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JD01_机电工程常用材料
机电工程材料专业学生及考研党看过来，最全的知识点总结思维导图!本图主要从金属材料、非金属材料（以及非金属材料的适用范围)来说明机电工程中的常用材料。希望对你学习专业课能够有所帮助，赶快学起来吧!
编辑于2021-04-30 17:00:48- 机电实务
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JD01_机电工程常用材料
金属材料
黑色金属
黑色金属组成
铁和以铁为基的合金，以铁和碳为主要元素的合金
钢
按照生产工序、外形、尺寸和表面状态对钢产品进行分类的基本原则
液态钢（生铁）
可以液态铁水的形式交货，也可以铸锭及类似的固体块或颗粒等固态铸铁的形式交货
分类
炼钢用生铁
铸造用生铁
球墨铸铁用生铁
耐磨生铁
脱碳低磷粒铁
含钒生铁
钢锭和半成品
按化学成份分
非合金钢
低合金钢
普通质量低合金钢
Q295、Q355
优质低合金钢
Q355B(C,D)、Q390B(C,D)
Q235NHA(B,C,D)、Q295GNHA(B,C,D)
特殊质量低合金钢
Q420B(C,D)、Q460B
12MnNiVR
16Mn、Q345R、L390Q
合金钢
优质合金钢
20Mn、12CrMo
ZG120Mn7Mo1
BT4
特殊质量合金钢
06Cr19Ni10、NiS4101
铸铁
铸铁牌号是以按化学成分或力学性能表示
灰铸铁
球墨铸铁
抗磨球墨铸铁
蠕墨铸铁
白心（黑心、珠光体）可锻铸铁
抗磨白口铸铁
抗磨球磨铸铁牌号QTM Mn8-300
采用力学性能的表示方法，力学性能值排在铸铁代号之后，当牌号中有合金元素符号时，抗拉强度值排在元素符号及含量之后，之间用“-”隔开
铸钢
耐热铸钢
耐蚀铸钢
耐磨铸钢
ZGS06Cr16Ni5Mo、ZGM30CrMoSiMo
轧制成品和最终成品
钢板和钢管
低合金钢板（管）
合金钢板（管）
型钢
热轧型钢
按截面尺寸、形状范围分
工字钢
槽钢
等边角钢
不等边角钢
热轧H型钢和剖分T型钢
冷弯型钢
适用于冷加工变形的冷轧、热轧或涂层（镀层）钢板和钢带在连续辊式冷弯机组上生产的冷弯型钢
冷弯型钢表面不得有裂纹、结疤、折叠、夹渣和端面分层
允许有深度（高度）不超过厚度公差之半的局部麻点、划痕及其他轻微缺陷，但应保证型钢缺陷处的最小厚度
钢制法兰
材料
加工合金钢法兰可用材料锻件、板材、铸件、钢管
石油化工、压力容器钢制法兰用材料为板材和锻件
阀门
分类
型号
阀门类型、驱动方式、连接形式、结构形式、密封面或衬里材料、压力、阀体材料组成
其他产品
管件
管件（锻制承插焊和螺纹管件）原材料
锻件
棒材
无缝管
管件（钢制对焊管件）的原材料
无缝管
直缝电熔焊接管
板材
支管座（锻制承插焊、螺纹和对焊支管座）
锻件
厚壁无缝管
棒材
弯管
无缝急弯弯管应采用无缝钢管制造
钢盘条
适用于焊条电弧焊、埋弧焊、电渣焊、气焊和气体保护焊等用途的焊接用钢盘条
小直径的线材
黑色金属材料的应用
特种设备常用的合金钢板和钢管
Q345R
Q：屈服强度
345：代表最小屈服强度值345MPa(或N/mm²)
钢结构焊接工程常用的合金钢
高强钢
耐候钢
钢板
给排水管道
管道常用非合金钢材料，管节有钢管、球墨铸铁管两种
生活污水
铸铁管
非金属管材
塑料管
混凝土管
雨水管
铸铁管
镀锌或非镀锌钢管
非金属管材
室内热水
镀锌钢管
铜管
非金属管材
室内采暖系统
焊接钢管
镀锌钢管
室外生活给水管
给水铸铁管
复合管
数量管
镀锌管
室外排水管道
排水铸铁管
非金属管
室外供热管网
DN≤40
焊接钢管
50≤DN≤200
焊接钢管
无缝钢管
DN＞200
螺旋焊接钢管
有色金属
非铁金属，是铁、锰、铬以外金属的统称
有色金属应用
