常用材料的性能及应用范围

常用材料的性能及应用范围（精选6篇）

常用材料的性能及应用范围 第1篇

公司常用原材料的种类、性能和应用范围

一、钢材的基础知识

1、钢材的化学成分：钢材的化学成分主要包括以下几种：C Si Mn Mo Cr Ni V Ti W Nb Cu Al P S，专门用途的钢材，在牌号前部加上代表该钢用途的代号。也有在钢材牌号后面加上A、E 等符号，这里的A、E不是钢材的化学元素符号，而是代表另外一种用途的钢种。例如：0Cr18Ni9、00Cr17Ni14Mo2、1Cr5Mo、35CrMoA、Y1Cr17。

2、钢材的机械性能（力学性能）：钢材的机械性能常用的主要有以下几种：抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率、冲击值、布氏硬度、铬氏硬度、维氏硬度。

a）抗拉强度：在用金属试样作拉伸试验时，在试样要拉断前所承受的最大负荷与试样原始截面之比，称为强度极限或抗拉强度，用“σb”表示，单位为“MPa”。

b）屈服强度：材料在拉伸过程中，当载荷达到某一值时，载荷不变而试样仍继续伸长的现象称为屈服。材料开始发生屈服时所对应的应力，称为屈服点、屈服强度或屈服极限，用 “σS”表示，单位“MPa”在进行阀门设计时，抗拉强度和屈服强度是选择阀门主要部件材料的主要依据。

c）延伸率：金属材料在作拉伸试验时，试样拉断后，其标距部分的总伸长△L与原标距长度L0之比的百分比，称为伸长率或延伸率，用“δ”表示。

d）断面收缩率：金属材料在拉断后，其缩径处横截面积的最大缩减量与原横截面积的百分比，称为断面收缩率，作“ψ”表示。延伸率和断面收缩率是检验金属材料塑性的主要依据。延伸率或断面收缩率太小，材料就成了脆性材料，如铸铁。

e）冲击韧性：用一定尺寸和形状的试样，在规定类型的试验机上，用大能量一次冲击，将冲断试样所消耗的功Ak除以缺口处的断面积Fo，即为冲击韧性，用“Ak”表示，单位为J/cm。

2f）布氏硬度、铬氏硬度、维氏硬度是三种不同的检验钢材硬度的的方法，单位分别为“HB”、“HRC”、“HV”。他们互相之间有一定的换算关系，同时他们与材料的抗拉强度也有一定的换算关系。

材料的机械性能除上面讲过的以外还有其他的几种如：（强度方面）疲劳极限、持久极限、蠕变极限；（塑性方面）冷弯性能、压扁试验；（韧性）应变时效冲击敏感性、脆性转变温度；（脆性）低温冷脆、应变时效脆性、回火脆性；（刚度）弹性模量E等。特别是在高温情况下使用的材料，这些性能就更为重要。

3、金属材料的腐蚀性能:

腐蚀的类型主要有: 点蚀：金属表面产生点状腐蚀，并从表面向内部扩展，形成孔穴。选择性腐蚀：金属中某些组分不按其在合金中所占的比例进行反应所发生的合金腐蚀。晶间腐蚀：沿着或紧挨着金属的晶粒边界发生的腐蚀。应力腐蚀：由残余或外加应力导致的应变和腐蚀联合作用所产生的材料破坏过程。龟裂：金属表面产生的网状细裂纹。氢脆：由于吸氢使金属的韧性和延伸性降低的过程。氢脆有时导致断裂。氢蚀：高温下（200℃以上）氢和钢中的渗碳体（Fe3C）发生还原作用生成甲烷导致沿金属晶界腐蚀的现象。

4、金属材料的金相组织状态：奥氏体：是碳在γ-Fe中的固溶体。在合金钢中则是碳和合金元素溶液于γ-Fe中所形成的固溶体。以大写字母A表示。铁素体：碳在α-Fe中的固溶体，通常以大写字母F表示。铁素体的性质接近纯铁，塑性、韧性高，强度低。渗碳体：铁和碳的化合物，用Fe3C表示，含碳量为6.69%其性能硬而脆,几乎没有塑性。殊光体：由铁素体和渗碳体相间排列的片层状组织，按片间距的大小，分别称为珠光体、索氏体和屈氏体，以大写字母P、S、T表示。珠光体中的渗碳体呈粒状分布在铁素体基体上的组织，称为粒状珠光体。马氏体：碳在α-Fe中的过饱和固溶体，是钢通过淬火使奥氏体过冷到MS点以下转变而成的，用大写字母M表示。马氏体具有高硬度、但较脆、淬火后可使钢得到强化，低碳马氏体则具有高的硬度和韧性的良好的综合机械性能。贝氏体：奥氏体过冷到中温区间转变而成的产物，组织是过饱和铁素体和渗碳体的混合物。根据形成温度的高低分上贝氏体和下贝氏体。下贝氏体有较好的机械性能。

5、金属材料的热处理：

将固态金属或合金，在一定介质中加热，保温和冷却，以改变其整体或表面的组织状况（金相组织），从而获得所需性能的工艺过程，称为热处理。

重结晶：固态金属及合金，在加热或冷却通过临界点时，金属内部结构从一种晶体结构转变为另一种晶体结构的现象儿为重结晶。

过热：金属或合金在热加工时，由于温度过高，晶粒长的很大，致使性能显著降低的现象，称为过热。过热的材料可以通过热处理的方法使其恢复。

过烧：金属或合金加热温度达到固相线附近时，发生晶界开始部分熔化或氧化的现象，称为过烧。过烧的金属或合金不能通过热处理的方法使其恢复。

时效：合金经固溶处理或冷变形后，性能随时间而变化的现象，称为时效。由固溶处理所引起的时效称为热时效或淬火时效，而由冷变形所引起的时效称为应变时效或机械时效。

退火：把钢加热到临界点（Ac1或Ac3）或再结晶温度以上，保温硬度时间，然后缓慢冷却，使组织达到接近平衡状态的热处理过程，称为退火。退火又可分为完全退火、去应力退火、再结晶退火等。

