几种主要纯金属性能
纯金属的性质和用途有哪些
纯金属的性质和用途有哪些纯金属具有许多独特的性质和广泛的用途。
下面是一些关于纯金属的常见性质和用途的详细介绍。
1. 密度大：纯金属的密度通常较大，这意味着它们在重量和体积方面都具有重要的应用。
例如，金属铅的密度很大，常被用于制造重型部件和物体。
2. 导电性能好：纯金属是最好的导电材料之一。
它们的自由电子使得电流能够在金属中自由流动。
这种优良的导电性能使得纯金属在电子器件制造、电力输送和通信等领域具有广泛的应用。
3. 导热性能好：除了导电性能好以外，纯金属还具有出色的导热性能。
这使得纯金属成为制造散热器和导热器的理想材料，同时也被用于制造热交换器和高温反应器等热传递设备。
4. 可塑性好：纯金属具有很高的可塑性，可以通过加热和锻造等加工方法使其改变形状而不断裂或损坏。
这种性质使得纯金属成为制造各种形状的零件、构件和结构的理想选择。
5. 良好的延展性：纯金属具有良好的延展性，可以被拉伸成细丝或轧制成薄片，而不易断裂。
这使得纯金属在制造电缆、电线、金属箔和填充材料等领域有广泛的应用。
6. 耐腐蚀性能好：一些金属具有很强的抗腐蚀性能，可以长时间在恶劣的环境下使用而不受损。
例如，钛、铝和不锈钢等金属被广泛用于制造飞机、汽车和海洋设备等耐腐蚀材料。
7. 可焊性好：纯金属通常具有良好的可焊性，可以通过焊接等方法将它们连接起来。
这使得纯金属在制造和修理工业设备、船舶和建筑结构等方面具有重要作用。
8. 具有较高的熔点：纯金属的熔点通常较高，使得它们在高温环境下仍能保持其结构和性能。
这种性质使得纯金属在高温设备、航天器和核反应堆等领域有重要的应用。
纯金属具有广泛的用途，其中一些主要应用如下：1. 制造工业：纯金属被广泛应用于制造行业，用于制造各种零件、构件和设备。
例如，汽车、飞机、火车、船舶和机械等行业需要大量的纯金属来制造各种零部件。
2. 电子行业：纯金属在电子行业中具有重要的应用。
电子器件、电路板和半导体器件等需要纯金属作为导电材料，以确保电流的顺畅传输和稳定性。
金属材料的性能
b
来表示: 产生0.2%残余应变时的应力值。
δs
s
z
3. 强度极限（抗拉强度σb )
δe e
表示金属受拉时所能承受的最大应力（断裂之前
所承受的最大应力）。
屈强比
s b
越小越安全
O
ε
10
低碳钢的拉伸曲线
σe 、σ0.2 、σb是机械零件和构件设计和选材的的主要依据。
金属材料的强度与其化学成分和工艺，尤其是热处理工艺密切相关。 退火状态的三种碳钢抗拉强度：
11
二、塑性
断裂前材料产生永久变形的能力称为塑性, 用伸长率和断面收缩率来表示。 1. 伸长率（δ）
l l
在拉伸试验中, 试样拉断后, 标距的伸长与原始标距的百分比称为伸长率。
2. 断面收缩率（ψ）
AA
试样拉断后, 缩颈处截面积的最大缩减量与原横断面积的百分比称为断面收缩率。 （塑性好的金属在压力加工时的变形能力强，但切削加工性不好，因为切削加工时要 保持一定的硬度，因此一般在加工之前采用一定的热处理方式提高其硬度。）
14
2. 洛氏硬度(HRA、HRB、HRC) 原理: 洛氏硬度是以压头压入金属材料的压痕深度来表征材料的硬度。
压痕越深表示材料硬度越低,根据压头的种类和总载荷的大小洛氏硬度常用的表 示方式有HRA、HRB、HRC三种。
洛氏硬度的压痕小直接读数、操作简单，可测量低硬度、高硬度应用广泛。
洛氏硬度测量原理图
、轮廓清晰的铸件。
2. 收缩性
铸造
铸件在凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减少的现象称为收缩性。铸件收缩不仅
影响尺寸，还会使铸件产生缩孔、疏松、内应力、变形和开裂等缺陷。故铸造用金属
材料的收缩率越小越好。
金属材料的性能 重点概括
1、金属材料的性能包括：使用性能和工艺性能。
2、使用性能：是指金属材料在使用条件下所表现出来的性能，包括①物理性能（如密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性等）。
②化学性能（如抗腐蚀性、抗氧化性等）。
