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第1篇 机电工程技术
第1章 机电工程常用材料与设备
1.1 机电工程常用材料
P1～12 1.1 机电工程常用材料
1. 黑色金属材料的分类及应用
黑色金属主要包括：纯铁、铸铁、碳素钢和合金钢等。广义的黑色金属还包括：铬、
锰及其他合金。
1）铸铁
铸铁的含碳量大于2.11%（钢的含碳量小于2.11%）。铸铁还含有较多的Si、Mn和其他
一些杂质元素。（修改）
（1）根据铸铁中断口形式不同的分类（修改）
① 白口铸铁。其断口呈银白色；白口铸铁的质地很硬，不容易切削，不易进行机械加
工，主要用作炼钢原料和生产可锻铸铁的毛坯。
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② 灰口铸铁。其断口呈暗灰色；是应用最广的铸铁。
③ 麻口铸铁。断口呈黑白相间的麻点；因具有较大硬脆性，故工业上应用很少。
2）碳素钢
碳素钢（碳钢），碳的质量分数在0.0218%～2.11%之间的铁碳合金。碳素钢通常轧制
成一般工程构件、机械零件和工具等。工程用铸造碳钢用于各种铸钢件。（新增）
（1）碳素结构钢。含碳量一般为0.05%～0.70%。可分为普通碳素结构钢和优质碳素
结构钢两类。优质碳素钢与普通碳素结构钢相比，硫、磷及其他非金属夹杂物的含量较
低。主要用于铁道、桥梁、各类建筑工程，制造承受静载荷的各种金属构件及不重要、不
需要热处理的机械零件和一般焊接件。
碳素结构钢
（2）碳素工具钢。用于制作刃具、模具和量具的碳素钢。易切削结构钢在钢中加入一
些使钢变脆的元素，使钢切削时切削易脆断成碎屑，从而有利于提高切削速度和延长刀具
寿命；用于制造螺栓、螺母、销钉、轴、管接头等。（修改）
4）低合金钢
（1）低合金高强度结构钢。是在含碳量≤0.20%的碳素结构钢基础上，加入少量的合
金元素（含量＜5%），韧性高于碳素结构钢，具有良好的焊接性能、良好的加工性能和耐腐
性能性。低合金钢多轧制成板材、型材、无缝钢管等。
（2）低合金耐热钢。含有一种或几种合金元素，一般钢中所含合金元素的总量不超过
5%，含碳量不超过0.20%。（修改）
低合金钢类
2. 有色金属材料的分类及应用【22年多选、24年单选】
1）有色金属及有色合金（修改）
（1）有色金属。是铁、锰、铬以外的所有金属的统称。有色金属可分为重金属、轻金
属、贵金属及稀有金属。
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有色金属
① 轻金属密度小于4500kg/m3，如铝、镁、钾、钠、钙等。
② 重金属密度大于4500kg/m3，如铜、镍、铅、锌、锡、锑、汞等。
③ 贵金属价格比较昂贵，地壳中含量低，提纯困难，化学性质稳定，如金、银、铂
等。
【22年多选题】有色金属中，属于轻金属的是（ ）。
A. 镍合金
B. 钛合金
C. 铝合金
D. 镁合金
E. 铬合金
【答案】BCD
【24年单选题】下列合金中，不属于有色合金的是（ ）。
A. 钛合金
B. 钼合金
C. 铬合金
D. 锆合金
【答案】C
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2）铝及铝合金
（1）铝。是一种银白色的轻金属，20℃时的密度为2.698g/cm3，铝的熔点为
660.24℃，铝的化学性能十分活泼，塑性好，强度低，适用于冷加工成型。（新增）
（1）铝合金。以铝为基添加一定量其他合金元素的合金，是轻金属材料之一。
铝合金窗
（2）铝合金。是添加一定量的其他合金元素的合金，是轻金属材料。铝合金具有铝的
一般特性，还具有合金的具体特性。铝合金的密度为2.63～2.85g/cm3，有较高的强度（σ
b为110～650MPa），比强度接近高合金钢，比刚度超过钢，有良好的铸造性能和塑性加工
性能，良好的导电、导热性能，良好的耐蚀性和可焊性，可作结构材料使用，在航天、航
空、交通运输、建筑、机电中有着广泛的应用。
铝合金窗
3）铜及铜合金
（1）铜（纯铜）。外观呈现玫瑰红色，有光泽，有延展性的金属，表面氧化时呈现紫
红色，所以也称为紫铜，其密度为8.89g/cm3（20℃），熔点为1083℃，具有良好的导电
性、导热性等，可以进行各种冷、热加工。铜包括高纯铜、韧铜、脱氧铜、无氧铜等。（新
增）
（2）铜合金。按材料形成可分为铸造铜合金和变形铜合金。铜合金既可以用于铸造，
又可以用于变形加工。
① 黄铜。是由铜和锌所组成的合金。铜锌二元合金组成的黄铜称作普通黄铜（简单黄
铜）。
② 白铜。是添加镍为主要元素的铜合金。铜镍二元合金称普通白铜；
