金属材料的物理、化学性能
1 金属材料的主要性能解析
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ak不能直接用于强度方面计算，但可作为鉴
影响ak因素:材料的化学成分、显微组织、试 样的表面质量、热处理工艺以及试验温度等。
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动画 冲击试验
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Titanic沉没原因
——含硫高的钢板， 韧性很差，特别是在低温 呈脆性。所以，冲击试样 是典型的脆性断口。近代 船用钢板的冲击试样则具 有相当好的韧性。
一、金属材料的主要性能
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1
金属材料具有许多的可贵的性能，一般分为两大类：
使用性能
力学性能 物理性能 化学性能
工程材料的性能
铸造性能 可锻性能 工艺性能 可焊性能 切削加工性能 热处理性工艺性
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金属材料的主要性能
1.使用性能 ――反映金属材料在使用过程中所表现出的特性。
包括： 力学性能： （强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等） 物理性能： （密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性、 磁性等） 化学性能： （抗大气、海水及其它介质腐蚀、抗高温氧化等
2. 工艺性能 ――反映金属材料在加工制造过程中所表现出来的特性。
包括：铸造特性、压力加工特性、焊接特性、热处理特性、切削加工 特性等。 在选择和应用金属材料时，一般无特殊要求时，首先考虑金属材料的 使用性能，而在使用性能中，又主要以力学性能（机械性能）为主，因 此作为本章讨论的重点。
Titanic
一项新的科学研究回答了80年未解之谜
Titanic 号钢板（左图）和近代船用钢板（右图）的冲击试验结果
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金属材料的主要性能—疲劳强度
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4、疲劳强度σr，N（交变载荷）
定义： 表示材料经无数次交变载荷作用而不致引起断裂的最大应力值。 承受载荷的大小和方同随时间作周期性变化，交变应力作用下，往往 在远小于强度极限，甚至小于屈服极限的应力下发生断裂。 钢材的循环次数一般取 N = 107;有色金属的循环次数一般取 N = 108 钢材的疲劳强度与抗拉强度之间的关系:σ-1 = (0.45～0.55)σb
金属材料的性能
金属材料的性能金属材料的性能分为使用性能和工艺性能。
●使用性能是指金属材料为保证机械零件或工具正常工作应具备的性能，即在使用过程中所表现出的特性。
金属材料的使用性能包括力学性能、物理性能和化学性能等；●工艺性能是指金属材料在制造机械零件和工具的过程中，适应各种冷加工和热加工的性能。
工艺性能也是金属材料采用某种加工方法制成成品的难易程度，它包括铸造性能、锻一、金属材料的力学性能●金属材料的力学性能是指金属材料在力作用下所显示的与弹性和非弹性反应相关或涉及应力──应变关系的性能，如强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等。
●物体受外力作用后导致物体内部之间相互作用的力，称为内力。
●单位面积上的内力，称为应力σ(N/mm2)。
●应变є是指由外力所引起的物体原始尺寸或形状的相对变化(%)金属材料的力学性能主要有：强度、刚度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。
●金属材料在力的作用下，抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。
●塑性是指金属材料在断裂前发生不可逆永久变形的能力。
金属材料的强度和塑性指标1●拉伸试验是指用静拉伸力对试样进行轴向拉伸，测量拉伸力和相应的伸长，并测其力（1）拉伸试样。
拉伸试样通常采用圆柱形拉伸试样，分为短试样和长试样两种。
长试样L0=10d0；短试样L0=5d0。
a）拉断前 b）拉断后图1-5 圆形拉伸试样（2）试验方法。
2．力伸长曲线●在进行拉伸试验时，拉伸力F和试样伸长量△L之间的关系曲线，称为力伸长曲线。
试样从开始拉伸到断裂要经过弹性变形阶段、屈服阶段、变形强化阶段、缩颈与断裂四个阶段。
