金属材料考点一与建设工程技术的关联

2023-10-08 理论教育版权反馈

【摘要】：沉淀硬化型不锈钢的突出优点是具有高强度，耐蚀性优于铁素体型不锈钢。作为一种新的铸铁材料，发展前景相当乐观。纯铜的强度低，不宜用作结构材料。

点评：金属材料是历年考核的重点内容，其中钢的力学性能的决定因素、不锈钢的种类与性能、铸铁的分类等是考核的重中之重，考生应熟练掌握。

知识要点集成

一、黑色金属

表1-1　黑色金属

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续表1-1

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续表1-1

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续表1-1

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续表1-1

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二、有色金属

表1-2　有色金属

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续表1-2

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经典考题剖析

一、2020年考题

1.钢中除含铁以外，还含有其他一些元素。其中某种元素的含量对钢的性质有决定性的影响，该元素含量低的钢材强度较低，但塑性大，延伸率和冲击韧性高，质地较软，易于冷加工、切削和焊接；含量高的钢材强度高、塑性小、硬度大、脆性大且不易加工，该元素是（　　）。

A.硫　B.磷

C.碳　D.锰

答案：C

［解析］钢中碳的含量对钢的性质有决定性影响，含碳量低，强度较低，但塑性大，延伸率和冲击韧性高，质地较软，易于冷加工、切削和焊接；含碳量高的钢材强度高（当含碳量超过1.00%时，钢材强度开始下降）、塑性小、硬度大、脆性大和不易加工。硫、磷为钢材中的有害元素，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。硅、锰等为有益元素，能使钢材强度、硬度提高，而塑性、韧性不显著降低。

2.此钢具有较高的韧性、良好的耐蚀性、高温强度和较好的抗氧化性，以及良好的压力加工和焊接性能。但是这类钢的屈服强度低，且不能采用热处理方法强化，该钢材是（　　）。

A.马氏体型不锈钢　B.奥氏体型不锈钢

C.铁素体-奥氏体型不锈钢　D.沉淀硬化型不锈钢

答案：B

［解析］铁素体型不锈钢中高铬钢有良好的抗高温氧化能力，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。

马氏体型不锈钢具有较高的强度、硬度和耐磨性。焊接性能不好，一般不用作焊接件。使用温度小于或等于580℃的环境中，通常也可作为受力较大的零件和工具的制作材料。

奥氏体型不锈钢具有较高的韧性、良好的耐蚀性、高温强度和较好的抗氧化性，以及良好的压力加工和焊接性能。但这类钢屈服强度低，且不能采用热处理方法强化，只能进行冷变形强化。

铁素体-奥氏体型不锈钢的屈服强度约为奥氏体型不锈钢的2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。

沉淀硬化型不锈钢的突出优点是具有高强度，耐蚀性优于铁素体型不锈钢。主要用于制造高强度和耐蚀的容器、结构和零件，也可用作高温零件。

3.具有较高的强度、塑性和冲击韧性，可以部分代替碳钢，常用来制造形状复杂、承受冲击和振动荷载的零件，如管接头和低压阀门等，该铸铁为（　　）。

A.灰铸铁　B.球墨铸铁

C.蠕墨铸铁　D.可锻铸铁

答案：D

［解析］灰铸铁价格便宜，占各类铸铁的总产量80%以上。

球墨铸铁综合机械性能接近于钢。球墨铸铁的抗拉强度与钢相当，扭转疲劳强度甚至超过45#钢。在实际工程中，常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，也可用于高层建筑室外进入室内的给水总管或室内总干管。

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。作为一种新的铸铁材料，发展前景相当乐观。

可锻铸铁具有较高的强度、塑性和冲击韧性，常用来制造形状复杂、承受冲击和振动荷载的零件，如管接头和低压阀门等。(www.chuimin.cn)

4.紫铜的特点包括（　　）。

A.主要用于制作电导体　B.主要用于配制合金

C.主要用于制作轴承等耐磨零件　D.主要用于制作抗腐蚀、抗磁零件

答案：A、B

［解析］紫铜主要用于制作电导体及配制合金。纯铜的强度低，不宜用作结构材料。

锰黄铜常用于制造轴承等耐磨件；铝黄铜可制作耐蚀零件，还可用于制造大型蜗杆等重要零件。

锡青铜主要用于制造轴承、轴套等耐磨零件和弹簧等弹性元件，以及抗蚀、抗磁零件等；铝青铜可制造齿轮、轴套和蜗轮等在复杂条件下工作的高强度抗磨零件，以及弹簧和其他高耐蚀性弹性元件；硅青铜可制作弹簧、齿轮、蜗轮、蜗杆等耐蚀和耐磨零件。