正火：将钢加热到Ac3（或Acm）以上30~50℃，保温后在空气中冷却，得到珠光体型组织的热处理操作过程称为正火。正火主要用于碳钢与低合金钢，细化晶粒，改善组织，提高其机械性能。

回火：钢淬火后为了消除残余应力及获得所需的组织性能，把以淬火的钢重新加热到AC1以下温度，保温后机械冷却的热处理工艺，称为回火。回火又分低温回火、中温回、高应回火。低温回火：回火后钢有较高的硬度和较好的耐磨性。（200~300℃），中温回火：回火后钢有足够的硬度和较高的弹性强度并保持一定的韧性。（400~600℃），高温回火：回火后钢既有较高的强度和硬度又有较好的韧性。（600℃以上）。

调质：淬火加高温回火（获得索氏体组织）获得强度和韧性相配合的综合机械性能。固溶处理：将合金加热到高温单相区，经过充分的保温，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的工艺过程。固溶处理改善了金属的塑性和韧性，并为进一步沉淀硬化处理准备条件。

沉淀硬化：从过饱和固溶体中析出弥散的碳化物或金属化合物等第二相而引起的硬化现象，称为沉淀硬化。金属经过固溶处理后加热到480~630℃保温一小时空冷，或获得HB900~1150状态的马氏体组织。

6、按金相组织区分的合金钢、不锈钢、耐热钢金属材料类型：珠光体型、马氏体型、铁素体型、奥氏体型、铁素体-奥氏体型、沉淀硬化型。

二、常用优质碳素钢

（一）20、20g、20G、20R号钢：20号钢是使用较多的低碳钢，也是优质碳素钢。主要用途是制作各种高压管件、水冷排等。焊接性能优良，因此广泛用于需要焊接的管件制作上。对于20号钢根据其用途的不同，可分为20、20g、20G、20R等几种，这四种材料的化学成份没用太大的区别，但是其机械性能有较大的区别。因此对这几种钢的冶炼方法，检验方法及热处理都有不同的要求。

（二）25、35、45号钢：25、35、45号钢是比较常用的优质碳素钢，按其含碳量的多少可知，25号钢为低碳钢，而35、45号钢为中碳钢。使用25号钢作碳钢高压阀门的阀体，具有优良的

工艺性能，焊接性好，通过正火又可以得到较好的综合机械性能，完全满足阀门设计的需要。

35、45号钢用来作阀体、法兰、螺栓、螺母、各种管件等。

三、常用低合金结构钢16Mn：具有低合金结构钢的特性，具有良好的综合机械性能、焊接性能、工艺性能及低温冲击韧性，冷冲压及切削性能好。广泛应用于石油化工设备。主要用来制作中、低压管件。

四、常用合金结构钢和耐热钢：具有良好的淬透性又有较高的强度、塑性和韧性，还具有一系列特殊的力学性能和物理性能，如抗蠕变和持久破断能力、抗松驰性、抗氧化性和介质腐蚀性能、组织稳定性等。这类钢与高合金钢相比，有冷热加工工艺性能优越，在工作条件范围内，力学性能高，属于比较经济的材料。

（一）常用合金结构钢40Cr、35CrMo：

40Cr是机械制造业常用的钢种，此钢具有良好的淬透性，有较高的疲劳强度。主要是作中低压阀门的阀杆。40Cr钢的焊接性能较差，有形成裂缝的倾向。如必须焊接要制定焊接工艺规范，焊前要预热，焊后要进行热处理。40Cr钢可进行正火、调质等各种形式的热处理，热处理的温度不同，可以得到所需的各种不同的机械性能。

25CrMo钢是常用的紧固件用合钢结构钢，在淬火高温回火后有很好的综合机械性能。此钢调质后有良好的抗松弛性、持久塑性和组织稳定性；有较高的疲劳极限和抗冲击的能力；在高温（550℃）条件下亦有较高的强度，因此该钢也是较常用的紧固件用耐热钢；此钢的低温韧性良好。常用此钢制造480℃以下使用的双头螺栓、510℃以下的螺母及温度低于400℃条件下工作的法兰、盲板等。

（二）常用耐热钢15CrMo、12Cr1MoV、1Cr5Mo、10MoWVNb、12SiMoVNb：

在高温条件下工作的部件用钢称为耐热钢。耐热钢通常应具备两种性能：一种是能在高温下长期工作而不致因介质的侵蚀导致破坏，即高温化学稳定性，适应这种性能的称为热稳定钢；另一种是在高温下仍具有较高的强度，在受载下不产生大的变形和破断，称为热强钢。可见，耐热钢应具备抗氧化性及高温力学性能。耐热钢不但在常温下有较好的机械性能，而且在高温工作条件下也要有较好的机械性能。因此，耐热钢除了具有常温用钢材的机械性能外，还应具备在高温条件下能正常工作所需的机械性能。选择含碳量低的钢或在钢中加入能形成稳定性高的碳化物的合金元素，如铬、钼、钨、钛、铌等是提高钢的抗氢腐蚀的主要措施。

12Cr1MoV钢有很好的高温力学性能，钢的组织稳定，在540℃条件下长期运行有很高的持久强度、蠕变强度和抗氧化性能。我国引进了美国标准TP304H（1Cr18Ni9）、TP347H等奥氏体热强钢，其性能更优于12Cr1MoV钢。该种钢材在电站用阀门、管件上还在广泛使用。