图1-7 退火低碳钢力伸长曲线3．金属材料的强度指标主要有:屈服点σs、规定残余伸长应力σ0.2、抗拉强度σb等。
（1）屈服点和规定残余延伸应力。
●屈服点是指试样在拉伸试验过程中力不增加(保持恒定)仍然能继续伸长(变形)时的应力。
屈服点用符号σs表示。
单位为N/mm2或MPa●规定残余延伸应力是指试样卸除拉伸力后，其标距部分的残余伸长与原始标距的百分比达到规定值时的应力，用应力符号σ并加角标“r和规定残余伸长率”表示，如σr0.2表示规定残余伸长率为0.2%（2）抗拉强度。
金属的物理化学性质
金属的物理化学性质金属是一类具有特定物理化学性质的化学元素。
它们在常温下呈固体状态，具有良好的导电性、导热性和延展性。
此外，金属还表现出良好的机械性能和光亮度。
本文将详细讨论金属的物理化学性质，包括导电性、导热性、延展性、机械性能和光亮度。
一、导电性金属的导电性是金属的重要特性之一。
金属中的自由电子能够在金属晶格中自由运动，从而使得金属可以传导电流。
由于自由电子的存在，金属能够迅速传导电能，并且具有低电阻。
这也是为什么大部分电线和电缆都采用金属导体的原因之一。
二、导热性金属的导热性也是其重要的物理性质之一。
金属中的自由电子在受到热能激发后会迅速传播，从而使得金属能够有效传导热能。
因此，金属通常用于制造散热器、锅具等能够快速传热的器件。
此外，金属的导热性还对其在高温高压下的应用具有重要意义。
三、延展性金属的延展性是指金属可以在受力作用下发生塑性变形而不破裂的性质。
由于金属具有较高的结晶点和熔点，其晶格结构比较稳定，使金属离子或原子之间的键更加牢固。
因此，在受力作用下，金属的原子或离子可以相对容易地滑动和重新排列，而不会发生断裂。
这使得金属在制造工业中具有广泛的应用，如铁制品、铝制品等。
四、机械性能金属的机械性能包括刚性、强度和韧性等方面。
金属的晶体结构使其具有较高的刚性，能够抵抗外部的应力和变形。
同时，金属的离子或原子之间的金属键使其具有较高的强度，能够承受外部的拉伸和压缩应力。
此外，金属还具有较高的韧性，即在受力作用下仍可以变形而不断裂。
这些特性使金属成为制造材料中不可或缺的一部分。
五、光亮度金属具有较高的反射强度和独特的光亮度。
金属表面能够反射大部分光线，使其具有较高的反射率。
这也是为什么金属制品通常具有明亮表面的原因之一。
此外，金属还能够通过特定的处理方法，如抛光和电镀，增加其表面的光亮度，使其更具吸引力。
总结：金属的物理化学性质使其在科学研究、制造业和日常生活中具有广泛的应用。
导电性和导热性使金属成为优质的导体材料，广泛应用于电子、电力和通信等领域。
金属材料的性能
2.抗氧化性 金属材料在高温下，抵抗产生氧化皮的能力 。
3.化学稳定性 化学稳定性是金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性的总称。
三1 金属材料的力学性能
1.力学性能:
金属材料在外力作用下所表现出来的性能称为力学性能。
2.载荷：
拉伸过程
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
拉伸试验机
②塑性 δδ
金属材料在静载荷作用下，产生永久变形 而不破坏的能力称为塑性。
常用的塑性指标： 延伸率（δ）和断面收缩率（ψ）。
塑性 ：材料在载荷作用下，产生塑形变形而不被破坏的能力。
1.断后伸长率
断后伸长率是指试样拉断后，标距的伸长量与原标距长
度的百分比，用符号δ表示。
δ=
L1-L0 L0
L0—试样的原始标距（mm）
2.断面收缩率
L1—试样拉断后的标距（mm）
断面收缩率是指试样拉断后，缩颈处横截面积的最大缩
减量与原始横截面积的百分比，用符号ψ表示。
ψ=
S1-S0 S0
S0—试样的原始横截面积（mm2） S1—试样拉断后的横截面积（mm2）
裂纹扩展的基本形式
1943年美国T-2油轮发生
北
断裂
极 星
导
弹
⑤疲劳强度
• 材料在低于s的重复交变应力作用下发生断裂的现象。
材料在规定次数应力循环后仍不发生断裂时的 最大应力称为疲劳极限。用-1表示。
钢铁材料规定次数为107，有色金属合金为108。
疲劳应力示意图
疲劳曲线示意图
疲劳断口
式中：HBS(HBW) ——淬火钢球（硬质合金球）试验的布氏硬度值 Ｆ —— 试验力（N）； d —— 压痕平均直径（mm）； Ｄ —— 淬火钢球（硬质合金球）直径（mm）。
金属的化学性质和物理性质
金属的化学性质和物理性质金属是一类相对较常见的元素，它具有许多独特的化学和物理性质。
在本文中，我们将对金属的这些性质进行一些探讨和讨论，并进一步了解我们周围的世界。
一、金属的物理性质金属的物理性质包括密度、熔点、导电性、热导性、延展性和韧性等。
1. 密度金属的密度一般较高，具体数值因金属的种类不同而有所差异。