③力学性能（如强度、塑性、硬度、冲击韧性及疲劳强度等）。
④工艺性能。
力学性能的概念：力学性能是指金属在外力作用下所表现出来的性能。
3、力学性能包括：强度、硬度、塑性、冲击韧性a)金属在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度。
强度的大小用应力来表示。
b)根据载荷作用方式不同，强度可分为：抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度和抗扭强度等。
一般情况下多以抗拉强度作为判别金属强度高低的指标。
4、金属材料受到载荷作用而产生的几何形式和尺寸的变化称为变形。
变形分为：弹性变形和塑性变形两种5、不能随载荷的去除而消失的变形称为塑形变形。
在载荷不增加或略有减小的情况下，试样还继续伸长的现象叫做屈服。
屈服后，材料开始出现明显的塑性变形。
Fs称为屈服载荷6、sb：强化阶段：7、随塑性变形增大，试样变形抗力也逐渐增加，这种现象称为形变强化（或称加工硬化）。
Fb：试样拉伸的最大载荷。
8、在拉伸试验过程中，载荷不增加（保持恒定），试样仍能继续伸长时的应力称为屈服点。
用符号σs表示，计算公式：σs=Fs/So对于无明显屈服现象的金属材料可用规定残余伸长应力表示，计算公式：σ0.2=F0.2/So9、（2）抗拉强度材料在拉断前所能承受的最大应力称为抗拉强度，用符号σb表示。
计算公式为：σb=Fb/So10、断裂前金属材料产生永久变形的能力称为塑性。
塑性由拉伸试验测得的。
常用伸长率和断面收率表示。
11、伸长率：试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比称为伸长率。
用δ表示：计算公式：δ=(l1-l0)/l0×100%断面收缩率：试样拉断后，缩颈处横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比称为断面收缩率。
用ψ表示12、材料抵抗局部变形特别是塑性变形压痕或划痕的能力称为硬度。
触头材料简介
所有这此触头特性都与材料有关。
根据分析的结论，可以提出对触头材料的综合要求，现将常用的触头材料分三类简要介绍。
一、纯金属材料（1）银（Ag）——纯金属中银的导电和导热都是最好的。
银在空气中不易氧化，在潮湿的介硫气体中易硫化。
银的氧化膜和硫化膜易分解，故接触电阻小且稳定，允许温度高。
银的熔点低，在强电弧作用下易喷溅，只适用于小功率电器触头，或在固定触中作镀银材料。
（2）铜（Cu）----铜的导电和导热性能仅次于银，与银相比有较大的硬度和强度，熔点较高，价格低，易加工。
缺点是易氧化，使接触电阻随温度和时间迅速增长。
现在，用纯铜作触头材料已较少见。
（3）金（Au）----金的导电和导热性次于银和铜，突出的优点是不氧化，接触电阻稳定。
金的缺点是价格贵，易于产生冷焊、变形和磨损，一般用于弱电触头或用作镀层。
（4）钨（W)------钨的许多性质和铂相近,但它有很高的硬度、耐热性和耐腐蚀性，因而它的抗电弧烧损、抗熔焊性能都很好。
缺点是在高温下形成不导电的氧化膜，需要很大的接触力才能破坏，故适用于大功率电器的触头。
二、金属合金材料（1）银合金----银常与金或钯组合成合金。
银-金合金能耐大气腐蚀，当金含量低于50%时能生成硫化膜，这种合金的可塑性好，易加工。
银-钯合金的性质类似于银-金合金，但它具有电阻率大而电阻率大而电阻温度系数小的特点，钯对银有保护作用，当钯的含量超过5 0%时不会硫化，加工性能也很好。
（2）金合金----金-镍合金的硬度比较大，但在电弧作用下易氧化，使接触电阻增大。
金-铂合金在常温下光泽不变暗色，加温时不氧化。
金-锆合金能显著提高硬度，也不氧化，但抗熔焊较差。
金-银-钯合金硬度高，不氧化，但易于形成桥转移。
（3）铂合金----铂-铱合金随铱含量的增加，其硬度和电阻率都增大，它的生弧参数较铂高，触头使用寿命长。
铂-钌合金具有更高的硬度。
（4）钨合金--钨-钼合金含钼为45%时，硬度和电阻率最大，而电阻温度系数最小。
各种金属材料的种类和性能指标