铝及铝合金
容器生产
可以生产常压容器和设计压力大于8MPa的压力容器
良好的耐腐蚀性能
力学性能
焊接性能
成型性能
其他工艺性能和物理性能
空气分离设备的铝制件不得接触碱液
管道
设计压力不大于1MPa
介质温度不超过150℃
可以输送浓硝酸、醋酸、蚁酸、磷酸、脂肪酸、硫化氢、碳酸氢铵、尿素等介质
没有盐酸
可用于深冷装置、液化装置、空分装置及食品冷冻等管道系统
不允许有铁离子污染介质的管道系统
铜及铜合金
空调与制冷设备
无氧铜：TU0
磷脱氧铜：TP1
纯铜：T2
锡青铜：QSn0.5-0.025
空气分离设备
空气分离设备的黄铜制件不得接触氨气
镍及镍合金
容器生产
有良好的力学性能
焊接性能
成型性能
其他工艺性能和物理性能
优良的耐腐蚀性
不包括耐均匀腐蚀性能
包括耐晶间腐蚀能力和耐应力腐蚀等局部腐蚀性能
镍及镍合金的复合钢板的热处理制度应根据对耐蚀性能和力学性能的要求确定
当镍及镍合金容器要求进行晶间腐蚀敏感性检验时，其所用焊条和焊丝也应进行相同方法与合格指标的晶间腐蚀敏感性检验
工业管道
使用温度上限受介质和所处环境影响
不含硫化氢的环境使用温度上限值高
使用介质为蒸汽的环境较低，含硫环境更低
含硫环境呈还原性比呈氧化性还低
钛及钛合金
容器生产
壳体部件等为全钛、衬复合板制容器
可生产常压容器和设计压力不大于35Mpa的钛制压力容器
所有容器使用变形钛及钛合金材料的供货状态应为退火状态
其他
广泛应用在化工、石油、石化、真空制盐、制药、海水淡化、电力等工业中
抗氯离子侵蚀
较多使用在与氯相关的介质中
如：离子膜法烧碱生产中大量使用钛材制造设备、管道、管配件等
甲酸、醋酸、环氧丙烷等化工项目均采用钛管道输送介质
贵重金属
金、银、铂
贵金属及其合金牌号分为冶炼产品、加工产品、复合材料、粉末产品、钎焊料
其他
铅、锡及其合金管道不得用于B类流体
常用金属复合材料
金属基复合材料
一种金属+增强材料
具有高比强度、高比模量、尺寸稳定性、耐热性等主要性能特点
用于航天、汽车、电子、先进武器系统等高性能结构件
按结构可分为
结构复合材料
功能复合材料
按增强材料形态
纤维增强、颗粒增强、晶须增强
按金属基体
铝基、钛基、镍基、镁基、耐热金属基等
按增强材料
玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、石棉纤维、金属丝
金属层状复合材料（2019年考过）
金属+金属
由几层不同性能的材料通过热轧、焊接工艺复合而成，与单组元合金相比，综合性能优越，适合一些特殊环境
包括钛钢、铝钢、铜钢、钛不锈钢、镍不锈钢、不锈钢碳钢等复合材料
具有耐腐蚀、耐高温、耐磨损、导热导电性好、阻尼减震、电磁屏蔽、制造成本低的特点
用于石油化工、航天、食品、医药、造船、电力、机械等行业
金属与非金属复合材料
金属+非金属
主要用于管道制品
钢塑复合钢
既有钢管的强度和刚度
又有塑料管的耐化学腐蚀
具有无污染、不滋生细菌、内壁光滑、不积垢、水阻小、施工方便、成本低等特点
用于石油、化工、建筑、通信、电力和地下输气管道等领域
铝塑复合管
有与金属管材相当的强度
具有电屏蔽和磁屏蔽作用、隔热保温性能好、重量轻、寿命长、施工方便、成本低等特点
用于建筑、工业等机电工程中
非金属材料
硅酸盐材料
水泥
保温棉
砌筑材料
耐火砖
陶瓷
根据性能和用途分为
结构陶瓷
功能陶瓷
特种新型的无机非金属材料
高分子材料
高像素贤妻图
塑料（选择题点）
热塑性塑料（各种烯类）
链状的线性分子结构
受热后软化，可反复塑制成型
良好的机械性能
机械性能就是指好加工
热固性塑料
酚醛塑料、环氧塑料
网状结构
受热后不再软化、强热下发生分解破坏，不可反复成型
优点：耐热性高，受压不易变形
缺点：机械性能不好，但可加入填料来提高强度
塑料制品
橡胶
强度大、电绝缘性好，不透水
较好的耐碱性能，但不耐浓酸