其中，铜的密度为8.96克/厘米立方，铁的密度为7.87克/厘米立方等，而同样是金属的碳密度则达到了2.23克/厘米立方。
总体来说，金属的密度比非金属要大得多，这与它们的原子结构有关。
2. 熔点金属的熔点通常很高，这是因为金属中的原子之间存在相对较强的金属键。
铁的熔点约为1538℃，铜则为1083℃，而金的熔点则更高，高达1064℃。
3. 导电性和热导性金属是优秀的导电体和热导体，这是因为它们的内部结构具有自由电子。
能够移动的自由电子可以在金属中自由流动，并且在电势差或温度梯度作用下，它们能够带动周围的离子发生运动。
这也是为什么金属制品比非金属制品更适合用作电线、电气设备和加热器等的原因。
4. 延展性和韧性大多数金属都具有出色的延展性和韧性。
它们能够被拉成长丝，压成薄片或弯曲而不会断裂或破碎。
这与金属中的原子的排列方式和结构有关。
二、金属的化学性质金属的化学性质也体现了本质上的一些特点，我们将以金属的腐蚀和氧化为例来探讨这些特点。
1. 腐蚀金属可以被氧气、水、酸和其他化学物质腐蚀，因为它们的表面容易被氧化或形成一层化学物质。
这点在日常生活中也有很多实例，比如生锈的铁器物、被腐蚀的铜器、年代久远的古币等等。
要避免这种情况，我们可以使用金属的保护措施，如电镀、镀金、涂漆等。
2. 氧化金属在遇到氧气时会发生氧化反应。
在这个过程中，金属会损失电子，被氧气氧化成离子的形式，它的表面也会形成一层氧化物。
这个过程可以被延缓或防止，例如使用保护剂，或者将金属的表面保持干燥、不受潮湿等等。
三、总结金属是具有广泛应用的一类元素，具有许多独特的物理和化学性质。
金属材料的物理化学性能分析
机电信息工程金属材料的物理化学性能分析王栋1王瑞2(1.新乡职业技术学院，河南新乡453006*.豫新汽车热管理科技有限公司，河南新乡453006)摘要:金属材料在加工和使用的过程中需要考虑其性能要求，来满足工艺性能的需要。
本文主要分析金属材料的物理和化学性能包含的内容和特点，要求。
关键词：材料；物理性能；化学性能；要求1物理性能1.1密度金属的密度就是单位体积金属的质量，其单位为Pg/n?,金属按照密度的大小分为轻金属和重金属，我们把密度小于4.5X103kg/m3的金属称为是轻金属，常见的有铝、镁、钛及其合金；把密度大于4,5X103 kg/m?的金属称为是重金属，这样的金属有金、银、铜、铅等。
在航空、汽车和较大体积的机器时，都应当考虑其密度要求，因为密度的大小很大程度上决定了零件的自身重量。
而机床外壳，底座、箱体等要求自重的,我们就采用密度较大的材料来保证其自身的强度和硬度。
1.2熔点熔点对于金属材料来说有着十分重要的作用，因为金属材料一般在作为成品使用之前都需要进行热处理工艺，如果不能准确地掌握材料的熔点的话，那作能够直接完成所有的工作，个别重要岗位仍然需要钳工进行手工操作，包括设备的维护、维修等等。
3.2钳工工艺在先进制造技术中的实际应用基于现代制造技术社会及企业对制造技术都提出了更高的要求和标准，与此同时，基于钳工工艺也开始要求精密度和准确度，其能够切实满足多元化的维修需要。
在进行一些较大的零件切割时，技术人员可以不再单纯地使用传统技术技能，可以利用现代信息技术及制造技术实现机床切割或自动化切割。
而对于一些微型零件的切割时，也可以采用微细车削、铳削，同时也可以利用渗透融合先进技术的微细钻削。
例如，在当前社会极其常见的桌面微细锂削机，其体积小、占地面积小，在使用时能够快速移动，像行李箱一样拖走。
据调查显示,钳工工艺中极其重要的工艺主要包括装配钳工、机修钳工及工具钳工。
首先，所谓装配钳工,本质上来讲是通过工件加工、机械设备装配实么在进行热处理时就不能准确地得到我们需要的合金组织。
金属材料性能包括哪些
金属材料性能包括哪些金属材料是工程领域中常用的一种材料，它具有许多优良的性能，因此在各种领域得到了广泛的应用。
金属材料的性能对于材料的选择和设计具有重要的意义。
那么，金属材料的性能包括哪些呢？接下来，我们将从几个方面来介绍金属材料的性能。
首先，金属材料的力学性能是其最基本的性能之一。
力学性能包括强度、硬度、韧性、塑性等指标。
强度是金属材料抵抗外部力量破坏的能力，通常包括屈服强度和抗拉强度等指标。
硬度是金属材料抵抗划痕和压痕的能力，通常用洛氏硬度或布氏硬度来表示。
韧性是金属材料抵抗断裂的能力，通常包括冲击韧性和断裂韧性等指标。
塑性是金属材料在受力作用下发生形变的能力，通常用延伸率和收缩率来表示。
这些力学性能直接影响着金属材料在工程中的使用。
其次，金属材料的热学性能也是非常重要的。
热学性能包括热膨胀系数、导热系数、比热容等指标。
热膨胀系数是金属材料在温度变化时长度变化的比例系数，对于材料的热稳定性具有重要影响。
导热系数是金属材料传导热量的能力，对于材料的散热性能具有重要影响。
比热容是金属材料单位质量在温度变化时吸收或释放的热量，对于材料的热惯性具有重要影响。