概述金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。
包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。
（注：金属氧化物（如氧化铝）不属于金属材料。
）意义人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。
继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。
现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。
种类金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。
（1）黑色金属，又称钢铁材料，包括含铁90%以上的工业纯铁，含碳2%-4%的铸铁，含碳小于2%的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精密合金等。
广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。
（2）有色金属，是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。
有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。
（3）特种金属材料，包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。
其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。
性能一般分为工艺性能和使用性能两类。
所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。
金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。
由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。
所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它包括力学性能、物理性能、化学性能等。
金属材料使用性能的好坏，决定了它的使用范围与使用寿命。
在机械制造业中，一般机械零件都是在常温、常压和非常强烈腐蚀性介质中使用的，且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷的作用。
金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为力学性能（过去也称为机械性能）。
金属材料的使用性能
金属材料的性能及比较一、金属材料性能 (2)二、常用金属性能介绍 (5)1.铜的性质 (5)2.黄金的物化性质 (7)3.铝的性质 (10)4.铬的性质与用途 (12)一、金属材料性能金属材料的性能可分为使用性能和工艺性能（又称为加工性能）。
使用性能包括：1、物理性能（比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等）；2、化学性能（耐腐蚀性、耐氧化性等）；3、机械或力学性能（强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等）。
工艺性能（加工性能）：1、铸造性能；2、锻造性能；3、焊接性能；4、切削加工性能；5、弯曲；6、热处理性能等。
1、比重：比重是一种物体的重量与同体积的水的重量的比值，常用符号γ表示，以克/厘米³为单位。
2、熔点：金属和合金从固体状态向液体状态转变时的熔化温度叫做熔点。
3、导电性：金属传导电流的性能叫做导电性。
衡量金属导电性能的指标是导电率γ（又叫导电系数）和电阻率ρ（又叫电阻系数），导电率与电阻率互成反比，导电率越大，则电阻越小。
4、导热性：金属传导热量的性能叫导热性。