能溶于苯、汽油等溶剂
纤维
涂料
涂覆于固体物质表面并形成连续性薄膜的液态或粉末状态的物质
保护被涂覆物体避免受各种作用而发生表面破坏，具有装饰效果，并能防火、防静电、防辐射
油漆
广泛用于设备管道工程中的防锈保护
粘接剂
环氧树脂粘接剂（万能胶）
金属、木材、玻璃、陶瓷、橡胶、塑料、皮革等
酚醛树脂粘接剂
汽车部件、飞机部件、机器部件等结构件的粘接
非金属材料的类型及应用（高频考点）
非金属板材
玻璃纤维（4字）
适用于中压以下风管
洁净、酸碱环境、防排烟、相对湿度90%以上的潮湿环境不适用
酚醛（2字）复合板
适用于低、中压空调系统及潮湿环境风管
高压、洁净、酸碱环境和排烟系统不适用
聚氨酯（3字）
适用于低、中、高压洁净空调系统及潮湿环境风管
酸碱环境和排烟系统不适用
硬聚氯乙烯
适用于洁净室含酸碱排风系统风管
非金属管材
无机非金属管材
混凝土管道
用于排水管
自应力混凝土管
用于输水管
预应力混凝土管
用于输水管
钢筋混凝土管
用于排水管和管井
有机及复合管材（考点，考应用）
含“氯”的有毒
聚乙烯管（PE管）
无毒，可用于输送生活水管
聚丙烯管（PP管）
刚性、强度、硬度和弹性等机械性能均高于聚乙烯管
但其耐低温性差，易老化
按压力分
I型
0.4MPa
II型
0.6MPa
III型
0.8MPa
硬聚氯乙烯管（PVC-U管）
用于建筑排水
耐化学性和耐热性能满足要求的情况下也可用于化工、纺织等工业废气排污排毒塔、气体液体输送等
ABS工程塑料管
耐腐蚀、耐温、耐冲击性均优于聚氯乙烯管
三耐管
使用温度：-20~70℃
压力等级分为B、C、D三级
铝塑复合管（PAP管）
铝合金层增加耐压和抗拉强度，使管道容易弯曲而不反弹
外塑料层可保护管道不受外界腐蚀
内塑料层
采用中密度聚乙烯时可做饮水管
无毒、无味、无污染
采用交联聚乙烯
耐高温、耐高压
适用于供暖及高压用管
常用电气材料的类型及应用
导线
传送电能和信号
裸导线
没有绝缘层，散热好，可输送较大电流，常用的有圆单线、裸绞线、型线等
裸绞线
用于架空线路，有良好的导电性能和足够的机械强度
铝绞线：LJ
短距离电力线路
钢芯铝绞线：LGJ
用于各种电压等级的长距离输电线路
铜绞线：TJ
一般不用
密度大、重量大，所以不用
型线
铜母线
矩形硬铜母线：TMY型
TMY-100x10
硬铜母线宽100mm，厚10mm
用于变配电系统的汇流排装置和车间低压架空母线
铝母线
硬铝母线：LMY型
用于变配电系统的汇流排装置和车间低压架空母线
扁钢
用于接地线和接闪线
25x4
25x6
40x4
绝缘导线
低压供电线路及电气设备的连线
按绝缘层材料来分
聚氯乙烯绝缘导线
建筑工程中多采用
橡皮绝缘导向
线芯材料
铜芯
铝芯
基本不采用
导线截面（mm²）
1.5、2.5、4、6、10、16、25、35、50、70、95、120、150、185、240
护套线
二芯、三芯、四芯、五芯
代号
B：绝缘
L：铝
X：橡胶
Z：纸
V：聚氯乙烯
Y：聚乙烯
R：软线
需要移动的
家用电器
BV-0.5kV-1.5mm²
塑料铜芯线，额定电压500V
BVV-0.5kV-2*1.5mm²
塑料护套铜芯线，额定电压500V，2芯，截面1.5mm²
电缆
按绝缘材料分类
纸绝缘电缆
橡胶绝缘电缆
塑料绝缘电缆
结构
线芯
绝缘层
保护层
内保护层
外保护层
按用途分类
电力电缆
应用最广泛
用于输变电线路中，工作电流在几十至几千安，额定电压在220~500kV及以上
按绝缘材料分
聚氯乙烯绝缘电力电缆
交联聚乙烯绝缘电力电缆
橡胶绝缘电力电缆
纸绝缘电力电缆
具有聚氯乙烯绝缘或聚氯乙烯护套的电缆，安装时的环境温度不宜低于0℃
代号
J：交联
F：辐照
下标
无
聚氯乙烯护套
22
聚氯乙烯护套内钢带铠装
32
聚氯乙烯护套内细钢丝铠装
42
聚氯乙烯护套内粗钢丝铠装