这些热学性能对于金属材料在高温环境或受热作用时的表现具有重要意义。
此外，金属材料的化学性能也是需要考虑的重要因素。
化学性能包括金属材料的化学成分、耐蚀性、氧化性等指标。
金属材料的化学成分直接影响着其性能和用途，不同的合金成分会导致材料具有不同的性能。
耐蚀性是金属材料抵抗外界介质侵蚀的能力，对于材料在腐蚀环境中的表现具有重要影响。
氧化性是金属材料在高温氧化环境中的表现，对于材料在高温氧化环境中的稳定性具有重要影响。
这些化学性能对于金属材料在不同环境中的使用具有重要意义。
最后，金属材料的物理性能也是需要考虑的重要因素。
物理性能包括密度、磁性、电性等指标。
密度是金属材料单位体积的质量，对于材料的轻重程度具有重要影响。
磁性是金属材料在外磁场下的磁化特性，对于材料在磁场中的表现具有重要影响。
常用金属材料的一般知识
式中 Ak——冲击吸收功，J；
F——试验前试样刻槽处的横截面积，cm2；
ak——冲击值，J／cm2。
4．硬度
金属材料抵抗表面变形的能力。
常用的硬度有布氏硬度HB、洛氏硬度HR、维氏硬度HV三种。
(三)金属材料的工艺性能
金属材料的工艺性能是指承受各种冷热加工的能力。
第三节 常用金属材料的一般知识
一、金属材料的性能
金属材料的性能通常包括物理性能、化学性能、力学性能和工艺性能等。
(一)金属材料的物理化学性能
1．密度
物质单位体积所具有的质量称为密度，用符号P表示。利用密度的概念可以帮助我们解决一系列实际问题，如计算毛坯的重量，鉴别金属材料等。常用金属材料的密度如下：铸钢为7．8g／cm3，灰铸铁为7．2g／cm3，钢为8．9g／cm3，黄铜为8．63g／cm3，铝为2．7g／cm3。
C5
2．合金结构钢的编号
合金结构钢的钢号由三部分组成：数字+化学元素符号+数字。前面的两位数字表示平均碳含量的万分之几，合金元素以汉字或化学元素符号表示，合金元素后面的数字，表示合金元素的百分含量。当元素的平均含量<1．5％时，则钢号中只标出元素符号而不标注含量；其合金元素的平均含量≥1．5％、≥2．5％、≥3．5％……时，则在元素后面相应标出2、3、4、……如“16Mn”钢，从钢号可知：其平均含碳量为0．16％，平均含锰量为<1．5％。
(2)抗拉强度 金属材料在破坏前所承受的最大拉应力，以σb表示。σb值越大金属材料抵抗断裂的能力越大，强度越高。
强度的单位是MPa(兆帕)。
2．塑性
塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形的能力。表示金属材料塑性性能有伸长率、断面收缩率及冷弯角等。
金属材料性能的基础知识
5.2 金属材料性能的基础知识 金属材料的性能决定着材料的适用范围及应用的合理性。
金属材料的性能主要分为四个方面，即：机械性能、化学性能、物理性能、工艺性能。
一.机械性能 （一）应力的概念 物体内部单位截面积上承受的力称为应力。
由外力作用引起的应力称为工作应力，在无外力作用条件下平衡于物体内部的应力称为内应力（例如组织应力、热应力、加工过程结束后留存下来的残余应力…等等）。
（二）机械性能 金 属在一定温度条件下承受外力（载荷）作用时，抵抗变形和断裂的能力称为金属材料的机械性能（也称为力学性能）。
金属材料承受的载荷有多种形式，它可以是静 态载荷，也可以是动态载荷，包括单独或同时承受的拉伸应力、压应力、弯曲应力、剪切应力、扭转应力，以及摩擦、振动、冲击等等，因此衡量金属材料机械性能 的指标主要有以下几项： 1.强度 这是表征材料在外力作用下抵抗变形和破坏的最大能力，可分为抗拉强度极限（σb ）、抗弯强度极限（σbb ）、抗压强度极限（σbc ）等。
由于金属材料在外力作用下从变形到破坏有一定的规律可循，因而通常采用拉伸试验进行测定，即把金属材料制成一定规格的试样，在拉伸试验机上进行拉伸，直至试样断裂，测定的强度指标主要有：（1）强度极限：材料在外力作用下能抵抗断裂的最大应力，一般指拉力作用下的抗拉强度极限，以σb 表示，如拉伸试验曲线图中最高点b 对应的强度极限，常用单位为兆帕（MPa ），换算关系有：1MPa=1N/m 2=(9.8)-1Kgf/mm 2或1Kgf/mm 2=9.8MPa σb =P b /F o式中：P b –至材料断裂时的最大应力（或者说是试样能承受的最大载荷）；F o –拉伸试样原来的横截面积。
（2）屈服强度极限：金属材料试样承受的外力超过材料的弹性极限时，虽然应力不再增加，但是试样仍发生明显的塑性变形，这种现象称为屈服，即材料承受外力到一定程度时，其变形不再与外力成正比而产生明显的塑性变形。
金属的物理性质与化学性质
金属的物理性质与化学性质金属是一类常见的物质，具有独特的物理性质和化学性质。
本文将从这两个方面来探讨金属的性质。
一、金属的物理性质1. 密度和重量金属具有相对较高的密度，例如铁和铜的密度分别为7.87g/cm³和8.96g/cm³。