它反映了金属在加热和冷却时的导热能力，在金属中银和铜的导热性最好。
5、热膨胀性：金属温度升高时，产生体积胀大的现象，称为热膨胀性。
用热膨胀系数a表示，它的单位是：毫米/毫米?℃或1/℃，即金属温度每升高1℃其单位长度所伸长的长度（毫米）。
6、磁性：金属被磁场磁化或吸引的性能叫磁性，用导磁率（μ）表示。
根据金属材料在磁场中受磁化的程度，可把它们分成：（1）铁磁性材料；导磁率特别大的金属材料它在外加磁场中能强烈地被磁化。
如铁、钴、镍、钆等。
铁磁材料加热到某一温度就会失去磁性。
（2）顺磁性材料：导磁率大于1的金属材料称为顺磁性材料，它在外加磁场中只是微弱地被磁化。
如：锰、铬、钼、钒、镁、钙、铝、锇、锂、铱等。
（3）抗磁性材料：导磁率小于1的材料称抗磁材料，它能抗拒或削弱外加磁场对材料本身的磁化作用。
如：铜、金、银、铅、锌、铋、汞、钛、铍等。
金属及非金属材料防腐性能
说明：材料耐腐蚀性能含钼不锈钢： (316L)对于硝酸，室温下＜5% 硫酸，沸(00Cr17Ni14Mo2)腾的磷酸，蚁酸，碱溶液，在一定压力下的亚硫酸，海水，醋酸等介质，有较强的耐腐蚀性，可广泛用于石油化工，尿素，维尼纶等工业．海水，盐水，弱酸，弱碱；哈氏合金B: 对沸点以下一切浓度的盐酸有良好的耐（HB）腐蚀性，也耐硫酸，磷酸，氢氟酸，有机酸等非氧化性酸，碱，非氧化盐液的腐蚀；哈氏合金C：能耐环境的氧化性酸，如硝酸，混酸或铬（HC）酸与硫酸的混合物的腐蚀，也耐氧化性的盐类，如Fe+++，Cu++ak或含其他氧化剂的腐蚀．如高于常温的次氩酸盐溶液，海水的腐蚀；钛（Ti）：能耐海水，各种氯化物和次氯化盐，氧化性酸（包括发烟，硝酸），有机酸，碱等的腐蚀．不耐较纯的还原性酸（如硫酸，盐酸）的腐蚀，但如果酸中含有氟化剂时，则腐蚀大为降低；钽(Ta)：具有优良的耐腐蚀性，和玻璃很相似．除了氢氟酸，发烟硫酸，碱外，几乎能耐一切化学介质腐蚀．根据被测介质的种类与温度，来选定衬里的材质。
衬里材料主要性能适用范围氯丁橡胶耐磨性好，有极好的弹性，<80℃、一般水、污水,Neoprene高扯断力，耐一般低浓度酸、泥浆、矿浆。
碱盐介质的腐蚀。
聚氨酯橡胶有极好的耐磨性能，耐酸碱 <60℃、中性强磨损的Polyurethane 性能略差。
矿浆、煤浆、泥浆。
聚四氟乙烯它是化学性能最稳定的一种 <180℃、浓酸、碱,PTFE 材料，能耐沸腾的盐酸、硫等强腐蚀性介质，酸、硝酸和王水，浓碱和各卫生类介质、高温种有机溶剂，不耐三氟化氯二氟化氧。
F46 化学稳定性、电绝缘性、润滑性、〈180℃盐酸、硫,不粘性和不燃性与PTFE相仿，酸、王水和强氧化,F46材料强度、耐老化性、耐温性剂等，卫生类介质。
能和低温柔韧性优于PTFE。
与金属粘接性能好，耐磨性好于PTFE，具有交好的抗撕裂性能。
附录1.金属材料的耐腐蚀性能表1-1 常用合金纯金属的耐腐蚀性能注：为了改善纯金属的机械性能，在冶炼过程中，根据需要加入微量的其它金属。
金属材料的性能
这种情况要根据零件的工作条件及使用寿命确定 一个疲劳极限的循环周次，并以此所对应的应力σN
作为疲劳极限，亦称条件疲劳极限。
一般规定：铸铁取N=107，非铁金属取N=108
金属的疲劳曲线
金属材料的性能
二、塑性
金属材料的性能
三、硬度
金属材料的性能
概念：硬度是指材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或 划痕的能力，是衡量金属软硬的判据。
对于无明显屈服现象的金属材料可用规定残余伸长应力表示，
条件屈服强度
金属材料的性能
工业上使用的某些金属材料，如高碳钢、铸铁等，在拉伸过程中，没有明显
的屈服现象，无法确定其屈服点σs ，为此人为的专门规定，把当试样 产生的残余塑性变形量为标距长度的0.2%时所对应的应力值(σ0.2)定 为该材料的屈服强度（条件屈服强度）
度、抗弯强度、抗剪强度和抗扭强度等。
根据工作温度分为：低温强度、常温强度、高温强度；
根据力的性质分为：静力强度、疲劳强度；
(三)强度指标
（1）弹性极限σe
定义：表示材料保持弹性变形，不产生永久变形的最大应力，是弹性零件的设 计依据。
