化。由于此问题的产生不是夹杂元素的偏析等原因造成的，因此为同时照顾到韧性、拉伸性能和耐应力腐蚀性能，应尽可能在高温下进行回火，也可通过添加钼、钨和钒等元素来改善性能。
2.铁素体型不锈钢
　　铁素型不锈钢在碳和氮的含量极少时，无论在高温下还是在室温下均为铁素体单相。当碳和氮的含量增加时就会在高温下生成 r相，可通过回火处理析出碳化物和氮化物而变为铁素体单相。据有关资料介绍。在600-900℃回火时大部分碳和氮将析出。
　　高铬铁素体型不锈钢在经高温加热后会产生各种脆化现象。这些现象与其金属组织有关，如 σ相脆化、475℃脆性和高温脆性。
　　σ相脆化：在Fe-Cr二元系合金中，在铬含量为46at%-53at%的很窄范围内产生，是非磁性和硬的相。当铬含量大于25%和加热温度高于600℃时即可在较短时间内产生。当钢中含有硅、锰、镍和钼等元素时，其产生范围加宽。铬、硅和铝对σ相也有一定的影响。随铬的增加TTT曲线向短时间方向扩展。硅虽有明显的析出促进作用但铝却予以抑制。在冷加工中，可在很短时间内便产生σ相析出。一旦发生σ相脆化的钢，可加热至850-900℃使析出的σ相固溶，然后再进行急冷就可消除脆性和恢复韧性。
　　475℃脆性：是将铁素体钢在400-500℃长时间加热时出现的脆化现象。475℃脆性产生与σ相脆化产生相比较，首先是产生温度范围不同，其次是475℃脆性较σ相脆化在更短的时间内产生。能够减轻475℃脆性的合金添加元素还没有发现。对发生475℃脆性的钢在600℃进行短时间处理即可消除脆性和恢复韧性。
　　高温脆性：当高铬铁素体型不锈钢从 900-1000℃的高温急冷时，随着晶粒的粗化和碳化物向晶界凝集发生明显脆化。铬含量越高，脆化的程度越大。破坏现象与475℃脆性相象。由于晶粒粗化，因此在进行深冲、弯曲等冷加工时表面易发生粗糙等缺陷。又因为晶界上析出碳化物因此晶间腐蚀敏感性增加。为避免该缺陷的产生同，需从高温缓冷至800℃左右，或650-800℃短时间的退火。
3.奥氏体型不锈钢
　　从 Fe-Cr-Ni三元系平衡相图的分析中可知，当70%Fe等浓度断面中镍含量为10%时，该合金在800-1000℃下为r单相。具代表性的Cr18-Ni8钢由于存在碳、氮等奥氏体稳定化元素，因此室温下即为r单相。其中氮较碳有约两倍的固溶度，因而含氮量为0.1%-0.3%的高强度不锈钢己得到了应用。
　　目前己明确碳、氮、钴、锰和铜等元素是奥氏体稳定化元素，铝、钒、钼、硅和钨等元素是铁素体稳定化元素。
　　作为固相内的平衡相，除 α相、r相以外还有金属间化合物σ相。碳、氮和镍等奥氏体稳定化元素抑制σ相的生成，但锰与钼、硅、钛、铌、锆、钒和铝等铁素体稳定化元素促进σ相的生成。除此以外在奥氏体型不锈钢中由于添加不同的元素，还有可能生成拉弗斯（Laves）相或x相等金属间化合物。其析出的反应是随合金组成、时效温度及制造合金时的加工和热处理条件来决定的，是一个非常复杂的变化。
　　在钢中添加铬、镍、锰、碳和氮等元素时，马氏体相变初始温度 Ms几乎与这些合金元素的添加成比例降低，在常温下也可保持r相。奥氏体不锈钢就是其具代表性的合金之一。
　　虽说为使奥体型不锈钢的 r相稳定添加了大量的锰或镍，但实际上r相往往并非稳定而是处于亚稳定态。从热力学角度来看可以说α相到是稳定的。一般称这些奥氏体相为亚稳定奥氏体相。当对亚稳定奥氏体相冷却至极低温或室温下进行加工时，其中的部分或全部亚稳定奥氏体相将发生马氏体相变。
　　通过对奥氏体型不锈钢进行冷却或加工得到的马氏体中除有 α'相外还有ε相。该相具有hcp结构.且有0.7%左右的收缩，是非磁性的，容易发生加工诱发相变。ε相是当Cr：Ni为5：3且Cr+Ni定为24%时生成的。由于面心立方结构的（111）面的每两个原子面上发生堆垛缺陷时将成为ε马氏体结构，因此ε相的生成和堆垛缺陷有着密切的关系。
　　奥氏体型不锈钢的马氏体相变中一个重要的问题是，一旦发生马氏体相变后经再加热进行恢复的问题。对于 Cr18-Ni8钢主要发生扩散型的逆相变，而象Cr16-Ni10钢则发生剪切的逆相变。后者的铬含量较前者低，镍含量较前者高。
　　从金相组织上来看，奥氏体型不锈钢是相对稳定的，其中碳化物的析出与其耐蚀性能、高温强度以及韧性等主要性能密切相关。在通常作为固溶热处理温度 1000℃附近，碳的固溶量可达到高，但当温度低于800℃时固溶量急剧下降而产生碳化物。所以进行固溶化处理或焊接后如果冷却速度过慢，在晶界上会产生碳化物，成为晶间腐蚀的原因。钢中的碳有活性随镍含量的增加而增加，随铬含量的增加而减少。也就是说镍的增加使碳的固溶量减少，铬的增加使碳的固溶量增加。另外在晶界还析出铬碳化物，合金添加元素有时也生成相应的碳化物。
