2H311011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。黑色金属主要是铁和以铁为基的合金，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、钛及钛合金、镁及镁合金和镍及镍合金等。

考点1：黑色金属材料

黑色金属材料又称钢铁材料，它是机电工程中应用最广、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：碳的含量(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：碳的含量(ωc)超过2%(—般为2.5%~3.5%)的铁碳合金称为铸铁。
按断口颜色分为：灰铸铁、白口铸铁、麻口铸铁。灰铸铁普遍应用于机电工程中。按生产方法和组织性能分为：普通灰铸铁、孕育铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、特殊性能铸铁。
(三）钢：碳的含量不大于2%的铁碳合金称为钢。
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。
按钢的用途分为：结构钢、工具钢、特殊用钢、专用钢、铸钢、锻钢、热乳钢、冷乳钢、冷拔钢。
碳素结构钢按其含碳量(ωc)的不同，可分为低碳钢(ωc<0.25%)、中碳钢(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，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1）服强度的下限值。
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。根据屈服强度划分，共有Q345、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、Q620等强度等级。
3）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。
(一）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）型材常用的主要有：圆钢、方钢、扁钢、H型钢、角钢、工字钢、T型钢、槽钢、钢轨等。速记：元（圆）芳（方）叫（角）HT骗（扁）曹（槽）工跪（钢轨）
2）板材常用的主要有：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)。
3）管材常用的有普通无缝钢管、螺旋缝钢管、焊接钢管、无缝不锈钢管、高压无缝钢管等。
4）钢制品常用的主要有焊条、管件、阀门等。速记：罚（阀门）条（焊条）款（管件）
 
【历年真题】
(2010年真题)锅炉省煤器使用的钢管是()。
A.焊接钢管
B.螺旋缝钢管
C.无缝钢管
D.铸铁管
【答案】C
【解析】2017年版教材P3，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等钢材。可得出C符合。另外A、B两种均是焊接而成，易从焊缝处出问题；铸铁管成型差，韧性差，硬而脆，也不适合。只有选无缝钢管最理想，故选C。
 
(2012年真题)锅炉汽包常用()材料制造。
A.普通碳素钢
B.优质碳素钢
C.低合金高强度钢
D.特殊钢
【答案】C
【解析】2017年版教材P2，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。如，某600MW超临界电站锅炉汽包使用的就是Q460型钢；因此选C。
 
(2012年真题)机电工程常用的黑色金属是()。
A.铝
B.铸铁
C.紫铜
D.钛合金
【答案】B
【解析】详见2017版教材P2，一、黑色金属材料黑色金属主要有生铁、铸铁、钢、钢材。
 
(2014年真题)下列钢材中，属于化学成分和性能分类的有（）。
A.碳素结构钢
B.合金结构钢
C.冷轧钢
D.热轧钢
E.耐候钢
【答案】ABE
【解析】详见2017版教材P2，原文是：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。

考点2：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、镍及合金。
(一）纯铝：纯铝的密度只有2.7g/cm3,仅为铁的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。
纯铝按纯度可分为高纯铝和工业纯铝两类。高纯招主要用于科学研究及制作电容器等。工业纯铝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。
（二）铝合金：铝合金热处理后可显著提高强度，可用于制造承受较大载荷的机器零件和构件。
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。铸造铝合金适于铸造生产，可直接浇铸成铝合金铸件。
（三）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。
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。
（四）铜合金：铜合金一般分黄铜、青铜和白铜三大类。铜中加入合金元素后，可获得较高的强度和硬度，而且塑性很好，容易冷、热成型，易焊接。铸造铜合金有很好的铸造性能。
1）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。复杂黄铜又分铅黄铜、锡黄铜、铝黄铜等。
2）青铜含铝、硅、铅、铍、锰等的铜合金，有锡青铜、铝青铜、铍青铜等。
3）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。
（五）钛及钛合金：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。
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。
钛合金可分为三类：α钛合金、β钛合金和(α+β)钛合金。
（六）镁及镁合金：纯镁的室温密度仅为1.74g/cm3,是所有金属结构材料中最低的。
镁合金按照形成的工艺特点不同分为变形镁合金和铸造镁合金两类
（七）镍及镍合金：纯镍具有优异的耐腐蚀和抗高温氧化性能，是重要的工程金属材料。工业纯镍有良好的强度和导电性，可用于电子器件；同时由于其耐蚀性好，还可用于食品加工设备。
镍合金其耐蚀性和力学性能进一步提高，还可具有特殊物理性能。
镍合金按其特性和应用领域分为耐腐蚀镍合金、耐高温镍合金和功能镍合金三类。