③ 青铜。是以锡为主要添加元素的铜合金。
4）钛及钛合金（新增）
（1）钛。是一种银白色的金属，其特征为重量轻、强度高、具金属光泽，耐湿氯气腐
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蚀。钛的密度为4.54g/cm³，比钢轻43%，高于铝，但低于钢、铜和镍，其比强度在金属中
排名第一。杂质含量对钛的性能有很大影响，少量杂质可以显著提高钛的强度，因此，工
业纯钛的强度较高，接近高强度铝合金的水平。
（2）钛合金。是钛与其他金属制成的合金。钛合金的密度通常约为4.51g/cm³，为钢
密度的60% 。钛合金具有密度低、比强度大、耐腐蚀性能好、使用性能好等优点，是理想
的航天工程结构材料。主要用于制造工作温度低于350℃的石化换热器、反应器、船舶部
件、飞机蒙皮等。
5）锌及锌合金
（1）锌的特性
（1）锌。具有良好的压延性、耐磨性、抗腐蚀性、铸造性，且有很好的常温机械性，
能与多种金属制成性能优良的合金。主要以镀锌、锌基合金、氧化锌的形式应用于建筑、
轻工、机械等行业。
3. 常用金属复合材料的分类及应用【19年单选】
金属复合材料是由二种及以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法组成的新材
料。
1）金属基复合材料的分类及应用（修改）
（1）金属基复合材料。按用途可分为结构复合材料与功能复合材料；按增强材料形态
可分为纤维增强、颗粒增强和晶须增强金属基复合材料；按金属基体可分为铝基、钛基、
镍基、镁基、耐热金属基等复合材料，用于航天、航空、电子、汽车等工业中；按增强材
料可分为玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、石棉纤维、金属丝等。
（2）金属基复合材料具有高比强度、高比模量、尺寸稳定性、耐热性等主要性能特
点。用于制造各种航天、航空、汽车、电子等高性能结构件。
【多选】金属基复合材料的主要性能特点包括（ ）。
A. 耐腐性
B. 耐热性
C. 高比模量
D. 高比强度
E. 尺寸稳定性
【答案】BCDE
3. 常用金属复合材料的分类及应用
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2）金属层状复合材料的分类及应用
（1）金属层状复合材料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，适合一些特殊工作环境。包括钛钢、铝钢、铜钢、钛不锈
钢、镍不锈钢等复合材料。
（2）金属层状复合材料可根据需要，制造不同材质的复合材料，具有耐腐蚀、耐高
温、耐磨损、导热导电性好、阻尼减振、电磁屏蔽，且制造成本低等特点。用于石油化
工、航天、食品、医药、电力、机械等行业。如压力容器、储罐、航天和航空零部件等。
铜钢
3）金属与非金属复合材料的特点及应用
（1）钢塑复合管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
混生细菌、内壁光滑、不积垢、水阻小、施工方便、成本低等优点。广泛应用于石油、化
工、建筑、通信、电力和地下输气管道等领域。
钢塑复合管
（2）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
好、重量轻、寿命长、施工方便、成本低等优点。广泛应用于建筑、工业等机电工程中。
【19年单选】下列管材中，属于金属层状复合材料的是（ ）。
A. 镍基合金钢管（金属基复合材料）
B. 衬不锈钢复合钢管
C. 钢塑复合钢管（金属和非金属复合材料）
D. 衬聚四氟乙烯钢管（金属和非金属复合材料）
【答案】B
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1.1.2 非金属材料的分类及应用
3. 非金属板材和管材的分类及应用
1）非金属板材的分类及应用
（1）酚醛复合板材。适用于制作低、中压空调系统及潮湿环境的风管，但对高压及洁
净空调、酸碱性环境和防排烟系统不适用。
（2）聚氨酯复合板材。适用于制作低、中、高压洁净空调系统及潮湿环境的风管，但
对酸碱性环境和防排烟系统不适用。
（3）玻璃纤维复合板材。适用于制作中压以下的空调系统风管，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）硬聚氯乙烯板材。适用于制作洁净室含酸碱的排风系统风管。
【补充】非金属板材一般有酚醛复合板材、聚氨酯复合板材、玻璃纤维复合板材、无
机玻璃钢板材、硬聚氯乙烯板材等。
风管类型 适用于 不适用于
中、低压空调系统 高压及洁净空调、酸碱性环境和