10MoWVNb与12SiMoVNb是我国自主研发的抗氢钢新钢种。这两种钢主要用于中置式锅炉系统有关设备，三十万吨合成氨装置开工加热炉，氨合成塔内件。炼油，石油化工加热炉及废热锅炉炉管等600~650℃以下耐热用钢；这些设备的管线、阀门、管件等均在高压（32MPa），中温（400℃），高温（600~650℃）氢、氮、氨介质条件下工作，不仅要求钢材有一定的综合机械性能，而且要求具有良好的耐氢、氮、氨腐蚀，抗中、高温的耐热强度，同时还要求加工制造和焊接性能好等。12SiMoVNb主要是用在中置锅炉（400℃），PN32MPa的加氢装置中，作抗氢钢使用。12SiMoVNb还具有较好的加工性能，可进行煨弯、锻造、车削、气割、机械加工、等各种加工形式，工艺性好。

常用美标低合金耐热钢：经常遇到的美标低合金耐热钢是F11、F12、F21、F22这几种型号，他们与国产12CrMo、15CrMo、12Cr1MoV、1Cr5Mo、有相同的方面，比如都是低合金耐热钢，都具有优良的工艺性能，焊接性好。在高温下工作有一定的热强性和抗氧化性。但是二者又不完全相同，美标低合金耐热钢的铬含量高于国产钢12CrMo、15CrMo、12Cr1MoV，低于1Cr5Mo。

五、常用的不锈钢：

不锈钢的耐腐蚀性能，一般认为是由于在腐蚀介质中的作用下其表面形成了“钝化膜”的结果，而耐腐蚀的能力则取决于“钝化膜”的稳定性。这除了与不锈钢的化学成分有关外，还与腐蚀介质的种类、浓度、温度、压力、流动速度以及其他因素有关。不锈钢的种类很多，按照我国国家标准GB/T13304—91《钢分类》以及 国际上通用的分类方法是按钢的金相组织划分，分为5类即：马氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢、奥氏体型不锈钢、奥氏体-铁素体型不锈钢、沉淀硬化型不锈钢等五种。下面分别介绍我公司常用不锈钢：1Cr13、2Cr13、3Cr13、0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni12Mo2Ti、00Cr17Ni14Mo2、0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17Mn14Mo2N、00Cr22Ni5Mo3N等。

（一）马氏体不锈钢：1Cr13、2Cr13、3Cr13

具有良好的淬火性能、较高的韧性和冷变形性，通过淬火和高温回火可以得到优良的综合机械性能。有良好的耐蚀性；在淡水、蒸汽、湿大气条件下有足够的抗锈性和耐蚀性。这三种钢被

广泛用于阀门制造业，1Cr13钢热处理后，主要用来制造要求韧性较高、承受冲击载荷的零件，如水压机阀、紧固件等；2Cr13用的最多，它可以用作各种高压阀门的阀杆，高、中、低压阀门的阀瓣，阀座。如我公司生产的合成氨高压截止阀，抗氢钢截止阀等，阀杆全是2Cr13，他不但强度高，而且在425℃的温度下仍有较好的强度和耐腐蚀性；3Cr13主要用来制造要求强度较高的结构件，如螺栓、阀门阀瓣、阀座等。

（二）奥氏体不锈钢：奥氏体型不锈钢分为铬镍钢和铬锰钢两大类。1、18-8型奥氏体不锈耐酸钢：0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti

0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti都是典型的18-8型奥氏体不锈耐酸钢。与之为一个种族的还有1Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti 等。18-8型钢具有较好的抗晶间腐蚀性能，优良的耐腐蚀性能和冷加工冲压性能。对硝酸有很强的抗腐蚀性；对碱溶液及大部分有机酸和无机酸都有一定的抗腐蚀能力。1Cr18Ni9Ti常用作酸容器和耐酸设备的衬里、输送管道，如氮肥工业用的吸收塔、热交换器等。我公司生产的各种耐酸、碱的阀门中，阀体材料以“P”为标志的都是以这两种材料为主。2、18-12型奥氏体不锈耐酸钢0Cr18Ni12Mo2Ti、1Cr18Ni12Mo2Ti

在化肥行业，最早使用在尿素管路中的不锈耐酸钢就是0Cr18Ni12Mo2Ti，被化肥行业通称为Mo2Ti钢，随着不锈耐酸钢材料的发展，后来逐渐有了00Cr17Ni14Mo2，用以取代了0Cr18Ni12Mo2Ti。到现在随着国外材料的引进化肥厂生产效益的不断提高，人们越来越追求更加优良的钢种用于尿素生产设备，于是又出现了316L和尿素级不锈钢316LMod、25-22-2等等。

3、超低碳不锈钢00Cr17Ni14Mo2、00Cr17Ni14Mo3

这两种钢是广泛应用的超低碳不锈耐酸钢，对各种无机酸、有机酸、碱、盐类（如来硫酸、硫酸、磷酸、醋酸、甲酸、氯盐、卤素、来、亚硫酸盐）均有良好的耐蚀性，由于含碳低，因此晶间腐蚀倾向比0Cr18Ni12Mo2Ti、1Cr18Ni12Mo2Ti钢小，有优良的焊接性能，适合于多层焊接，焊后无刀口腐蚀倾向。是制造合成纤维、石油化工、纺织、化肥、印染及原子能后处理等工业设备的重要耐蚀钢材料。00Cr17Ni14Mo2在我公司应用较多，主要是用来制造尿素装置用高压阀门和各种尿素装置用高压管件。它在尿素及甲胺液介质中的耐腐蚀性远高于0Cr18Ni12Mo2Ti。同时也用来制作尿塔衬里等。

（三）双相不锈钢

双相不锈钢是在其金相组织中即有奥氏体组织，也有铁素体组织的钢，如果以奥氏体为基体，则铁素体组织约占15%~50%；如果以铁素体为基体，则奥氏体组织约15%~50%即可称为双相不锈