2H311012非金属材料的类型及应用

考点1：通用塑料

通用塑料一般指用量大、用途广、成型性好、价格低廉的塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、酚醛塑料和氨基塑料六大品种，占塑料总产量的75%以上。
（1）聚乙烯(PE)：强度较低、耐热性不高（通常<80℃)，但具有优良的耐蚀性和电绝缘性，耐低温冲击、易加工。聚乙烯按生产方式不同可分为高压、中压和低压聚乙烯三类。
（2）聚丙烯(PP)：强度、硬度、刚度和耐热性(150℃不变形)均优于低压聚乙烯，常用于制造容器、储罐、阀门等。
聚氯乙烯(PVC)：强度、刚度比聚乙烯好。硬质聚氯乙烯常用于制作化工耐蚀的结构材料及管道、电绝缘材料等。软质聚氯（1）乙烯主要用于电线电缆的套管、密封件等。
（2）聚苯乙烯(PS)：聚苯乙烯是良好的刚性材料，但质脆而硬，不耐冲击，耐热性低，主要用来生产注塑产品。
 
【历年真题】
(2016年真题)硬质聚氯乙烯主要用于制作()的材料。
A.化工耐蚀结构
B.密封性
C.管道
D.电绝缘
E.电缆套管
【答案】ACD
【解析】2017年教材P6：硬质聚氯乙烯常用于制作化工耐蚀的结构材料及管道、电绝缘材料等。

考点2：工程塑料

有良好的力学性能和尺寸稳定性，可作为工程结构的塑料，如ABS塑料、聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛等。
（1）ABS塑料：缺点是可燃、热变形温度较低、耐候性较差、不透明等。
（2）聚酰胺(PA)：缺点是吸湿性大、对强酸、强碱、酚类等抵抗力较差，易老化。
（3）聚碳酸酯(PC)：缺点是耐候性不够理想，长期暴晒容易出现裂纹。
 

考点3：涂料

是指涂敷于物体表面，能与基体材料很好粘结并形成完整而坚軔保护膜的物料。
按其是否有颜色可分为清漆和色漆；
按其涂膜的特殊功能可分为绝缘漆、防锈漆、防腐蚀漆等。

考点4：砌筑材料

常用的砌筑材料包括耐火黏土砖、普通用高锅砖、轻质耐火砖、耐火水泥、硅藻土质隔热材料、轻质黏土砖、石棉绒(优质）、石棉水泥板、矿渣棉、蛭石和浮石等，一般用于各类型炉窑砌筑工程等。
 

考点5：绝热材料

常用的绝热材料种类很多，有膨胀珍珠岩类、离心玻璃棉类、超细玻璃棉类、微孔硅酸壳、矿棉类、岩棉类、泡沫塑料类等，常用于保温、保冷的各类容器、管道、通风空调管道等绝热工程。
 
【历年真题】
(2011年真题)机电工程常用的绝热材料是()。
A.涂料
B.聚氨酯复合板材
C.岩棉
D.石棉水泥板
【答案】C
【解析】详见2017版教材P7，在机电安装工程中，常用的绝热材料种类很多，通常有膨胀珍珠岩类、离心玻璃棉类、超细玻璃棉类、微孔硅酸壳、矿棉类、岩棉类、泡沫塑料类等，常用于保温、保冷的各类容器、管道、通风空调管道等绝热工程。