二、2019年考题

1.钢材元素中，含量较多会严重影响钢材冷脆性的元素是（　　）。

A.硫　B.磷

C.硅　D.锰

答案：B

［解析］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，这些少量元素对钢的性质影响很大。钢中碳的含量对钢的性质有决定性影响，含碳量低的钢材强度较低，但塑性大，延伸率和冲击韧性高，质地较软，易于冷加工、切削和焊接；含碳量高的钢材强度高（当含碳量超过1.00%时，钢材强度开始下降）、塑性小、硬度大、脆性大且不易加工。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。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。

2.某种钢材含碳量小于0.8%，其所含的硫、磷及金属夹杂物较少，塑性和韧性较高，广泛应用于机械制造，当含碳量较高时，具有较高的强度和硬度，主要制造弹簧和耐磨零件，此种钢材为（　　）。

A.普通碳素结构钢　B.优质碳素结构钢

C.普通低合金钢　D.优质低合金钢

答案：B

［解析］优质碳素结构钢是含碳小于0.8%的碳素钢，这种钢中所含的硫、磷及非金属夹杂物比碳素结构钢少。与普通碳素结构钢相比，优质碳素结构钢塑性和韧性较高，可通过热处理强化，多用于较重要的零件，是广泛应用的机械制造用钢。根据含碳量的不同，优质碳素钢分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。低碳钢强度和硬度低，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；中碳钢强度和硬度较高，塑性和韧性较低，切削性能良好，但焊接性能较差，冷热变形能力良好，主要用于制造荷载较大的机械零件，常用的中碳钢为40#、45#和50#钢。高碳钢具有高的强度和硬度、高的弹性极限和疲劳极限（尤其是缺口疲劳极限），切削性能尚可，但焊接性能和冷塑性变形能力差，水淬时容易产生裂纹。主要用于制造弹簧和耐磨零件。

3.球墨铸铁是应用较广泛的金属材料，属于球墨铸铁性能特点的有（　　）。

A.综合机械性能接近钢　B.铸造性能很好，成本低廉

C.成分要求不严格　D.其中的石墨呈团絮状

答案：A、B

［解析］球墨铸铁其综合机械性能接近于钢，因铸造性能很好，成本低廉，生产方便，在工业中得到了广泛的应用。球墨铸铁的成分要求比较严格，与灰铸铁相比，它的含碳量较高，通常在4.5%～4.7%范围内变动，以利于石墨球化。

三、2018年考题

1.钢中含碳量较低时，对钢材性能影响为（　　）。

A.塑性小，质地较软　B.延伸性好，冲击韧性高

C.不易冷加工，切削与焊接　D.超过1%时，强度开始上升

答案：B

［解析］钢中碳的含量对钢的性质有决定性影响，含碳量低的钢材强度较低，但塑性大，延伸率和冲击韧性高，质地较软，易于冷加工、切削和焊接。含碳量高的钢材强度高（当含碳量超过1.00%时，钢材强度开始下降）、塑性小、硬度大、脆性大和不易加工。

2.碳、硫、磷及其他残余元素的含量控制较宽，生产工艺简单，必要的韧性、良好的塑性以及价廉和易于大量供应，这种钢材为（　　）。

A.普通碳素结构钢　B.优质碳素结构钢

C.普通低合金钢　D.优质合金结构钢

答案：A

［解析］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。

3.关于可锻铸铁的性能，说法正确的有（　　）。

A.较高的强度、塑性和冲击韧性

B.可生产汽缸盖、汽缸套等铸件

C.黑心可锻铸铁依靠石墨化退火获得

D.与球墨铸铁比成本低，质量稳定，处理工艺简单

答案：A、C、D

［解析］可锻铸铁具有较高的强度、塑性和冲击韧性，可以部分代替碳钢。这种铸铁有黑心可锻铸铁、白心可锻铸铁、珠光体可锻铸铁三种类型。黑心可锻铸铁依靠石墨化退火来获得；白心可锻铸铁利用氧化脱碳退火来制取。可锻铸铁常用来制造形状复杂、承受冲击和振动荷载的零件，如管接头和低压阀门等。与球墨铸铁相比，可锻铸铁具有成本低、质量稳定、处理工艺简单等优点。

金属材料考点一与建设工程技术的关联

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