钢。双相不锈钢即具有奥氏体钢的特点，又具有铁素体钢的特点，近些年来随着煤化工的发展，双相不锈钢的开发与使用越来越广泛。双相不锈钢如果以铬含量的多少来进行分类的话，可分为18%Cr系、22%Cr系、25%Cr系和28%Cr系。在双相不锈钢组织中，铬、钼、硅等铁素体元素浓缩在α相中，而镍、锰、碳和氮等奥氏体稳定元素浓缩在γ相中。

1、双相不锈钢有以下特点：

a、含钼双相不锈钢在低应力下有良好的耐氯化物腐蚀的性能。

b、含钼双相不锈钢有良好的耐孔蚀性能，相当于316L的耐孔蚀性能。含25%Cr的双相不锈钢的耐孔蚀性能超过316L。

c、双相不锈钢具有良好的耐腐蚀疲劳和磨损腐蚀性能。

d、双相不锈钢具有良好的综合力学性能。有较高的持久强度和耐疲劳性能，其屈服强度是18-8型奥氏体不锈钢的2倍。经固溶处理后的双相不锈钢的延伸率达到25%、韧性值在100J以上。

e、双相不锈钢可焊性良好，热裂倾向小。一般焊前不需预热，可与碳钢及其他奥氏体钢异种焊接。

f、含低铬（18%Cr）的双相不锈钢热加工温度范围比18-8型奥氏体不锈钢宽，抗力小。j、与奥氏体不锈钢相比，导热系数大，线膨胀系数小。

h、有高铬铁素体不锈钢的各种脆性倾向，不宜用在高于300℃的工作条件下使用。

2、国产双相不锈钢

a、0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti（22%Cr系）这两种不锈钢都是我国为代替1Cr18Ni9Ti钢而设计的。他们比1Cr18Ni9T有更优良的机械性能，特别是强度高，广泛用于化学工业，食品工业和航空工业。这种钢我公司还没使用过，不作进一步介绍。

b、1Cr18Mn10Ni5Mo3N、0Cr17Mn14Mo2N（18%Cr系）这两种不锈钢是以Mn、N代Ni的双相不锈钢，具有良好的耐蚀性能，并有良好的机械性能和工艺性能，他们在制造丙烯腈和尿素等工业设备中用来代替0Cr18Ni12Mo2Ti、00Cr17Ni14Mo2具有良好的耐蚀性能。如在全循环法生产尿素的合成塔内件、蒸发器、甲铵泵等使用1Cr18Mn10Ni5Mo3N取得良好的效果。他们可以代替18-8型不锈钢使用。其中0Cr17Mn14Mo2N钢也称A4钢。近些年该钢在化工系统，特别在尿素生产设备（如合成塔、高压分离器等）上得到进一步利用。0Cr17Mn14Mo2N（A4钢）的晶间腐蚀试验采用T法,即硫酸铜加硫酸加铜屑法。650℃敏化处理时间为30分钟至一小时。此钢在适当的工艺条件下有良好的可焊性。

c、00Cr22Ni5Mo3N等仿美标准生产的双相不锈钢：这些双相不锈钢是我国仿照美国标准生产的钢种，其化学成分与机械性能及热处理与美国标准的双相不锈钢相同。

d、国产双相不锈钢的热处理及机械性能

00Cr22Ni5Mo3N等仿美标产品，大量用在煤气化工程中。由于国际上石油不断长价，因此我国好多企业利用我国煤碳资源丰富的特点，煤改油变成了油改煤。引进英国壳牌公司的技术，利用煤碳资源制造合成氨和生产甲醇。煤碳在粉碎、升温变成粉沫（粉煤灰）的过程中产生大量的H2S气体，对金属的腐蚀性十分严重。而双相不锈钢是耐H2S腐蚀的最好材料，同时其强度又比奥氏体不锈钢高，适应这种生产环境。因此被大量采用制造煤气化工程中的各种管件，阀门等。我公司2004~2006年曾为中国石化集团、柳化、洞氮化肥厂等多家企业设计制造双相不锈钢截止阀、球阀等。其中十英寸大口径双相不锈钢球阀为我公司独创。

沉淀硬化型不锈钢：0Cr17Ni4Cu4Nb（17-4PH，S17400）是一种具备不锈钢特有的耐蚀性外，还可以通过进行时效处理（使钢中的碳化物沉淀析出），从而达到提高强度实现沉淀硬化的高强度不锈钢。沉淀硬化不锈钢分为马氏体系沉淀硬化不锈钢、半奥氏体系沉淀硬化不锈钢、奥氏体系沉淀硬化不锈钢、铁素体系沉淀硬化不锈钢、和奥氏体-铁素体系沉淀硬化不锈钢。我国钢材标准GB/T1220—1992中以经列入的这类钢有马氏体型0Cr17Ni4Cu4Nb、半奥氏体型0Cr15Ni7Mo2Al、0Cr17Ni7Al三种沉淀硬化不锈钢，此钢具有易强化又耐腐蚀的性能。

六、美国标准不锈钢简介

随着经济的发展和引进技术的增加，化工行业引进了大量的外国先进工艺和设备，有的成套引进外国设备，而这些外国设备中，使用的阀门、管件等产品，大量使用美国标准材料，其中我们大家比样熟悉的材料有304、304L、316、316L、316L Mod等等。美国钢铁牌号表示方法较多，但我们常见的主要是ASTM（美国试验和材料学会）表示方法。