计算公式： σe=Fe/Ao Fe—— 材料产生弹性变形所承受的最大拉伸力，N； Ao——试样原始横截面积， m㎡ ；
劳和冲击等，通过这些实验可以测出相应的机械性能指标，最常见的是拉伸 实验、硬度实验和冲击实验。
金属材料的性能
• 载荷的概念及分类：
定义：金属材料在加工及使用过程中所受的外力称变或变化过程缓慢的载荷 。 • ②冲击载荷：在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷。 • ③交变载荷 ：是指大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变
常用合金纯金属的耐腐蚀性能
常用合金纯金属的耐腐蚀性能注：为了改善纯金属的机械性能，在冶炼过程中，根据需要加入微量的其它金属。
接触介质部分材质的耐腐蚀性能参考分类介质名称浓度(%)温度碳钢316钢哈氏C蒙耐尔钽镍钛分类介质名称浓度(%)温度碳钢316钢哈氏C蒙耐尔钽镍钛无机盐盐酸5RTBP○○○○○●●○○有机盐氢氟酸548RTRT○○○○○○●○○10RTBP○○○○○●●○○醋酸100RTBP○○●●●●●●●●●●20RTBP○○○○○●●○○○甲酸50RTBP○○○○●●●●35RTBP○○○○○●●○○○○草酸10RTBP○○○●●○○○○硫酸5RTBP●○●●●●○○○○柠檬酸50RTBP○○●●●●●●●10RTBP○○●○●●●○○○○碱苛性钠20RTBP●●●●●●●●60RTBP○○●○●●●○○○○40RTBP●●●●○○●●80RTBP○○○●○○●○○○○苛性钾50BP●●●●○95RTBP○●○●○○●○○○○○盐氯化铁30RTBP○○○○○○●●○●●硝酸10RTBP○●●○○●●○○●●氯化钠20°饱和RTBP●○●●●●●●●30RTBP○●●○○○●●○○●○氯化铵25RTBP○●●●●●68RTBP○●●○●●○○●●氯化钙25RTBP●●●●●●●●发烟RT●○○氯化镁42RTBP●●●●●●●●磷酸30RTBP○○●●●○○●●○○硫化物硫酸铵20°饱和RTBP●●●●●●●50RTBP○○●●●○○●●○○硫化钠10RTBP●●●●●●●●70RTBP○○●○●○○●●○○硫酸钠50RTBP●●●85RTBP○○●○●○○○●●○○硝酸盐硝酸铵10RTBP●●●●●○●●35%HCL+ 0.5%HNO3RT●销酸钾全部RTBP●●90%HSO4+10%HNO3RT●腐蚀气体氯气干RT●●●●○70%HSO4+30%HNO3RT●湿RT○●●50%HSO4+50%HNO3RT●氯水饱和RT○●铬水20RTBP●●●○○二氧化硫湿RTBP●●王水HCL3HNO31RTBP○○●○●●硫化氢湿RT●●○●标记：●耐蚀性能很好耐蚀性能一般○耐蚀性能差符号：RT 室温 BP 沸点表1-1 常用合金纯金属的耐腐蚀性能类别名称耐腐蚀性能附注合金316SST316LSST是常用的奥氏体不锈钢。
金属材料及其热处理
㈡ 热处理工艺
工艺
目的
加热温度
组织
退火
1.调整硬度,便于切削加工。 2.细化晶粒,为最终热处理作组织准备。
亚共析钢Ac3+30~50℃ 共析钢 Ac1+30~50℃ 过共析钢Ac1+30~50℃
F+P P P球
正火
1.低中碳钢同退火。 2.过工析钢：消除网状二次渗碳体。 3.普通件最终热处理
三、组织
㈠ 纯金属的组织 1、结晶：金属由液态转变为晶体的过程 ⑴ 结晶的条件——过冷：在理论结晶温度以下发生结晶的现象。 过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差。 ⑵ 结晶的基本过程——晶核形成与晶核长大 形核——自发形核与非自发形核 长大——均匀长大与树枝状长大
⑶ 结晶晶粒度控制方法：①增加过冷度；②变质处理；③机械振动、搅拌 2、纯金属中的固态转变 同素异构转变：物质在固态下晶体结构随温度而发生变化的现象。 固态转变的特点：①形核部位特殊；②过冷倾向大;③伴随着体积变化。
2、冷却时的转变
⑴ 等温转变曲线及产物
650℃
600℃