 

考点6：防腐材料

常用防腐材料有：陶瓷制品、油漆及涂料、塑料制品、橡胶制品、玻璃钢及其制品。
（1）陶瓷制品：管件、阀门、管材、泵用零件、轴承等。
（1）油漆及涂料：广泛用于设备管道工程中。
（2）塑料制品：用于建筑管道、电线导管、化工耐腐蚀零件及热交换器等。
（3）橡胶制品：用于密封件、衬板、衬里等。
（4）玻璃钢及其制品：主要用于石油化工耐腐蚀耐压容器及管道等。
 

考点7：非金属风管材料的使用范围

【历年真题】
(2010年真题)酚醛复合风管适用于()。
A.防排烟系统
B.洁净空调系统
C.高压空调系统
D.低、中压空调系统
【答案】D
【解析】2017年版教材P7，2.酚醛复合风管适用于低、中压空调系统及潮湿环境，但对高压及洁净空调、酸碱性环境和防排烟系统不适用。
 
(2012年真题)适用于低、中、高压空调系统及潮湿环境的风管是()。
A.酚醛复合风管
B.玻璃纤维复合风管
C.聚氨酯复合风管
D.硬聚氯乙烯风管
【答案】C
【解析】详见2017版教材P7，非金属风管的使用范围主要有：(1)酚醛复合风管适用于低、中压空调系统及潮湿环境，但对高压及洁净空调、酸碱性环境和防排烟系统不适用；(2)聚氨酯复合风管适用于低、中、高压洁净空调系统及潮湿环境，但对酸碱性环境和防排烟系统不适用；(3)玻璃纤维复合风管适用于中压以下的空调系统，但对洁净空调、酸碱性环境和防排烟系统以及相对湿度90%以上的系统不适用；(4)硬聚氯乙烯风管适用于洁净室含酸碱的排风系统。

考点8：塑料及复合材料水管

（1）聚乙烯塑料管：无毒，可用于输送生活用水。
（2）涂塑钢管：具有优良的耐腐蚀性能和比较小的摩擦阻力。环氧树脂涂塑钢管适用于给水排水、海水、温水、油、气体等介质的输送，聚氯乙烯(PVC)涂塑钢管适用于排水、海水、油、气体等介质的输送。
（3）ABS工程塑料管：耐腐蚀、耐温及耐冲击性能均优于聚氯乙烯管。
（4）聚丙燏管(PP管）用于流体输送。按压力分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型，其常温下的工作压力为：Ⅰ型为0.4MPa、Ⅱ型为0.6MPa、Ⅲ型为0.8MPa。
（5）硬聚氯乙烯排水管及管件：用于建筑工程排水，在耐化学性和耐热性能满足工艺要求的条件下，此种管材也可用于工业排水系统。
 
【历年真题】
(2013年真题)同时具备耐腐蚀、耐温及耐冲击的塑料水管是()。
A.聚乙烯管
B.聚丙烯管
C.ABS管
D.聚氯乙烯管
【答案】C
【解析】2017年版教材P7，3.ABS工程塑料管：耐腐蚀、耐温及耐冲击性能均优于聚氯乙烯管。

(2010年真题)常用的建筑排水管是()材料。
A.聚四氟乙烯
B.聚丙烯
C.硬聚氯乙烯
D.高密度聚乙烯
【答案】C
【解析】详见2017版教材P8，（5）硬聚氯乙烯排水管及管件：硬聚氯乙烯排水管及管件用于建筑工程排水，在耐化学性和耐热性能满足工艺要求的条件下，此种管材也可用于工业排水系统。故选C。

2H311013电气材料的类型及应用

考点1：阻燃型仪表电缆

具有防干扰性能高，电气性能稳定，能可靠地传送交流300V及以下的数字信号和模拟信号，兼有阻燃等特点，敷设时环境温度不低于0℃,弯曲半径不小于电缆外径的10倍的阻燃场所。
 