1、奥氏体型不锈耐酸钢316L、316LMod

这两种钢都是为高压尿素工艺生产的需要而生产的特种不锈钢，由于工艺条件的强腐蚀性和腐蚀机制的复杂性，因此在开发316L的基础上调整了铬、镍、钼的含量并添加了氮后形成了316LMod尿素级不锈钢。对于316LMod除了化学成分及金相组织（铁素体含量最高为0.6%）有了更严格的限制以外，对其晶间腐蚀试验的取样方法和试验方法以及合格标准（最大腐蚀率为0.60mm/a）都有了比316L更严格的限制。

2、尿素级不锈钢的新钢种UNS N031050、U1、U2，（通常称为25/22/2）

尿素级316LMod 在尿素合成塔液相介质中使用多年后，仍存在晶间腐蚀的现象，这是因为316LMod 焊缝中存在少量铁素体，使其发生选择性腐蚀。同时316LMod 还存在缝隙腐蚀、点蚀、应力腐蚀等局部腐蚀形式。UNS N031050是高合金奥氏体钢，具有较强的耐腐蚀性。

我国钢铁研究总院也研制了与UNS N031050同一类型的钢种U1钢和U2钢，在尿素合成介质中，能使腐蚀率减小一半，国内尿素高压设备己逐渐采用，明显改善材料的抗晶间腐蚀的能力。这几种钢与316LMod相比，主要是含碳量明显减少，硫、磷含量控制更加严格，同时铬、镍含量明显提高。从而使其耐腐蚀性得到进一步提高。目前这两种钢还在试验阶段，相信很快就会得到大量的应用。

常用材料的性能及应用范围 第2篇

通风工程中的风道材料常分为两大种类，一种为金属板材，另一种为非金属材料，

金属材料有普通钢板(黑铁皮)、镀锌钢板(白铁皮〕，

镀锌板应采用热镀锌工艺镀层。

非金属材料有硬质聚氯乙烯板(塑料板)、石棉水泥板、玻璃钥等。

当有特殊需要时，还有铝板、铝合金板(管)、不锈钢板(管)等。

常用材料的性能及应用范围 第3篇

关键词：雾封层；防水抗油剂；构造深度；摩擦系数

中图分类号：TS198.13 文献标识码：A 文章编号：1000-8136(2009)35-0022-02

本课题组通过试验研究研制了一种沥青路面防水抗油剂，能够迅速渗透进人沥青面层的空隙中，将空隙堵住，形成一道密实的防水层，阻碍水分下渗，从而提高沥青混凝土的水稳定性，消减空隙率偏大对沥青路面造成的负面效应，主要用于沥青路面预防性养护雾封层施工。为了验证该材料的性能，本课题组选择了京承高速公路K0+000～K0+200段200m长的试验路段进行路面的防水抗油剂雾封层处理。

原SMA-16沥青路面处于基本完好时期，但路面开始出现疲劳龟裂、损失细骨料的现象，如果在这一时期不进行及时处理，会导致网裂、龟裂、坑洞等路面破坏。由于京承高速试验段处交通量大，为了不影响其正常通行，施工时间安排在0：00-5：00，凌晨5点开放交通。施工温度：环境温度26℃，地表温度为30℃。

1 防水抗油剂性能及指标

防水抗油剂是一种有机硅路面养护材料，由硅树脂溶液、渗透剂和增黏剂组成，是一种无色液体，密度为0.91gcm³，渗透性能良好。具有与沥青黏结性强、防水效果好、使用方便、无毒害、不污染环境等特点。

该材料以Si-O-Si为分子主链，是一种具有高度交联结构的交联型高聚物。硅原子上连接有甲基、乙氧基等有机基团，兼顾了无机材料与有机树脂的双重特性，因此具有许多优良的性能。如耐氧化、耐候、耐油、防紫外老化、憎水、耐热、耐寒等。

(1)耐热性：常温下，防水抗油剂固化成膜后。具有较高的分解温度，在100℃下长期使用不分解、不变色。短时间内甚至可以承受200℃的高温。

(2)耐寒性：由于硅氧烷链具有优异的低温柔顺性。因此防水抗油剂具有较好的耐寒性，可在－25℃下使用。能经受－20℃～20℃的冷热反复作用。

(3)耐候性：防水抗油剂固化成膜后，对紫外线几乎不吸收，即使在强烈的紫外光照射下，也能够耐泛黄，不起游离基反应，不发生氧化，因而具有优异的耐候性能。

(4)憎水性：由于防水抗油剂分子链中有机基团在硅氧的侧基排列，其与水的接触角可与石蜡相媲美，因此具有优良的憎水性能。

(5)耐化学试剂性：固化后的膜，具有良好的耐燃料油性能，对许多化学药品有很强的抵抗能力，可耐H²SO⁴、HNO³、HCI等强酸，对氯气和弱碱有良好的抵抗能力。

将防水抗油剂喷洒在沥青混凝土上面层时。由于其优异的渗透性，可以渗透进入沥青面层内部，固化后将内部的空隙尤其是微细空隙堵住，从而形成一道密实的防水层。由于路面空隙被堵住，因此，可以减少外界水分、空气等因素对沥青路面的路用性能的影响，提高路面的耐久性、抗水损害性、疲劳特性。其在沥青路面的主要功能如下：

(1)防渗水：防止水渗透到沥青层内，而且在多次结冰解冻后仍有防水作用，从而提高了路面的水稳定性。

(2)抗老化：有效阻碍紫外线对沥青层的辐射，避免氧气对沥青层的氧化，因此对路面老化具有延缓作用。

(3)抗油污：可有效地防止汽油等油类对沥青路面的侵蚀，延长路面的使用寿命。减少沥青路面的养护。

2施工前准备

2.1路况调查

正式施工前，必须对施工路段的所有病害进行一次细致的调查，对未处理到位的病害要重新处置，不留施工质量隐患。根据不同的路面情况，对路面的渗水系数、路面摩擦系数和构造深度进行检测，平均2点／200m，为下一步的施工作好数据准备工作，同时也可进行施工前后的数据对比，以反映施工效果。