550℃
350℃
A1
MS
Mf
时间
P
S
T
B上
B下
M
M+A’
A→P
A→S
A→T
A→B上
A→B下
金属材料基础知识
G、按冶炼方法分类 ：
平炉钢 、转炉钢 、电炉钢
金属材料基础知识
H、综合分类: 在实际中按其化学成分、质量、用途
进行综合分类。
(1)普通钢 a.碳素结构钢，b.低合金结构钢 ，c.特定用 途的普通结构钢 。
(2)优质钢（包括高级优质钢）
a.结构钢：(a)优质碳素结构钢；(b)合金结构钢；(c) 弹簧钢；(d)易切钢；(e)轴承钢； (f)特定用途 优质结构钢。
金属材料基础知识
3、金属晶格的类型 1）体心立方晶格 它的晶胞是一个立方体，
原子位于立方体的八个顶角上和立方体的中 心，属于这种晶格类型的金属有铬（Cr）、 钒（V）、钨（W）、钼（Mo）、及a-铁（aFe）等金属。
金属材料基础知识
2）面心立方晶格 它的晶胞也是一个立方体 ，原子位于立方体的八个顶角和立方体六个 面的中心，属于这种晶格类型的金属有铝（ Al）、铜（Cu）、铅（Pb）、镍（Ni）及r铁（r-Fe）等金属。
另外，测量陶瓷、铸铁或工具钢等脆性材料的冲击吸收功 时，常采用10mm×l0mm×10mm的无缺口冲击试样。
金属材料基础知识
4.金属的工艺性能
工艺性能是指金属材料对不同加工工艺方法的 适应能力。它包括铸造性能、锻压性能、焊 接性和切削加工性能等。
金属材料基础知识
三、金属的结构与结晶
不同的金属材料具有不同的力学性能，即使是 同一种金属材料，在不同的条件下其力学性 能也是不同的。金属力学的这些差异，从本 质上来说，是由其内部结构所决定的。
机械混合物：由两种晶体结构而组成的合金 组成物，虽然是两种晶体，却是一种组成成 分，具有独立的机械性能。
⑴．固溶体
合金组元通过溶解形成一种成分和性能均匀的、且 结构与组元之一相同的固相。
纯金属合金金属材料的分类
金
纯金属
属
材
料
合金
金属材料的分类
非合金钢
黑色
金
金属
低合金钢 合金钢
属
铸铁
材
铜及铜合金
料
铝及铝合金
有色 金属
滑动轴承合金 钛及钛合金
其他非铁合金
物理性能
密度 熔点 导热性 导电性 热膨胀性 磁性
化学性能
耐蚀性 抗氧化性 化学稳定性
金属的工艺性能
工艺性能是指金属材料对 不同加工工艺方法的应能 力。
铸造性能：
金属（材料）及合金在铸造工艺中获得优良铸 件的能力称为铸造性能。 1、流动性：熔融金属的流动能力称为流动性。 主要受金属化学成份和浇注温度等的影响。 2、收缩性：铸件在凝固和冷却过程中，其体积 和尺寸减小的现象称为引缩性。 3、偏析倾向：金属凝固后，内部化学成分和组 织的不均匀现象称为偏析。
金属结构材料的应用情况(2)
3. 非铁金属冶炼较困难，所需能源消耗大，因而生产 成本高，限制了生产总量的增长。
4.非铁金属所创造的价值高，并且它有钢铁所不具备 的特殊性能，例如比强度高，耐低温、耐腐蚀等， 因而非铁金属产量仍在迅速增长。
金属材料的基本概念
金属材料是由金属元素或以金属元素 为主要材料构成的并具有金属特性的工程 材料。
材料经历无限次应力循环而不疲劳时
的交变应力的最大应力，称为材料的疲 劳极限（疲劳强度），或称持久极限， 符号为σ-1。
同一种材料的疲劳强度值的大小，因
交变载荷的大小和交变频次不同而不一 样。
常用金属材料
• 金属材料是目前应用最为广泛的工程材料，尤其 是钢、铸铁、有色金属及其合金中的铝及铝合金、 铜及铜合金、钛及钛合金应用更为广泛。
金属材料的主要性能指标及涵义
蠕变极限符号：σ变形量（%）／时间（h）单位Mpa涵义说明：金属材料在高温环境下，即使所受应力小于屈服点，也会随着时间的增长而缓慢地产生永久变形，这种现象叫做蠕变，在一定的温度下，经一定时间，金属材料的蠕变速度仍不超过规定的数值，此时所能承受的最大应力，称为蠕变极限
抗剪强度符号：τ单位Mpa涵义说明：指外力是剪切力时的强度极限
抗扭强度符号：τb单位Mpa涵义说明：指外力是扭转力时的强度极限
屈服点符号：σs单位Mpa涵义说明：金属材料受载荷时，当载荷不再增加，但金属材料本身的变形，却继续增加，这种现象叫做屈服，产生屈服现象时的应力，叫屈服点