因此，金属材料通常比较重。
2. 导电性金属是优良的导电体，能够自由传导电流。
这是由于金属内部的电子形成了“海洋模型”，电子可以自由地在金属中移动。
3. 导热性金属具有优良的导热性能。
当金属被加热时，内部的金属离子会迅速传递热量，使整个金属均匀地升温。
4. 可塑性和延展性金属可以通过加热和机械加工来改变其形状。
这是由于金属的结晶结构具有较强的连续性，金属离子可以轻松地重新排列。
5. 磁性一些金属具有磁性，例如铁、镍和钴。
它们可以被磁场吸引，并能够产生磁场。
二、金属的化学性质1. 与酸的反应大部分金属在与酸发生反应时会释放氢气。
例如，铜与酸反应会产生氢气和铜(II)盐。
2. 与氧的反应金属与氧气反应会生成金属氧化物。
不同金属的氧化物的性质不同，一些金属氧化物具有特殊的颜色。
3. 与水的反应一些金属在与水反应时会产生氢气，并且形成金属氢氧化物。
例如，钠与水反应会迅速起火放出氢气。
4. 与非金属元素的反应金属可以与非金属元素形成化合物，例如氧化物、硫化物等。
这些化合物往往具有不同于金属本身性质的特点。
总结：金属的物理性质和化学性质使其在日常生活和工业生产中发挥重要作用。
通过了解金属的这些特性，我们可以更好地理解金属的性质，应用于材料科学、能源产业和工程技术等领域，并推动科学技术的发展。
参考文献：- Callister, W. D., & Rethwisch, D. G. (2007). Fundamentals of materials science and engineering. Wiley.- Ashley, P. M. (2010). Introduction to mass spectrometry: Instrumentation, applications, and strategies for data interpretation. Wiley.注：上述文章仅供参考，具体撰写时还需根据实际情况进行修改和完善。
金属材料的物理和化学性质
金属材料的物理和化学性质金属材料一直是工业制品中最重要的成分之一。
在工业制品的方方面面，从轻工业到重工业，从建筑到建造设备和家具，都需要金属材料。
金属材料的优良物理和化学性质是导致这种高度的需要的基本原因。
本文将对金属材料的物理和化学性质进行探讨。
一、金属材料的物理性质1. 密度金属的密度通常很高。
金属原子排列得很紧密，因此金属比其他材料更重，更坚硬。
例如，铁的密度为7.87克/厘米立方，是同体积的木材的10倍以上。
因此，金属的密度通常很高，可以为工业制品提供较高的重量和强度。
2. 熔点大多数金属的熔点都很高，这意味着金属可以经受高温环境的考验。
铁的熔点约为1,535摄氏度，而钴的熔点则高达1,495摄氏度。
由于熔点高，金属的结构更加牢固，可以承受更高的应力和通电性。
3. 热扩散和导热性金属的热扩散和导热性均非常优秀，常用作各种导热管和散热器。
金属材料可在一定范围内自由传导热量，当加热时，热量从加热点向四周辐射和扩散。
二、金属材料的化学性质1. 腐蚀和氧化金属材料的化学稳定性较差，容易遭到腐蚀和氧化的侵蚀。
金属材料可以通过与氧发生反应来产生氧化物。
铁制品在氧气存在的情况下产生了红锈。
金属材料的腐蚀和氧化有时可以增强它的性能，如锌和铜，可以在环境中被氧化，形成一层薄膜，这种薄膜可以防止进一步的氧化。
2. 金属的活化金属的外部表面往往被氧化物所覆盖，而在氧化物下面，金属通常还可以保留其原始的电解质特性。
因此，有时可以通过活化金属表面的方法来提高金属的性能。
活化通常包括去除表面的氧化物或形成一层更为稳定的氧化物。
例如，在污染环境中，汽车中的钢铁表面可能会被污染物所损坏，从而失去原来的功能，但是通过一系列的化学和化学热处理过程可以通过活化钢铁表面来使其重新获得其原始性能并能在污染环境中持久地运行。
3. 导电性金属材料的导电性能也非常优秀，许多金属都是良好的导体，如铜、铝、银等。
许多电子设备都需要使用金属，因为它的导电性能能够让电子通过器件，实现相应的功能。
1.2 金属材料的物理性能、化学性能及工艺性能
金属材料的物理性能、化学性能及工艺性能黄丰讲师表示某种材料单位体积的质量。
材料由固态转变为液态时的熔化温度。
材料传导热量的能力。
材料传导电流的能力。
材料随温度变化体积发生膨胀或收缩的特性。
（1）密度（2）熔点（3）导热性（4）导电性 （5）热膨胀性包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等。
物理性能在室温或高温时抵抗各种介质的化学侵蚀的能力。
化学性能 金属材料在常温下抵抗氧、水蒸汽等化学介质腐蚀破坏作用的能力。
材料抵抗氧化作用的能力。
金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性的总称。