酚醛复合板材
及潮湿环境 防排烟系统
低、中、高压洁净空调系统
聚氨酯复合板材 酸碱性环境和防排烟系统
及潮湿环境
洁净空调、酸碱性环境和防排烟
玻璃纤维复合板材 中压以下的空调系统 系统以及相对湿度90%以上的系
统
洁净室含酸碱
硬聚氯乙烯板材
的排风系统
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【补充】玻璃纤维复合板材，无机玻璃钢板材和玻璃钢的区别。
玻璃纤维能够纺织成玻璃丝布，玻璃丝布涂抹环氧树脂固化后就是玻璃钢，这是不同
阶段的产品。
玻璃纤维是原料，玻璃钢是制成品。
【21年多选题】下列风管中，不适用于酸碱环境空调系统的有（ ）。
A. 酚醛复合风管
B. 聚氨酯复合风管
C. 镀锌钢板风管
D. 硬聚氯乙烯风管
E. 玻璃纤维复合风管
【答案】ABCE
1.1.3 电气材料的分类及应用
1. 导线的分类及应用
2）绝缘导线（新增、修改）
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绝缘导线按绝缘层材料来分有聚氯乙烯绝缘导线、橡胶绝缘导线等。在建筑工程中多
采用聚氯乙烯绝缘铜导线。绝缘导线的线芯材料有铜芯和铝芯（很少采用），机电工程常用
的导线截面有1.5、2.5、4、……240mm2等。
绝缘导线
（X：橡胶；V：聚氯乙烯；B：扁形固定；R：软线）
型号 名称 用途
BX（BLX） 橡胶铜（铝）芯线 适用交流500V及以下，直流1000V
BXR 橡胶铜芯软线 及以下的电气设备和照明设备之用
BV（BLV） 聚氯乙烯铜（铝）芯线
BVR 聚氯乙烯铜芯软线 适用于各种设备、动力、照明的线
BVV 路固定敷设
聚氯乙烯绝缘及护套铜（铝）芯线
（BLVV）
RVB 聚氯乙烯平行铜芯软线
适用于各种交直流电器、电工仪
RVS 聚氯乙烯绞型铜芯软线
器、小型电动工具、家用电器装置
RV 聚氯乙烯铜芯软线
的连接
RVV 聚氯乙烯绝缘及护套铜芯软线
2. 电缆的分类及应用
按绝缘材料分有纸绝缘电缆、橡胶绝缘电缆、塑料绝缘电缆等；
1）电力电缆
电力电缆是用以传输和分配电能的产品。主要用在输变电线路中，工作电流在几十安
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至几千安，额定电压在220V～500kV及以上。
电力电缆
（1）塑料绝缘电力电缆
塑料绝缘电力电缆中，应用最广泛的是交联聚乙烯绝缘电力电缆。
（2）阻燃电缆
阻燃电缆是指残焰或残灼在限定时间内能自行熄灭的电缆。
阻燃电缆
根据电缆阻燃材料的不同，阻燃电缆分为含卤阻燃电缆及无卤低烟阻燃电缆。
【补充】含卤阻燃电缆：它的绝缘层、护套、外护层以及辅助材料（包带及填充）全
部或部分采用含卤的聚乙烯（PVC）阻燃材料，因而具有良好的阻燃特性。但是电缆燃烧时
会释放大量的浓烟和卤酸气体，容易导致导致严重的“二次危害”。
【补充】无卤低烟阻燃电缆与含卤阻燃电缆相比，有低腐蚀、低烟的优点，但电性能
及机械性能明显降低，在进行电缆敷设时，无卤低烟阻燃电缆应比含卤阻燃电缆有更大的
弯曲半径。
无卤低烟的聚烯烃材料主要采用氢氧化物作为阻燃剂，氢氧化物又称为碱，其特性是
容易吸收空气中的水分（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。【20年单选】
【20年单选】无卤低烟阻燃电缆在消防灭火时的缺点是（ ）。
A. 发出有毒烟雾
B. 产生烟尘较多
C. 腐蚀性能较高
D. 绝缘电阻下降
【答案】D
【解析】灭火时洒的水会导致阻燃材料吸收水分潮解。
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（3）耐火电缆
耐火电缆是指在火焰燃烧情况下能够保持一定时间安全运行的电缆。分为A、B两种类
别，A类是在火焰温度950～1000℃时，能持续供电时间90min；B类是在火焰温度750～
800℃时，能持续供电时间90min。耐火电缆广泛应用于高层建筑、地铁、地下商场、大型
电站及重要的工矿企业等有关的场所。
当耐火电缆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
所时，应首先选用A类耐火电缆。除上述情况外且电缆配置数量少时，可采用B类耐火电
缆。耐火电缆大多用作应急电源的供电回路，要求火灾时正常工作。耐火电缆不能当作耐
高温电缆使用。
3. 母线槽的分类及应用
1）母线槽的分类
（1）空气型母线槽（新增）
母线之间接头用铜片软接过渡，接头之间体积过大，占用了一定空间，应用较少。空
气型母线槽不能用于垂直安装，因存在烟囱效应。