屈服强度符号：σ0.2单位Mpa涵义说明：金属材料屈服现象时，为便于测量，通常按其产生永久残余变形量等于试样原长0.2%时的应力作为“屈服强度”，或称“条件屈服极限”
3强度性能指标
强度极限符号：σ单位Mpa涵义说明：指金属材料受外力作用，在断裂前，单位面积上所能承受的最大载荷
抗拉强度符号：σb（Rm）单位Mpa涵义说明：指外力是拉力时的强度极限，它是衡量金属材料强度的主要性能指标
抗弯强度符号：σbb（σw）单位Mpa涵义说明：指外力是弯曲力时的强度极限
抗压强度符号：σbc（σy）单位Mpa涵义说明：指外力是压力时的强度极限，压缩试验主要适用于低塑性材料，如铸铁等
6疲劳性能指标
疲劳极限（或称疲劳强度）符号：σ-1或σ-1n单位Mpa涵义说明：金属材料在交变负荷的作用下，经过无限次应力循环而不致引起断裂的最大循环应力，称为疲劳极限或极限疲劳强度
八种常见金属材料特性、用途详解
八种常见金属材料特性、用途详解1、铸铁——流动性下水道盖子作为我们日常生活环境中不起眼的一部分，很少会有人会留意它们。
铸铁之所以会有如此大量而广泛的用途，主要是因为其出色的流动性，以及它易于浇注成各种复杂形态的特点。
铸铁实际上是由多种元素组合的混合物的总称，它们包括碳、硅和铁。
其中碳的含量越高，在浇注过程中其流动特性就越好。
碳在这里以石墨和碳化铁两种形式出现。
铸铁中石墨的存在使得下水道盖子具有了优良的耐磨性能。
铁锈一般只出现在最表层，所以通常都会被磨光。
虽然如此，在浇注过程中也还是有专门防止生锈的措施，即在铸件表面加覆一层沥青涂层，沥青渗入铸铁表面的细孔中，从而起到防锈作用。
生产砂模浇注材料的传统工艺如今被很多设计师运用到了其他更新更有趣的领域。
材料特性：优秀的流动性、低成本、良好的耐磨性、低凝固收缩率、很脆、高压缩强度、良好的机械加工性。
典型用途：铸铁已经具有几百年的应用历史，涉及建筑、桥梁、工程部件、家居、以及厨房用具等领域。
2、不锈钢——不生锈的革命不锈钢是在钢里融入铬、镍以及其他一些金属元素而制成的合金。
其不生锈的特性就是来源于合金中铬的成分，铬在合金的表面形成了一层坚牢的、具有自我修复能力的氧化铬薄膜，这层薄膜是人类肉眼所看不见的。
通常所提及的不锈钢和镍的比例一般是18：10。
20世纪初，不锈钢开始作为原材料被引入到产品设计领域中，设计师们围绕着它的坚韧和抗腐蚀特性开发出许多新产品，涉及到了很多以前从未涉足过的领域。
这一系列设计尝试都是非常具有革命性的：比如消毒后可再次使用的设备首次出现在医学产业中。
不锈钢分为四大主要类型：奥氏体、铁素体、铁素体-奥氏体(复合式)、马氏体。
家居用品中使用的不锈钢基本上都是奥氏体。
材料特性：卫生保健、防腐蚀、可进行精细表面处理、刚性高、可通过各种加工工艺成型、较难进行冷加工。
典型用途：奥氏体不锈钢主要应用于家居用品、工业管道以及建筑结构中；马氏体不锈钢主要用于制作刀具和涡轮刀片；铁素体不锈钢具有防腐蚀性，主要应用在耐久使用的洗衣机以及锅炉零部件中；复合式不锈钢具有更强的防腐蚀性能，所以经常应用于侵蚀性环境。
1-金属材料的性能(SK)-精简
块 一 金
——残余伸长量达到规定原始标距百分比时的应力。用符 号Rp表示，常用Rp0.2（旧：σ0.2） 。
属
材 ReL 料 的
Rp0.2
Fp0.2 S0
性 能
Fp0.2—试样发生屈服时最小载荷（N）; S0—试样的原始横截面积（mm2）。
Rp0.2用于无明显屈服现象的塑性 金属材料。
首页 返回 上一页 下一页 结束
块 一
低碳钢拉伸曲线：
金
属 oe——弹性变形阶段
材 料
es——屈服阶段
的 sb——均匀塑性变形阶段
性 能
（强化阶段）
k——缩颈阶段
低碳钢拉伸曲线
※oe的斜率即为材料的弹性模量E，又称材料的刚度。
首页 返回 上一页 下一页 结束
模 块 一
金
属
材
料 的
屈服——载荷基本不变而试样继续伸长的现象。
性
能 ※※屈服的产生标志着材料产生明显的塑性变形
缩颈——载荷达到最大值后，试样的局部截面急剧 缩小的现象。
首页 返回 上一页 下一页 结束
有些材料并无（或无明显）屈服阶段。几种钢的拉