（1）耐腐蚀性 （2）抗氧化性（3）化学稳定性工艺性能是材料对各种加工工艺的适应能力。
包括铸造性能、锻压性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能。
工艺性能的好坏直接影响零件的加工质量和生产成本，所以也是选材和制定零件加工工艺必须考虑的因素之一。
工艺性能是材料对各种加工工艺的适应能力。
铸造性能主要是指液态金属的流动性和凝固过程中的收缩及偏析倾向等。
锻造性能主要是指金属进行锻造时，其塑性的好坏和变形抗力的大小。
塑性高、变形抗力小，则锻造性能好。
是材料对各种加工工艺的适应能力。
工艺性能焊接性能主要是指在一定焊接工艺条件下，零部件获得优质焊接接头的难易程度。
焊接性能受到材料本身特性和工艺条件的影响。
工艺性能是材料对各种加工工艺的适应能力。
切削加工性能主要是指工件材料接受切削加工的难易程度。
热处理工艺性能包括淬透性、热应力倾向、加热和冷却过程中裂纹形成倾向等。
谢谢观看。
1—2金属的物理性能与化学性能
第二节金属的物理性能与化学性能♦金属物理性能——是指金属在重力、电磁场、热力（温度）等物理因素作用下，其所表现出的性能或固有的属性。
它包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等。
♦金属的化学性能——是指金属在室温或高温时抵抗各种化学介质作用所表现出来的性能，它包括耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性等。
一、金属物理性能1♦金属的密度——是指单位体积金属的质量。
一般将密度小于5×103kg/m3的金属称为轻金属，密度大于5×103kg/m3的金属称为重金属。
2．♦金属和合金从固态向液态转变时的温度称为熔点。
纯金属都有固定的熔点。
合金的熔点决定于它的化学成分，如钢和生铁虽然都是铁和碳的合金，但由于其碳的质量分数不同，其熔点也不同。
熔点高的金属称为难熔金属(如钨、钼、钒等)，可以用来制造耐高温零件。
熔点低的金属称为易熔金属(如锡、铅等)，可以用来制造保险丝(铅、锡、铋、镉的合金)3♦金属传导热量的能力称为导热性。
金属导热能力的大小常用热导率(亦称导热系数)λ表示。
金属材料的热导率越大，说明其导热性越好。
一般说来，金属越纯，其导热能力越大。
合金的导热能力比纯金属差。
金属的导热能力以银为最好，铜、铝4♦金属能够传导电流的性能，称为导电性。
金属导电性的好坏，常用电阻率ρ表示。
取长1m、截面积为1mm2的物体，在一定温度下所具有的电阻数，称为电阻率，单位是Ω·m。
电阻率导电性和导热性一样，是随合金化学成分的复杂化而降低的，因而纯金属的导电性总比合金好。
5♦金属材料随着温度变化而膨胀、收缩的特性称为热膨胀性。
一般来说，金属受热时膨胀而且体积增大，冷却时收缩而且体积缩小。
热膨胀性的大小用线胀系数αl和体胀系数αv6♦金属材料在磁场中被磁化而呈现磁性强弱的性能称为磁性。
铁磁性材料──在外加磁场中，能强烈地被磁化到很大程度，如铁、顺磁性材料──在外加磁场中呈现十分微弱的磁性，如锰、铬、钼抗磁性材料──能够抗拒或减弱外加磁场磁化作用的金属，如铜、二、金属的化学性能1.♦金属材料在常温下抵抗氧、水及其它化学介质腐蚀破坏作用的能力，称为耐腐蚀性。
金属具有什么性质
金属具有什么性质
金属是指具有良好的导电性和导热性，有一定强度和塑性，并具有光泽的物质，如铝、铁、铜等。
金属材料通常分为黑色金属和有色金属两大类：以铁或以铁为主而形成的物质称为黑色金属，如钢和生铁；除黑色金属以外的其他金属称为有色金属，如铜、铝、金、银等。
一、金属的物理性质
1、具有良好的导电和导热性能；
2、表面具有特有的色彩和光泽；
3、具有良好的延展性，易于加工成形；
4、可以制成金属间化合物，可以与其他金属或非金属在熔融态下形成合金，以改善金属的性能；
5、表面工艺性能优良，可以进行各种装饰工艺以获得理想的表面质感。
二、金属的化学性质
金属的化学性质一般体现在3个方面，分别是金属与氧气的反应、金属与酸的反应以及金属与盐溶液的反应。
下面举几个例子讲解一下：
1、金属与氧气的反应。
金属钠与镁可以常温下就与氧气发生反应，生成金属氧化物。
铜需要加热才能与氧气发生反应，生成氧化铜，而金与氧气即使在高温条件下也不能发生反应（所以常说真金不怕火炼，但是真金不怕火炼是说金的化学性质稳定，并不是说黄金的熔点高）。
铝是比较耐腐蚀的金属，原因是铝能与空气中氧气发生反应，生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止反应的进行。
2、金属与酸反应。
之前学过的实验室制取氢气，用锌与硫酸反应。
说明金属是能与酸反应产生氢气的，其他的金属也是一样的。