（2）紧密型母线槽（修改）
紧密型母线槽具有体积小、结构紧凑、运行可靠、传输电流大、便于分接馈电、维护
方便等优点，可用于树干式供电系统，在高层建筑中得到广泛应用。母线的相间气隙小，
母线通过大电流时，产生较大的电动力，使磁振荡频率形成叠加状态，可能产生较大的噪
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声。紧密型母线槽防潮性能较差，在施工时容易受潮，造成相间绝缘电阻下降。
紧密型母线槽
（3）高强度母线槽（修改）
高强度母线槽外壳做成瓦沟形式，使母线槽机械强度增加，解决了大跨度安装无法支
撑吊装的问题。母线线间有一定的空隙，使导线的温升下降，提高了过载能力，减少了磁
振荡噪声，但它产生的杂散电流及感抗要比紧密式母线槽大得多，相对紧密式母线槽，其
防潮和散热功能有明显的提高。
高强度母线槽
（4）耐火型母线槽
耐火型母线槽外壳防火材料的耐高温应不低于1100℃的；隔热层绝缘材料的耐高温应
不低于300℃；耐火时间有60min、90min、120min、180min，满负荷运行可达8h以上。耐
火型母线槽除应通过CCC认证外，还应有国家认可的检测机构出具的型式检验报告。
【补充】CCC认证即是“中国强制认证”，其英文名称为“China Compulsory
Certification”，缩写为CCC 。
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耐火型母线槽
2）母线槽应用（修改）
高层建筑的垂直输配电应选用紧密型母线槽，其导体应选用长期工作温度不低于
130℃的阻燃材料包覆。楼层之间应设阻火隔断。应急电源应选用耐火型母线槽。
母线槽容易受潮，对于不同的安装场所，应选用不同外壳防护等级的母线槽。一般室
内正常环境可选用防护等级为IP40的母线槽，消防喷淋区域应选用防护等级为IP54或
IP66的母线槽。母线槽不能直接和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。
【单选】下列关于母线槽选用说法正确的是（ ）。
A. 高层建筑垂直输配电不应选用紧密型母线槽（可选用）
B. 楼层之间架设母线槽应设阻火隔断
C. 消防喷淋区域选用IP40的母线槽（IP54或IP66母线槽）
D. 母线槽直接振动设备（加软接头）
【答案】B
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4. 绝缘材料的分类及应用
3）绝缘气体【17年单选】
常用的气体绝缘材料有空气、氮气、二氧化硫和六氟化硫（SF6）等。在电气设备中除
可作为绝缘材料外，还具有灭弧、冷却和保护等作用。SF6是一种无色、无味、不燃不
爆、无毒且化学性质稳定的气体。分子中含有电负性很强的氟原子，具有良好的绝缘性能
和灭弧性能。在均匀电场中，其击穿强度约为空气的3倍，在0.3～0.4MPa下，其击穿强
度等于或优于变压器油。广泛用于全封闭组合电器、断路器、气体绝缘变压器等的绝缘。
【17年单选】SF 断路器的灭弧介质和绝缘介质分别是（ ）。
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A. 气体和液体
B. 气体和气体
C. 液体和液体
D. 液体和真空
【答案】B
4. 绝缘材料的分类及应用
4）绝缘油
在电气设备中，通过绝缘油的浸渍和填充，消除了空气和间隙，提高了绝缘介质的击
穿强度，并改善了设备的散热条件。常用的有变压器油、断路器油、电容器油、电缆油
等。
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变压器附件主要包括：油箱、储油罐、安全管道、气体继电器、分接开关、信号式温
度计、吸湿器、油标、器身、绝缘套管、放油阀门。
P1～12 本章小结
选择题部分：18年考查铜合金，17年考查绝缘材料 SF，16年、21年考查风管材
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料，19年考查金属层状复合材料，20年考查阻燃电缆，22、24年考查有色金属材料的类
型，23年考查黑色金属材料类型；
案例题部分：14年考查低合金结构钢的性能，20年考查有色金属材料；
章节排序：金属材料、非金属材料、电气材料；
重要知识点：黑色金属材料、非金属板材、电缆；
母线槽和电气工程、建筑电气章节结合可考实操；
阀门和工业管道阀门和建筑管道阀门结合可考案例；
本章考查难度不大，复习选择题为主。
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