2.2设备选择

因试验段工程量较小。总面积约3000m²，故采用半机械撒布，使用机动撒布车、喷雾器、路面清洁设备等。

2.3材料准备

防水抗油剂、橡胶粉。

3施工流程及工艺控制

(1)在清洁路面后及时对路面喷涂防水抗油剂，每平方米用量控制在350g～450g之间。

(2)喷涂时，要求均匀。无断头，无漏点，来回喷涂两遍，对已修补的特殊部位要增加喷涂量。为提高路面抗滑性能，第一次沿行车方向喷涂防水抗油剂每平方200g～250g；并在凝固前即喷洒橡胶粉粒，撒布量约10g／m²；30min～1h后在进行第二次喷涂防水抗油剂100g／m²～150g／m²封水，并将抗滑材料粘附牢固，以防散失。

(3)试验段在7月初进行，气温较高，根据路面状况，施工完毕2h后即已干燥固化，恢复了道路正常行车。

(4)为使防水抗油剂有充分的时间凝固，两次喷洒之间时间间隔为1h～6h，这主要取决于环境温度，温度较低时可适当延长时间。

4注意事项

(1)在施工喷洒过程中，整个路幅大面积喷洒时可采用乳化沥青喷洒车，局部小面积喷洒时可采用人工农用喷雾器。喷洒后的养护至关重要，应避免雨淋，养护时间其主要取决于环境温度，温度较低时可适度延长时间。

(2)施工时实行交通管制，应注意必须保持路面干净，喷涂时，施工人员要面向喷雾方向，倒退或侧身行走；防水抗油剂遇水会产生絮凝，喷洒之前确保路面干燥；当地表温度低于5℃时，不宜施工；雨天禁止施工。

(3)施工结束待防水抗油剂完全固化后开放交通。(1h～2h)

表2为施工前后试验段的构造深度、湿摩擦系数、渗水系数的参数对比。由表2可见，采用防水抗油剂施工后。对原路面构造深度影响较小。摩擦系数基本没有改变，路面的防水能力有较大改善。

5结论

从试验段的施工及应用效果可看出该材料施工工艺简单，容易控制。可采用人工雾化，工程量大时，也可采用机械撒布。防水抗油剂无色透明，对沥青路面不起着色作用，不会改变沥青路面颜色，因此不影响司机的视觉效果。

常态下防水抗油剂与沥青的粘附等级为一级，两者具有良好的黏附性；在合适的用量下，防水抗油剂可以使沥青路面的滲水系数降为零，起到很好的防水效果；防水抗油剂具有良好的渗透性，其在沥青混凝土中的渗透速率为水的3.5倍，能够渗透到水分所不能及的空隙中。

经试验段施工检验表明：防水抗油剂喷洒在沥青路面表面后可迅速渗透到沥青路面内部，溶剂挥发后在沥青内部形成无色的有机薄膜，堵住连通的孔隙，防止水分渗入沥青路面内部而实现抗水损害的要求。

常用金属材料特性及应用 第4篇

材料名称及牌号

特性

应用

1

优质碳素结构钢

08F

强度、硬度很低而冷变形塑性很高，生产成本低，深冲压、深拉延的冷加工性和焊接性能很好、但成分偏析倾向较大，时效敏感性强，

常用于生产薄板、钢带、冷拉钢丝，适于制造深冲击、深拉伸等零件，如汽车车身、发动机罩、翼板、盖罩件、各种贮存器具、搪瓷设备等不承受载荷的零件;也用作心部强度要求不高的渗碳、碳氮共渗零件，如套筒、靠模、挡块、支架等。

08

强度和硬度均很低，韧性和塑性很好，深冲压等变形冷加工性能良好，焊接性良好，淬硬性和淬透性极低，是一种塑性很好的冷冲压钢。

供汽车、拖拉机制造中用以制造只要求容易加工成形而不求强度的深冲压或深拉延的覆盖件和焊接构件，也可用于制作心部强度不高而表面硬化的渗碳或碳氮共渗零件，如离合器盘、齿轮等。

08Al

特性和用途与08钢相似，但其塑性和韧性优于08钢。

10

强度不高，但韧性和塑性很好，焊接性能优良，无回火脆性，焊接性好，在冷状态下，易于挤压成形和压模成形，强度低，在热处理或冷拉处理后切削性能提高，淬透性和淬硬性差。

可以用弯曲、冷冲、热压及焊接等多种方法，制作各种负荷小，要求高韧性的零件，如钢管垫片、摩擦片、汽车车身、容器、防护罩、深冲器具、轴承安全架、冷镦螺栓螺母、较小负荷的焊接件。还可制作渗碳件，如齿轮、链滚、套筒、链轮等。

20

焊接性优良，热处理可得到良好的切削加工性，无回火脆性，其强度稍高于15钢。

在汽车、拖拉机及一般机器制造业中，多用于制作不太重要的中、小型渗碳、碳氮共渗件。如汽车手制动蹄片、杠杆轴、变速箱变速叉、传动从动齿轮、气阀挺杆及拖拉机上的凸轮轴、悬挂平衡器轴等。

35

具有良好的塑性及一定的强度，切削性良好，适于冷拉、冷镦及冷冲压等冷作加工，焊接性不理想，通常不用于制作焊接件。

常用金属材料特性及应用 第5篇

材料名称

及牌号

特性

应用

9

球墨铸铁

QT500-7

(基体组织为珠光体+铁素体<80%～50%)

具有中等强度与塑性，切削性尚好。

内燃机的机油泵齿轮，汽轮机中温气缸隔板、水轮机的阀门体，铁路机车车辆轴瓦，机器座架、传动轴、链轮、飞轮、电动机架，千斤顶座等。

QT600-3

(基体组织为铁素体+珠光体<80%～50%)