3、金属与盐溶液反应。
这种混合可以产生好多意想不到的结果，不过需要借助化学实验，这里就不做过多说明了，有兴趣的小伙伴可以试试啦。
1.2金属材料的物理性能、化学性能、工艺性能
小结 了解了金属材料的物理、化学、工艺性能 重点学习了各性能的概念
第 12 页
作业 金属材料物理性能有哪些？试举例说明
第 13 页
THANK YOU
金属材料的物理性能、化学 性能、工艺性能
第一章 第3节
科考船为何没有被海水侵 蚀？
第2页
目录
1 物理性能
2 化学性能 3 工艺性能
物理性能
物理性能
包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等。
（1）密度
表示某种材料单位体积的质量。
（2）熔点
材料由固态转变为液态时的熔化温度。
（3）导热性
材料传导热量的能力。
第7页
工艺性能
工艺性能
是材料对各种加工工艺的适应能力。
包括铸造性能、锻压性能、焊接性能、 切削加工性能和热处理性能。 工艺性能的好坏直接影响零件的加工质 量和生产成本，所以也是选材和制定零 件加工工艺必须考虑的因素之一。
第9页
工艺性能
铸造性能
主要是指液态金属的流动性和凝固过程中的收缩及偏 析倾向等。
锻造性能
主要是指金属进行锻造时，其塑性的好坏和变形抗力 的大小。塑性高、变形抗力小，则锻造性能好。
焊接性能
主要是指在一定焊接工艺条件下，零部件获得优质焊
接接头的难易程度。焊接性能受到材料本身特性和工
艺条件的影响。
第 10 页
工艺性能
切削加工性能 主要是指工件材料接受切削加工的难易程度。 热处理工艺性能 包括淬透性、热应力倾向、加热和冷却过程中裂纹 形成倾向等。
（4）导电性
材料传导电流的能力。
（5）热膨胀性
材料随温度变化体积发生膨胀或收缩的特性。
金属和非金属材料的物理和化学特性
金属和非金属材料的物理和化学特性材料一直是人类发展史上的一个重要领域，而其中的金属和非金属材料更是备受关注。
这两类材料有着不同的物理和化学特性，本文将深入探讨它们的特性。
一、金属材料的特性1.密度高金属材料因其高密度的特性，所以有着优异的机械性能。
如：高强度、高硬度和高延展性等，这使金属材料成为了一种重要的结构材料。
2.导电性好金属材料的电子排列很有规律，因此它可以很好的导电和导热。
而且金属材料的导电性能与其杂质的含量和形态关系不大，因而具有温度稳定性。
3.化学活性强金属材料与环境中的氧、硫、水等化学性质相互作用，容易产生化学反应，常因氧化而变脆、锈蚀等。
4.可再生性好金属材料具有一定的可再生性，因为其可以通过熔炼方式再次得到纯净的金属。
二、非金属材料的特性1.密度低非金属材料相较于金属材料，具有较低的密度，因此它的力学性能相对较差。
2.热膨胀性差非金属材料热膨胀性小，热传导性差，导致其难以快速扩散和散热，所以常用于绝缘材料。
3.可塑性差非金属材料因其分子构造较为复杂，排列不规则，因此难以在受力的情况下进行变形，其可塑性差，常常用于在高温、高压环境中使用。
4.化学惰性好非金属材料因为没有自由电子，无法与其他元素反应，因此它的化学惰性较好，不容易氧化和腐蚀，因此被广泛应用于各种高温和化学腐蚀的场合。
结论金属材料和非金属材料各有自己鲜明的特性。
我们需要根据不同的应用场合来选择合适的材料。
有时候需要根据金属材料和非金属材料的特性在设计制造的时候进行组合使用，来达到更好的效果。
材料科技的发展不断地推动着各种材料特性的进一步发展，以适应当前现代社会的需求。
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金属材料抵抗氧化作用的能力，称为抗氧 化性。
金属材料在加热时，氧化作用加速，
金属与氧气的反应
常温下 高温下
反应式
镁或铝 铁或铜
可反应 不反应
耀眼白光 可反应
2Mg + O2 =点=燃2MgO 4Al + 3O2 =点=燃 2Al2O3
3Fe + 2O2 =点=燃Fe3O4 2CHale Waihona Puke + O2 =△= 2CuO
结论：许多金属都能与氧气反应，生成氧化物
思考： 1、有没有特例？ 有，金、银例外；
2、为什么我们看过铁生锈，而没看过
铝生锈呢？ 注意:
铝在空气中与氧气反应生成致密的 氧化铝薄膜,阻止反应进一步发生。
• 钢材在锻造、热处理、焊接等加热作业 时，会 发生氧化和脱碳，造成材料的损耗 和各种缺陷。因此，在加热坯件或材料时， 常在其 周围形成一种还原气体或保护气体， 以避免金属材料的氧化。 3 化学稳定性 化学稳定性是金属材料的耐腐蚀性和抗 氧化性的总称。
2、为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？如果 用锡制的话，可能会出现什么情况？
二、金属材料的化学性能
• 金属材料的化学性能是指金属在化学作 用下所表现的性能。