考点2：裸导线

导线表面没有绝缘材料，圆单线、铝绞线及钢芯铝绞线、铝合金绞线及钢芯铝合金绞线等，主要用于架空电力线路。

考点3：绝缘导线

可分为固定敷设绝缘线、绝缘软电线、安装电线、户外用绝缘电线、农用绝缘塑料护套线等。
 
【历年真题】
(2011年真题)机电工程现场焊接时，电焊机至焊钳的连接电线宜选用()。
A.橡皮绝缘铜芯线
B.塑料绝缘铝芯电线
C.塑料护套铜芯线
D.塑料绝缘铜芯软线
【答案】D
【解析】详见2017版教材P9，机电安装工程现场中，电焊机至焊钳的连线多采用RV型聚氯乙烯绝缘平形铜芯软线，因为电焊位置不固定，多移动。本题的正确项只能是“D.塑料绝缘铜芯软线”。
 
(2009年真题)现场中电焊机至焊钳的连线一般不采用()型的导线。
A.YJV
B.BX
C.RV
D.KVV
E.BLX
【答案】ABDE
【解析】2017版教材P8、9，BLX型铝芯电线通常用于架空线路；BX型铜芯电线是被广泛采用在机电安装工程中；RV型铜芯软线主要采用在需柔性连接的可动部位；YFLV、YJV型电力电缆，主要用作高压电力电缆；KVV型控制电缆，则适用于室内各种敷设方式的控制电路中。机电安装工程现场中电焊机至焊钳的连线多采用RV型聚氯乙烯绝缘平形铜芯软线，因为电焊位置不固定，需要移动。所以本题正确选项应为ABDE。

考点4：电力电缆

按绝缘材料可分为油浸纸绝缘、塑料绝缘、橡胶绝缘及气体绝缘等。
【历年真题】
(2012年真题)既能承受机械外力作用，又能承受相当大拉力的电缆是()。
A.VLV
B.VV22
C.VV32
D.YJV
【答案】C
【解析】2017年版教材P9，VLV32、VV32型电缆：能承受机械外力作用，且可承受相当大的拉力，可敷设在竖井内、高层建筑的电缆竖井内，且适用于潮湿场所。
 
(2010年真题)能承受机械外力，且可承受相当大拉力的电缆型号是()。
A.VLV32
B.VLV22
C.VLV
D.VV
【答案】A
【解析】详见2017版教材P9，VLV32VV32等，能承受机械外力作用，且可承受相当大的拉力，可敷设在竖井内，高层建筑的电缆竖井内，且适用于潮湿场所。

考点5：控制电线电缆

（1）常用于电气控制系统和配电装置内，固定敷设。一般控制电路中负荷间断电流不大，因此芯线截面较小，通常在10mm2以下，控制电缆线芯多采用铜导体。
（1）主要采用同心式绞合，也有部分控制电缆采用对绞式。控制电缆线芯长期允许的工作温度为65℃。
 
【历年真题】
(2015年真题)下列关于控制电缆的说法，正确的有()。
A.芯线截面一般在10mm2以下
B.线芯材质多采用铜导体
C.芯线的绞合主要采用对绞式
D.允许的工作温度为95℃
E.绝缘层材质可采用聚乙烯
【答案】ABE
【解析】2017年教材P9：1.控制电缆常用于电气控制系统和配电装置内，固定敷设。一般控制电路中负荷间断电流不大，因此芯线截面较小，通常在10mm2以下，控制电缆线芯多采用铜导体。AB对。2.按其绝缘层材质，分为聚乙烯、聚氯乙烯和橡胶。其中以聚乙烯电性能为最好，也可应用于高频线路。控制电缆的绝缘芯主要采用同心式绞合，也有部分控制电缆采用对绞式。控制电缆线芯长期允许的工作温度为65℃。E对。
 