YJV22-0.6/1-3*95+1*50
交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套内钢带铠装铜芯电力电缆，额定电压0.6/1kV，3芯95mm²+1芯50mm²
YJY-26/35-3*240
交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯电力电缆，额定电压26/35kV，3芯240mm²
阻燃电缆
残焰或残灼在限定时间类能自行熄灭的电缆
含卤阻燃电缆
低烟无卤阻燃电缆
不含卤素（F、Cl、Br、I、At）
不含铅、铬、汞等物质
燃烧时烟尘少，不会发出有毒烟雾，燃烧时腐蚀性较低，对环境产生危害小
无卤低烟的聚烯烃材料主要采用氢氧化物（碱）作为阻燃剂，其特性是容易吸收空气中的水分，易潮解
潮解的结果是绝缘层的体积电阻系数大幅下降
由原来的17MΩ/km可降至0.1MΩ/km
2020年考过
分为A、B、C三类，A类最高
代号
ZR：阻燃
WD：无卤低烟
耐火电缆
在火焰燃烧情况下能够保持一点时间安全运行的电缆
高层建筑、消防用
建筑物燃烧时，伴随水喷淋情况下，仍可保持线路完整运行
分为A、B两类
A类
火焰温度：950~1000℃
持续供电时间：90min
用于电缆密集的电缆隧道、电缆夹层中，或位于油管、油库附近等易燃场所
B类
火焰温度：750~800℃
持续供电时间：90min
除A类外且电缆配置数量少时采用
应用于高层建筑、地铁、地下商场、大型电站及重要的工矿业等
防火安全和消防救生有关的场所
多用作应急电源的供电回路，要求火灾时正常工作
由于火灾时环境温度急剧上升，为保证线路的输送容量、降低压降，对于供电线路较长且严格限定允许电压降的回路，应将耐火电缆截面至少放大一档
不能当做耐高温电缆使用
为降低电缆接头在火灾事故中的故障概率，安装时尽量减少接头数量
若要做分支接线，应对接头做好防火处理
代号
N：耐火
氧化镁电缆（综合描述考点）
铜芯、铜护套、氧化镁绝缘材料
结构特殊，25mm²以上截面的多芯电缆均有单芯电缆组成
防火性能特佳
氧化镁材料是无机物，其熔点为2800℃，铜的熔点是1038℃
耐高温
电缆允许长期工作温度达250℃
短时间或非常时期允许接近铜熔点温度1038℃
防爆
无缝铜管护套及其密封的电缆终端可阻止可燃气体和火焰通过电缆进入电气设备
载流量大、防水性能好、机械强度高、寿命长、接地性能良好
缺点
价格贵、工艺复杂、施工难度大
油罐区、重要木结构公共建筑、高温场所等耐火要求高且经济性可以接受的场合
代号
T：铜
Q：轻型
Z：重型
BTTQ-3*4
轻型铜护套氧化镁绝缘铜芯电缆，3芯、4mm²
BTTZ-5*1*25
重型铜护套氧化镁绝缘铜芯电力电缆，5根单芯25mm²
分支电缆
按设计要求，由工厂预先先将分支线制造在主干电缆上
极大缩短施工工期、大幅度减少材料费用和施工费用，保证配电安全和可靠
广泛应用在住宅、办公楼、商务楼、教学楼、科研楼等中高层建筑中，作为供配电的主、干线电缆使用
订购分支电缆时，应根据建筑电气设计图确定各配电柜位置（多选考点）
提供主电缆的型号、规格及总有效长度
各分支电缆的型号、规格及各段有效长度
个分支接头在主电缆上的位置（尺寸）
安装方式（垂直沿墙敷设、水平架空敷设等）
所需分支电缆吊头、横梁吊挂等附件型号、规格和数量
铝合金电缆
非传统铝芯电缆
有铠装和非铠装，带PVC护套和不带PVC护套
非铠装铝合金电力电缆可替代YJV型电力电缆
室内、隧道、电缆沟、不能承受外力
铠装铝合金电力电缆可替代YJV22型电力电缆
隧道、电缆沟、竖井或埋地敷设，能承受较大的机械外力和拉力
芯线采用铝合金材料
高强度
抗蠕变
高导电率
铝合金表面与空气接触自然形成氧化层能耐受多种腐蚀
与相同导电的铜芯电缆相比
重量是铜缆的一半