模 伸曲线比较、铸铁的拉伸曲线如图: 块 一 金 属 材 料 的 性 能
几种钢的拉伸曲线比较
铸铁的拉伸曲线
首页 返回 上一页 下一页 结束
（二）强度
模 块
1.概念
模 项目
块 一
布氏 硬度
金
属 材 料
洛氏 硬度
的
性
能
维氏 硬度
优点
缺点
测得的硬度值 较稳定、准确
对金属表面的损伤 较大，且效率较低
操作简单迅速， 数据不够稳定和准
常见金属的化学性质
失电子能力、还原性及金属性 Mg＞A1
单
质
的 化 学 性 质 与O2的反应 常温 Mg、Al均能与空气中的O2反应，生成一层坚固而致密的氧化物保护膜．所以，金属镁和铝都有抗腐蚀性能
点燃 2Mg + O2(空气) 2MgO
4Al + 3O2(纯) 2A12O3 与S、X2等非金属的反应 Mg + S MgS
⑧熔融电解法．适用于冶炼活动性强的金属如K、Ca、Na、Mg、A1等活泼的金属，通过电解其熔融盐或氧化物的方法来制得．例如：
2A12O3 4Al + 3O2↑ 2NaCl 2Na + C12↑
③向待检液中滴加KSCN溶液，溶液呈血红色，说明含Fe3＋．
进行铁及其化合物的计算时应注意的事项：
(1)铁元素有变价特点，要正确判断产物；
(2)铁及其化合物可能参加多个反应，要正确选择反应物及反应的化学方程式；
(3)反应中生成的铁化合物又可能与过量的铁反应，因此要仔细分析铁及其化合物在反应中是过量、适量，还是不足量；
用 途 ①作冶炼铝的原料②用于制耐火坩埚、耐火管、耐高温仪器 制取氧化铝 作净水剂
[合金]
(1)合金的概念：由两种或两种以上的金属(或金属跟非金属)熔合在一起而成的具有金属特性的物质．
(2)合金的性质：①合金的硬度比它的各成分金属的硬度大；②合金的熔点比它的各成分金属的熔点低．
*[硬水及其软化]
Mg + C12 MgCl2
2Al + 3S A12S3
2Al + 3Cl2 2AlCl3 与酸的反应 非氧化性酸 例 Mg + 2H＋ ＝ Mg2＋ +H2↑ 例 2A1 + 6H＋ ＝ 2A13＋ +3 H2↑
常用金属材料知识介绍
常用金属材料知识介绍
一、金属材料的分类
金属材料通常按组成成分和色泽分类。
二、金属材料的机械性能
金属材料的机械性能包括强度、弹性、屈服极限、延伸率和断面收缩率以及硬度等。
注：材料强度是指材料对外力破坏的抵抗能力，具体的表现形式由材料的性质（塑性或脆性）及其所处的应力状态共同决定。
注：延伸率δ、断面收缩率φ都是塑性指标。
一般将δ≥5％的材料称为塑性材料；δ<595％的为脆性材料。
三、钢、铁和钢材
1、工业用铁
3、钢按化学成分分类（GB／T 13304-1991）
钢按化学成分分成三大类：非合金钢、低合金钢和合金钢。
四、有色金属及其合金
3、有色金属及其合金牌号表示法（1）铝及铝合金牌号表示法
（2）铜及铜合金牌号表示法
（3）镍及镍合金牌号表示法
（4）铅、锌、锡、钛及其合金牌号表示法。
几种常见金属的物理性质
几种常见金属的物理性质
1金属的一些共同的物理性
质主要有：金属光泽、导电
性、延展性等、
2大多金属呈银白色，铜呈
紫红色，金呈黄色，铁粉呈
黑色，在常温下多数金属是
固体，但汞却是液体。
3在金属中导电性、导电性
最好的是银，熔点最高和最
低的分别是钨和汞，硬度最
大的是铬，人体中含量最高
的金属元素是钙，地壳中含
量最高的金属元素是铝。
4在金属中加热融合某些金
属或非金属而形成的具有
金属特性的物质叫合金。
5铁的合金有生铁和钢，其
含量分别是2％－4.3％和
0.03％－2％。
6与组成它们的纯金属相
比，合金的性能主要有硬度
大、熔点低、抗腐蚀性。
存
在上述区别原因是组成和
结构发生了变化。
铁 铝 铜（有称紫铜） 物
理
性
质 纯铁具有银白色金属光泽，质软，有良好的延展性，密度为7.86g/cm 3，熔点为
1535℃，是电和热的
良导体。
铝具有银白色的金属光泽，密度为2.70g/cm 3，熔点为660 ℃，沸点为2467℃，具有良好的延展性、导电性和导热性。
铜具有紫红色的金属光泽，密度为8.92g/cm 3沸点为2567℃具有良好的延展性、导电性和导热性。