考点6：绝缘材料

（1）按其物理状态来分，可分为气体绝缘材料、液体绝缘材料和固体绝缘材料。
气体绝缘材料：有空气、氮气、二氧化硫和六氟化硫(SF6)等。
液体绝缘材料：有变压器油、断路器油、电容器油、电缆油等。
固体绝缘材料：有绝缘漆、胶和熔敷粉末；纸、纸板等绝缘纤维制品；漆布、漆管和绑扎带等绝缘浸渍纤维制品；绝缘云母制品；电工用薄膜、复合制品和粘带；电工用层压制品；电工用塑料和橡胶等。
（2）按其化学性质不同，可分为无机绝缘材料、有机绝缘材料和混合绝缘材料
无机绝缘材料：有云母、石棉、大理石、瓷器、玻璃和硫黄等。主要用作电机和电器绕组绝缘、开关的底板和绝缘子等。
有机绝缘材料：有矿物油、虫胶、树脂、橡胶、棉纱、纸、麻、蚕丝和人造丝等，大多用于制造绝缘漆、绕组和导线的被覆绝缘物等。
混合绝缘材料：由无机绝缘材料和有机绝缘材料经加工后制成的各种成型绝缘材料，主要用作电器的底座、外壳等。

2H311021通用工程设备的分类和性能

机电工程的通用工程设备是指通用性强、用途较广泛的机械设备。一般是指切削设备、锻压设备、铸造设备、输送设备、风机设备、泵设备、压缩机设备等。

考点1：泵、风机、压缩机性能参数表

【历年真题】
(2015年真题)按压缩气体的方式分类，属于速度型的压缩机有()。
A.轴流式
B.螺杆式
C.转子式
D.离心式
E.混流式
【答案】ADE
【解析】2017年教材P11：(1)按压缩气体方式分：可分为容积型和速度型两大类。按结构形式和工作原理，容积型压缩机可分为往复式(活塞式、膜式）、回转式(滑片式、螺杆式、转子式）；速度型压缩机可分为轴流式、离心式、混流式。

考点2：连续输送设备、锻压设备、铸造设备分类和性能对照表

2H311022电气工程设备的分类和性能

考点1：电动机性能表

考点2：变压器的分类和性能

变压器是输送交流电时所使用的一种变换电压和变换电流的设备。
（1）变压器的分类：
根据变换电压的不同，分为升压变压器和降压变压器；
根据冷却方式的不同，分为干式、油浸式、油浸风冷式；
根据相数的不同，分为单相变压器、三相变压器；
根据每相绕组数的不同，分为双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器等；
根据变压器的用途不同，分为电力变压器、电炉变压器、整流变压器、电焊变压器、船用变压器、量测变压器等。
（2）变压器的性能：
主要技术参数有：额定容量、额定电压、额定电流、短路阻抗、连接组别、绝缘等级和冷却方式等。
 
【历年真题】
(2016年真题)变压器的主要技术参数有()。
A.连接组别
B.容量
C.绝缘方式
D.功率
E.阻抗
【答案】ABE
【解析】2017年教材P14，变压器的主要技术参数有：额定容量、额定电压、额定电流、短路阻抗、连接组别、绝缘等级和冷却方式等。

2H311023专用工程设备的分类和性能

考点：石油化工设备

包括：工艺塔类设备、反应设备、换热设备、分离过滤设备、储存设备、橡胶塑料机械等。
分离设备(代号S)。主要用于完成介质的流体压力平衡和气体净化分离等的压力容器称为分离设备。如分离器、过滤器、集油器、缓冲器、洗涤器等。
 
【历年真题】
(2014年真题)下列石油化工专用设备中，属于分离设备的有（）。
A.分解锅
B.集油器
C.蒸发器
D.洗涤器
E.冷凝器
【答案】BD
【解析】详见2017版教材P16，原文是：(3)分离设备(代号S)。主要用于完成介质的流体压力平衡和气体净化分离等的压力容器称为分离设备。如分离器、过滤器、集油器、缓冲器、洗涤器等。