柔韧性更好，弯曲性能好，安装时有更小的弯曲半径，更容易进行端子连接，安装工作更轻松
通信电缆
控制电缆
用于电气控制系统和配电装置的二次系统
二次电路电流小，芯线截面通常在10mm²以下
主要用于交流500V、直流1000V及以下的控制信号、保护及测量线路
线芯多采用铜导体
同心式
对绞式
麻花状
绝缘材料
聚乙烯
电性能最好
可用于高频线路
聚氯乙烯
橡胶
代号
K：控制
仪表电缆
仪表用电缆
适用于仪器仪表及其他电气设备中的信号传输及控制线路
阻燃性仪表电缆
防干扰性能高、电气性能稳定，能可靠地传送数字信号和模拟信号
兼有阻燃特点
代号
Y：仪表
P：屏蔽
信号电缆
母线槽
由金属外壳（钢板或铝板）、导电排、绝缘材料及有关附件组成
按导电材料分
铜母线槽
铝母线槽
按防火能力
普通型母线槽
耐火型母线槽
按绝缘方式分
空气型母线槽
母线之间接头用铜片软接过渡，接头之间体积过大，占用了一定的空间
不能用于垂直安装
烟囱效应
应用少
紧密型母线槽
插接式连接，体积小、结构紧凑、运行可靠、传输电流大，便于分接馈电，维护方便
可用于树干式供电系统，在高程建筑中得到广泛应用
主要靠外壳散热，母线槽温升偏高，散热效果差
母线的相间气隙小，母线通过大电流时，产生较大电动力，使磁振荡频率形成叠加状态，可能产生较大噪声
防潮性能差，在施工时容易受潮及渗水，造成相间绝缘电阻下降
高强度母线槽
外壳是瓦沟形式，使母线槽机械强度增加，解决了大跨距暗账无法支撑吊装的问题
母线之间有一定的间距
线间通风良好，相对紧密式母线槽而言，其防潮和散热功能有明显的提高
导线的温升下降，提高了过载能力，并减少了磁振荡噪声
杂散电流及感抗要比紧密式母线槽大的多
比同规格紧密式线槽大
耐火型母线槽
专供消防设备电源的使用
外壳用耐高温不低于1000℃的防火材料
隔热层用耐高温不低于300℃的绝缘材料
耐火时间60、90、120、180min
满负荷运行可达8h以上
需通过CCC认证，及国家认可的检测机构出具的检验报告
母线槽选用（描述型考点）
高层建筑垂直输配电
紧密型母线槽
防止烟囱效应
大容量母线槽
紧密型母线槽
若用空气型母线槽
IP30外壳防护等级
IP后跟随的两个数字用来明确防护等级
第一个数字表明设备抗微尘范围，或者是人们在密封环境中免受危害的程度，代表防止固体异物进入的等级，最高级别是6
第二个数字表明设备防水的程度，代表防止进水的等级，最高级别是8
母线槽接口易受潮，需注意防护等级
室内环境
IP40
消防喷淋区域
IP54或IP66
不能直接与有显著摇动和冲击振动的设备连接，应采用软接头加以连接
绝缘材料
绝缘漆
合成树脂或天然树脂等为漆基与某些辅助材料组成
主要用于电机和电气设备
绝缘胶
有灌注胶、浇注胶、包封胶等几类
气体介质绝缘材料
除可作为绝缘材料外，还具有灭弧、冷却、保护的作用
空气、氮气、二氧化硫、六氟化硫
空、氮、硫
六氟化硫（SF6）
硫与氟直接燃烧合成，经净化干燥处理后使用
无色、无味、不燃不爆、无毒且化学性质稳定的气体
有良好的绝缘性能和灭弧性能
均匀电场中，击穿强度约为空气的3倍，在0.3~0.4MPa下，击穿强度等于或优于变压器油
广泛用于SF6全封闭组合电器、SF6断路器、气体绝缘变压器、充气管路电缆
液体绝缘材料
通过绝缘液体的浸渍和填充，消除了空气和间隙，提高绝缘介质的击穿强度，并改善了设备的散热条件
变压器油、断路器油、电容器、电缆油
云母制品
云母或粉云母、粘接剂和补强材料组成
云母带、云母板、云母箔和云母玻璃
适用于模压或液压成型的高压电机线圈绝缘
层压制品
由纸或布做底材，浸以不同的粘接剂，经热压（卷制）而制成的层状结构的绝缘材料
耐热、耐油、耐霉、耐电弧，防电晕
层压纸板、层压布板、层压玻璃、特种层压板（防电晕层压板）
环氧层压玻璃布板
优异的绝缘性能、良好的粘接力和较高的热态机械强度
适用于300MW、600MW汽轮发电机及其他高压电机中