• 1 耐腐蚀性 金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其他
化学介质腐蚀作用的能力，称为耐腐蚀 性。 • 常见的钢铁生锈，就是腐蚀现象。 • 2 抗氧化性
1-2 金属材料的性能
• 材料是机器的物质基础。 • 金属材料的性能是选择材料的主要依据。
• 金属材料的性能一般分为工艺性能和使用 性能。
• 工艺性能是指金属材料从冶炼到成品的生 产过程中，在各种加工条件下表现出来的 性能；
• 使用性能是指金属零件在使用条件下金属 材料表现出来的性能。
• 金属材料的使用性能决定了它的使用范围。 使用性能包括物理性能、化学性能和力学 性能。
铁磁性材料 铁、钴， 无磁性或顺磁性材料 锰、铬、铜、锌。 但对某些金属来说，磁性也不是固定不变 的，如 铁在７６８℃以上就表现为没有磁 性或顺磁性。
• 用途 铁磁性材料可用于制作变压器、电 机的铁心和测量仪表零件等；无（顺）磁 性材料可用做要求避免磁场干扰的零件。
讨论并回答下列问题：
1、银的导电性比铜好，为什么电线一般用铜而不 用银制？
一、金属材料的物理性能
• 4.热膨胀性 定义 金属材料在受热时体积会增大，冷
却时则收缩，这种现象称为热膨胀性。
线膨胀系数αl 铁在 0-100℃时 αl=11.76×10－6/℃
用途 一些精密测量工具就要选用膨胀系数 较小的金属材料来制造；铺设铁轨、架设桥 梁、金属工件加工过程中测量尺寸等都要考 虑到热膨胀的因素。
银
熔点最大的金属
钨
熔点最低
汞
3、金属活动性顺序
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au 钾钙 钠 镁 铝锌 铁 锡 铅 氢铜 汞 银 铂金
课外小知识： 1、金属的特性(密度、熔点、硬度等)
物理性质
物理性质比较
导电性（以
银 铜 金 铝锌 铁 铅
银的导电性为100 作标准）
（优）100
99
74 61
27 17 7.9 （良）
密度
金铅银铜铁锌铝
（g·cm ） -3 （大） 19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.70（小）
熔点(℃)
钨
（高）3410
铁
1535
铜金
1083 1064
银
962
铝
660
锡
232 （低）
硬度（以金
铬铁
刚石的硬度为10 （大） 9 4~5
作标准）
银
2.5~4
铜金
2.5~3 2.5~3
铝铅
2~2.9 1.5 （小）
2、金属之最
地壳中含量最高的金属
铝
人体中含量最高的金属
钙
世界年产量最高的金属
铁
导电导热性最好的金属
• 用途 熔点对于冶炼、铸造、焊接和配制 合 金等都很重要。
• 易熔金属——熔断器，防火安全阀
• 难熔金属——耐高温零件，如飞船外壳、 火箭、导弹、燃气轮机和喷气飞机等耐高 温零件
一、金属材料的物理性能
• 3.导热性 定义 金属材料传导热量的能力称为导热性。 热导率（导热系数）λ表示金属材料导热性 能的优劣。 热导率大的金属材料的导热性好。 在一般情况下，金属材料的导热性比非金属 材料好。金属的导热性 以银为最好，铜、铝 次之。 用途 导热性好的金属散热也好，可用来制 造散热器零件，如冰箱、空调的散热片。
一、物理性能
• 金属所固有的性能，包括密度、熔点、导 热性、导电性、热膨胀性、磁性
这些东西有哪些相似的物理性质？
用途
铁制造炊具 铜制成导线
物理性质
导热性 导电性
性质在很大程度上决定物质的用途，但还需考虑价格、 资源、美观、使用是否便利、回收、环境影响等因素
一、金属材料的物理性能
• 1. 密度 定义 金属的密度即是单位体积金属的质
量，其单位为ｋｇ／ｍ3。 分类 根据密度的大小，金属材料可分为
轻金属和重金属。
密度小于4 .5 ｇ／ｃｍ3 的金属叫做轻 金属， 如铝，钛等。
密度大于4 .5 ｇ／ｃｍ3 的金属叫做重 金属， 如铜，铁等。
一、金属材料的物理性能
• 用途 在航空业和汽车业中，为增加有效 载重，需考虑密度
一、金属材料的物理性能
• 热稳定性 金属材料在高温下的化学 稳
定性。
制造在高温下工作的零件的
金属材料，要有良好的热稳定性。
常见金属性能比较
金属 铁
熔点 ℃ 1538
密度 g/cm3
7.8
导电性 磁性 化学性能
导热性
银
室温 铜的耐蚀
铜
铁钴 性优于钢
镍
在碱性中 优于铝
铜
1083 8.9 铝
铝
660 2.7 铁
铁的化学 性能活泼
什这 么是
一、金属材料的物理性能
• 5 .导电性 • 定义 金属材料传导电流的性能称为导电性。
银为最好，铜、铝次之，
• 用途 工业上用铜、铝做导电的材料。导电 性差的高电阻金属材料，如铁铬合金、镍铬 铝、康铜和锰铜等用于制造仪表零件或电热 元件，如电炉丝。
一、金属材料的物理性能
• 6磁性 定义 金属导磁的性能称为磁性。