4.双相不锈钢
　　通常进行不同的铬含量和镍当量的组合可以得到铁素体（ α相或δ相）和奥氏体（r相）的双相组织。如果以铬含量的多少来进行分类的话，可分类为18%Cr系、22%Cr系、25%Cr系和28%Cr系。同时为确保r相的量需添加4%-11%的镍，为提高其耐蚀性需添加不多于4%的钼。在终经1050-1100℃固溶处理后，在α相基体中分散有不多于50%的r相。在400-1000℃下进一步进行时效时，生成金属间化合物、碳化物以及氮化物等各种析出物。
　　 在双相组织中，铬、钼和硅等铁素体稳定元素浓缩在 α相中。而镍、锰、碳和氮等奥氏体稳定元素浓缩在r中。在时效过程中有影响的是σ相，可造成σ相脆化。另外时效还可产生M23C6，也和铁素体型不锈钢一样发生475℃脆性。
5.沉淀硬化型不锈钢
　　沉淀硬化型不锈钢是除具备不锈钢特有的耐蚀性外，还可通过进行时效处理实现沉淀硬化的高强度不锈钢，根据基体的金属组织情况，即根据铬当量和镍当量之间的平衡情况，沉淀硬化型不锈钢可分为马氏体系沉淀硬化型不锈钢、半奥氏体系沉淀硬化型不锈钢、奥氏体 —铁素体系沉淀硬化型不锈钢、奥氏体系沉淀型不锈钢和铁素体系沉淀硬化型不锈钢。
　　马氏体系沉淀硬化型不锈钢，铬和镍的含量少且铬含量和镍含量低。由于马氏体相变结束温度高于室温，因此固溶化处理奥氏体相冷却过程发生马氏体相变，在室温下为马氏体组织。
　　半奥氏体系沉淀硬化型不锈钢，比前者铬含量和镍含量高， Ms点接近室温。固溶处理后形成亚稳定r相，经冷加工或低温处理，低温退火处理可以发生马氏体相变。单独和复合添加有铝、钛和钼等沉淀硬化元素，经在450-550℃ 时效处理产生α'相和η相实现硬化。
　　奥氏体系沉淀硬化型不锈钢，含有较多的奥氏体稳定化和铁素体稳定化元素，镍当量高且 Ms点在室温以下。在固溶处理状态下为r单相组织。作为沉淀硬化元素添加的有碳、磷、氮、钛、铝、铌和钒等元素，经比其他系钢高的温度时效处理后析出碳化物、氮化物、磷化物或η相和r'相等。
　　铁素体系沉淀硬化型不锈钢，只含少量的镍等奥氏体稳定化元素，含较多的铬、硅和钼等铁素体稳定化元素，因而在固溶化状态下即呈铁素体组织。对其通过添加硅和镍来促进沉淀硬化。时效温度为 550-600℃。
特点和用途
　　不锈钢按照其组织结构分为奥氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢、双相不锈钢、马氏体型不锈钢和沉淀硬化型不锈钢。各类型不锈钢主要使用特性对比如表 2-5-6所示。我国不锈钢标准主要牌号的特点和用途如表2-5-7所示；日本JIS标准主要牌号的特点和用途如表2-5-8所示。
　　一、奥氏体型不锈钢
　　奥氏体型不锈钢是不锈钢中重要的一类，其产量和用量占不锈钢总量的 70%。按照合金化方式，奥氏体型不锈钢可分为铬镍钢和铁铬锰钢两大类。前者以镍为奥氏体化元素，是奥氏体钢的主体；后者是以锰、氮代替昂贵的镍的节镍钢种。
　　总体讲，奥氏体钢耐蚀性好，有良好的综合力学性能和工艺性能，但强度、硬度偏低。
　　二、铁素体型不锈钢
　　铁素体型不锈钢含铬 11%-30%，基本不含镍，是节镍钢种，在使用状态下组织结构以铁素体为主。
　　铁素体型不锈钢强度较高，而冷加工硬化倾向较低，耐氯化物应力腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀等局部腐蚀性能优良，但是对晶间腐蚀敏感，低温韧性较差。
　三、双相不锈钢
　　一般认为，在奥氏体基体上存在 15%以上的铁素体，或在铁素体基体上存在15%以上的奥氏体即可称其为奥氏体+铁素体双相不锈钢。
　　双相不锈钢兼有奥氏体钢和铁素体钢的优点。
　四、马氏体型不锈钢
　　马氏体型不锈钢是一类可以用热处理的手段调整其性能的钢，其强度、硬度较高。
　五、沉淀硬化型不锈钢
　　沉淀硬化型不锈钢是通过热处理手段使钢中碳化物沉淀析出，从而达到提高强度目的的钢。

　　　　　　　　　　　　　　　　表 2-5-7我国不锈钢主要牌号的特点和用途

　　　　　　　　　　　　　　　　表 2-5-8 日本不锈钢主要牌号的特点和用途