具有中高强度、低塑性，耐磨性较好。

内燃机：柴油机和汽油机的曲轴、部分轻型柴油机和汽油机的凸轮轴、气缸套、连杆、进排气门座。

农机具：脚踏脱粒机齿条、轻负荷齿轮、畜力犁铧。

通用机械：空调机、气压机、冷冻机、制氧机及泵的曲轴、缸体、缸套。

QT700-2

QT800-2

(基体组织为珠光体或回火索氏体)。

有较高的强度、耐磨性、低韧性(或低塑性)。

QT900-2

(基体组织为下贝氏体或回火马氏体、回火托氏体)

有高的强度、耐磨性、较高的弯曲疲劳强度、接触疲劳强度和一定的韧性。

农机具：犁铧、耙片、低速农用轴承套圈。

汽车：曲线齿锥齿轮、转向节、传动轴。

拖拉机：减速齿轮。

内燃机：凸轮轴、曲轴。

10

灰铸铁件

HT150

(铁素体珠光体灰铸铁件)

中等强度铸件，基体组织为珠光体+铁素体(20%)。

铸造性能好，工艺简单;铸造应力小，不用人工时效;有一定的机械强度及良好的减振性。

工作条件为：

① 承受中等应力的零件

(弯曲应力小于9.81 MPa)。

②摩擦面间的单位面积

压力小于0.49 MPa下受磨损的零件。

③在弱腐蚀介质中工作的

零件。

①一般机械制造中的铸件，如：支柱、

底座、罩壳、齿轮箱、刀架、刀架座、普通机床身及其形状复杂、对强度要求不高、不容许有甚大变形又不能进行人工时效处理的零件。

② 滑板、工作台等与较高强度铸铁床身

(如HT200)相摩擦的零件。

③ 薄壁(质量不大)零件，工作压力不

大的管子配件以及壁厚≤30 mm的耐磨轴套等。

④ 在纯碱或染料介质中工作的化工零件。

常用金属材料特性及应用 第6篇

材料名称

及牌号

特性

应用

10

灰铸铁件

HT200

HT250

(珠光体灰铸铁件)

较高强度铸件，基体组织为珠光体。

强度、耐磨性、耐热性均较好，减振性也良好;铸造性能较好，需进行人工时效处理。

工作条件为：

①承受较大应力的零件(弯曲应力小于29.40 MPa)。

②摩擦面间的单位面积

压力大于0.49 MPa。

③要求一定的气密性或耐弱腐蚀性介质。

应用举例：

① 一般机械制造中较为重要的铸件，如：气缸、齿轮、机座、金属切削机床床身及床面等。

②汽车、拖拉机的气缸体、气缸盖、活塞、刹车轮、联轴器盘以及汽油机和柴油机的活塞环。

③具有测量平面的检验工件，如：划线平板、V形铁、平尺、水平仪框架等。

④承受7.85 MPa以下中等压力的油缸、泵体、阀体以及要求有一定耐腐蚀能力的泵壳、容器。

⑤圆周速度大于12 m/s～20 m/s的带轮以及其他符合所列条件的零件。

⑥需经表面淬火的零件。

HT300

HT350

(孕育铸铁件)

高强度、高耐磨性铸件、基体组织为100%珠光体，属于需要采用孕育处理的铸件。

强度高，耐磨性好;白口倾向大，铸造性能差，需进行人工时效处理。

工作条件为：

①承受高弯曲应力 (弯曲应力小于49 MPa)及抗拉应力。

②摩擦面间的单位面积压力大于等于1.96 MPa。

③要求保持高度气密性。

①机械制造中重要的铸件，如：床身

导轨，车床、冲床、剪床和其他重型机械等受力较大的床身、机座、主轴箱、卡盘、齿轮、凸轮、衬套;大型发动机的曲轴、气缸体、缸套、缸盖等。

②高压的油缸、水缸、泵体、阀体。

③镦锻和热锻锻模、冷冲模等。

④需经表面淬火的零件。

⑤圆周速度大于20 m/s～25 m/s的皮带轮以及其他符合所列条件的零件。

11

可锻铸铁

黑心可锻铸铁

KTH350-10

KTH370-12

有较高的韧性和强度，用于承受较高的冲击、振动及扭转负荷下工作的零件。

用于制作汽车、拖拉机上的前后轮壳、差速器壳、转向节壳，农机上的犁刀、犁柱，船用电机壳等。

珠光体可锻铸铁KTZ450-06KTZ550-04KTZ650-02KTZ700-02韧性较低，但强度大、硬度高、耐磨性好，且可加工性良好;可代替低碳、中碳、低合金钢及有色合金制造承受较高的动、静载荷，在磨损条件下工作并要求有一定韧性的重要工作零件。可用于制造曲轴、连杆、齿轮、摇臂、凸轮轴、万向接头、活塞环、轴套、犁刀、耙片等。表B1(完)常用黑色金属材料特性及应用

序号

材料名称及牌号特性应用12一般工程用铸造碳钢件ZG270-500中碳铸钢，有一定的韧性及塑性，强度和硬度较高，切削性良好，焊接性尚可，铸造性能比低碳钢好。用于制作飞轮、车辆车钩、水压机工作缸、机架、蒸气锤气缸、轴承座、连杆、箱体、曲拐等。ZG310-570用于制作重负荷零件，如联轴器、大齿轮、缸体、气缸、机架、制动轮、轴及辊子。ZG340-640高碳铸钢，具有高强度、高硬度及高耐磨性，塑性、韧性低，铸造、焊接性均差，裂纹敏感性较大。用于起重运输机齿轮、联轴器、齿轮、车轮、阀轮，叉头。表B2常用有色金属材料特性及应用

序号

材料名称及牌号特性应用1加工铜T1有良好的导电、导热、耐蚀和加工性能，可以焊接和钎焊，易引起“氢病”。用作导电、导热、耐蚀器材。用于制造电线、电缆、导电螺钉、爆破 、化工用蒸发器、贮藏器及各种管道等。T1产品种类有板、带、箔。T2产品种类有板、带、箔、管、棒、线。T2T3有较好的导电、导热、耐蚀和加工性能，可以焊接和钎焊，极易引起“氢病”。用作一般铜材，如：电气开关、垫圈、垫片、铆钉、管嘴、油管及其他管道等。T3产品种类有板、带、箔、管、棒、线。TU1、TU2纯度高，导电、导热性极好，无“氢病”或极少“氢病”;加工性能和焊接、耐蚀、耐寒性均好。主要用作电真空仪器仪表器件。TU1、TU2产品种类有板、带、管、棒、线。TP1TP2焊接性能和冷弯性能好，一般无“氢病”倾向，可在还原性气氛中加工使用。但不宜在氧化性气氛中加工使用。TP1的残留磷量比TP2少，故其导电、导热性较TP2高。用作汽油或气体输送管、排水管、冷凝管、蒸发器等。TP1产品种类有板、带、管。TP2产品种类有板、带、管、棒、线。H62、H63有良好的力学性能，热态下塑性良好，冷态下塑性也可以，可切削性好，易钎焊和焊接，耐蚀，但易产生腐蚀破裂，价格便宜，应用广泛。主要用于各种深引伸和弯折制造的受力零件，如销钉、铆钉、垫圈、螺帽、导管、气压表弹簧、筛网、散热器零件等。表B2(续)常用有色金属材料特性及应用

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材料名称及牌号特性应用1加工铜H65性能介于H68和H62之间，有较高的强度和塑性，能良好地承受冷、热压力加工，有腐蚀破裂倾向。用于制作小五金、日用品、中弹簧、螺钉、铆钉和机器零件H68有极为良好的塑性(是黄铜中最佳者)和较高的强度，切削加工性能好，易焊接，对一般腐蚀非常安定，但易产生腐蚀开裂。用于复杂的冷冲压件和深冲件，如散热器外壳、导管、波纹管、弹壳、垫片、等。HPb59-1应用较广的铅黄铜，它的特点是切削性好，有良好的力学性能，能承受冷、热压力加工，易钎焊和焊接，对一般腐蚀有良好的稳定性，但有腐蚀破裂倾向。适用于以热冲压和切削加工制作的各种结构零件，如螺钉、垫圈、垫片、衬套、螺母、喷嘴等。2铸造铜合金ZCuSn5Pb5Zn5耐磨性和耐蚀性好，易加工，铸造性能和气密性较好。适用于在较高负荷、中等滑动速度下工作的耐磨、耐蚀零件。如轴瓦、衬套、缸套、活塞、离合器、泵件压盖、蜗轮等。3变型铝及铝合金1060、1050A这是一组工业纯铝。具有高的可塑性、耐蚀性、导电性和导热性，但强度低，热处理不能强化，可切削性不好;可气焊、原子氢焊和电阻焊，易承受各种压力加工和引伸、弯曲。用于不承受载荷，但要求具有某种特性——如高的可塑性、良好的焊接性、高的耐蚀性或高的导电、导热性的结构元件。1060、1050A产品种类有板、箔、管、线。1035、8A06产品种类有板、型、箔、管、棒、线。1035、8A063A21为Al—Mn系合金，是应用最广的一种防锈铝，这种合金的强度不高(仅稍高于工业纯铝)，不能热处理强化，故常采用冷加工方法来提高它的力学性能;在退火状态下有高的塑性，在半冷作硬化时塑性尚好，冷作硬化时塑性低，耐蚀性好，焊接性良好，切削性能不良。用于要求高的可塑性和良好的焊接性，在液体或气体介质中工作的低载荷零件，如油箱、汽油或润滑油导管、各种液体容器和其他用深拉制作的小负荷零件;线材用作铆钉。3A21产品种类有板、型、箔、管、棒、线。表B2 (续) 常用有色金属材料特性及应用

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材料名称及牌号特性应用4铸造铝合金ZL101系铝硅镁系列三元合金。适用于铸造形状复杂、承受中等负荷的零件，也可用于要求高的气密性、耐蚀性和焊接性能良好的零件，但工作温度不得超过200℃。用于水泵及传动装置壳体、水冷发动机气缸体、抽水机壳体、仪表外壳、汽化器等。ZL101A成分、性能和ZL101基本相同，但其杂质含量低，且加入少量Ti以细化晶粒，故其力学性能比ZL101有较大程度的提高。应用同ZL101，主要用于铸造高强度铝合金铸件。ZL102系铝硅二元合金。常在铸态或退火状态下使用，适用于铸造形状复杂、承受较低载荷的薄壁铸件，以及要求耐腐蚀和气密性高、工作温度≤200℃的零件。用于制作仪表壳体、机器罩、盖子、船舶零件等。ZL104系铝硅镁锰系列四元合金。适用于铸造形状复杂、薄壁、耐腐蚀和承受较高静载荷和冲击载荷的大型铸件，但不宜用于工作温度超过200℃的场所。用于制作水冷式发动机的曲轴箱、滑块和气缸盖、气缸体以及其它重要零件。ZL106系铝硅铜镁系列四元合金。适用于铸造形状复杂、承受高负荷的零件，也可用于要求气密性高或工作温度在225℃以下的零件。用于制作泵体、水冷发动机气缸头等。ZL107系铝硅铜三元合金。用于铸造形状复杂、壁厚不均、承受较高负荷的零件。机架、柴油发动机的附件、汽化器零件、电气设备外壳等。表B2(完)常用有色金属材料特性及应用

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