(完整版)金属材料的物理性能和化学性能
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
金属材料的主要性能(共11张PPT)
无机非金属材料（陶瓷…
0
布氏硬度 Brinell Hardness （HB ）
35HRC～38HRC
用于测量有色金属、退火或正火钢件 、灰铸铁材料。
l 洛氏硬度 Rockwell Hardness (HR) 强度与塑性是应由变拉伸: 试验获得
l 而且也会对材料的加工工艺产生一定的影响。
抵抗各种介质侵蚀的能力。
5、疲劳强度 1 fatigue strength
疲劳强度（疲劳极限）——在周期性或非周期性动载 荷（疲劳载荷）作用下，零件材料在无数次循环载荷 作用下不致引起断裂的最大应力。
疲劳应力值往往大大低于材料的强度极限值。
第九页，共11页。
二、金属材料的物理性能： （一）密度 （二）热学性能
⒈ 熔点；⒉ 热容；⒊ 热膨胀；⒋ 热传导 （三）电学性能
第七页，共11页。
洛氏硬度 Rockwell Hardness (HR)
原理是用顶角为120°的金刚石圆锥或尺寸很小的淬火钢球作为压头，在规定的载荷压力作用下，
压入材料表面，在指示盘上显示出硬度值大小。 常用的是用符号 HRC 表示。
注： 1、数字在前、字母在后，如45HRC；35HRC～38HRC 2、HRC适用范围数值20～70；小于或大于这个范围均 为标注错误！如17HRC；75HRC；HRC=15～19等。
韧性——金属在断裂前吸收变形能量的能力。韧性的判断依据是通过冲击实验来测定，通常采用
摆锤式冲击试验机测定。
摆锤式一次冲击实验 GB229—94规定：将材料制成带有V型缺口标准冲击试样。
aK
响，比较复杂，所以冲击 值一般只作为选择材料的参考，不直接用于强度计算。
⒈ 电阻率ρ ；⒉ 电阻温度系数；⒊ 介电性 （四）磁学性能
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）。
1.金属材料的性能
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
银 铜 金 铝 锌 铁 铅 100 99 74 61 27 17 7.9（良） （优） 铅 银 铜 铁 锌 铝 （小） 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.70 金 银 1064 962 金 铝 660 铝 锡 232（低） 铅
1.1金属材料的物理性能和化学性能
载荷是指零件或构件工作时所承受的 外力。 载荷的分类: 不随时间变化或变化较缓慢的载荷 称为静载荷， 如重力，锅炉中的压力，螺栓拧紧后 载 荷 受到的拉力; 随时间变化的栽荷称为冲击载荷， 如内燃机活塞杆受到的力，机器中的 齿轮受到的力等。 在工作过程中受到大小、方向随时 间呈周期性变化的载荷作用，这种载 荷称为交变载荷。 有许多机械零件，如轴、齿轮、连杆 和弹簧等，
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 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，
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。 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。
一、金属材料的物理性能
2.熔点 定义 金属从固体状态向液体状态转变时的温度称为熔 点。熔点一般用摄氏温度（℃）表示。各种金属都有 其固定熔点。如铅的熔点为323 ℃，钢的熔点为１５ ３８ ℃。 分类 低熔点金属——熔点低于 １０００ ℃， 中熔点金属——熔点在１０００～２０００ ℃， 高熔点金属——熔点 高于２０００ ℃。
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。
物理性能化学性能
• 1.1.1物理性能
• 定义：材料在各种物理条件下表现出来的 性能，包括密度、熔点、导热性、热膨胀 性、磁性等。
1.1.1物理性能• 1Biblioteka 密度。材料单位体积的质量称为密度。
• 2）熔点。金属由固态转变为液态时的温度称 为熔点。
• 3）导热性。导热性是材料传导热量的能力， 用热导率λ来表征。 • 4）导电性。材料传导电流的能力称为导电 性。 • 5）热膨胀性。热膨胀性是指材料在温度变 化时，体积发生膨胀或收缩的性能。
1.2材料的力学性能
• 材料的力学性能是指材料在承受各种外加载 荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变 应力等）时所表现出的力学特征。
• 常用的金属材料力学性能包括强度、硬度、 塑性、刚度、冲击韧性、疲劳强度等。
力－伸长曲线
• 1）弹性形变阶段（oe）。弹性变形是指外 力去除后能恢复的变形。
• 2）微量塑性变形和屈服阶段(es和ss’)。试 样继续发生变形，但除去外力后，只能有 部分变形恢复，而另一部分变形不能消失。 • 3）均匀塑性变形阶段(s’b)。此阶段整个试 样均匀变形，直到b点载荷达到最大值。 • 4）局部塑性变形阶段(bk).b点以后，塑性变 形开始集中在试样某一局部进行，发生颈 缩现象，直至k点断裂。
• 6）磁性。材料能导磁的性能称为磁性。
• 1铁磁性材料 2弱磁性材料 3抗磁性材料。
1.1.2化学性能
• 材料的化学性能是指材料在室温或高温下， 抵抗各种介质化学作用的能力。 • 1）耐腐蚀性。耐腐蚀性是指材料抵抗各种 介质腐蚀破坏的能力。 • 2）抗氧化性。抗氧化性是指材料抵抗高温 氧化的能力。
金属材料金属材料的性能与应用
金属材料金属材料的性能与应用金属材料的性能与应用金属材料是最常用的结构材料之一，其优异的性能使其在各个领域得到广泛应用。
本文将从金属材料的特性、性能和应用方面进行探讨。
一、金属材料的特性金属材料具有以下几个基本特性：1. 密度高：金属材料的原子排列较为紧密，因此其密度相对较高。
这使得金属材料在构造强度要求较高的场合得到应用，在航空航天、汽车制造等领域发挥着重要作用。
2. 导电性好：金属材料具有良好的导电性能，电子在金属中的传输速度快。
因此，金属材料广泛应用于电子元器件、电力输送以及通信等领域。
3. 导热性优异：金属材料具有优异的导热性能，能够快速传导热量。
这使得金属材料在制造散热器、热交换器等热传导要求高的设备中得到广泛应用。
4. 强度高：金属材料的强度较高，能够承受较大的载荷和应力。
这使得金属材料成为制造机械零件、桥梁等要求高强度的结构材料。
二、金属材料的性能金属材料的性能主要包括力学性能、物理性能和化学性能三个方面。
1. 力学性能：金属材料的力学性能包括强度、韧性、塑性等指标。
强度是指材料抵抗外力破坏的能力，韧性是指材料在受力作用下能够吸收较大的能量而不破断的性质，塑性是指材料受力后能够发生可逆形变的能力。
2. 物理性能：金属材料的物理性能包括热膨胀系数、热导率和电阻率等。
热膨胀系数是指材料在温度变化时长度或体积的变化程度，热导率是指材料导热的能力，电阻率是指材料电阻导电的能力。
3. 化学性能：金属材料的化学性能包括耐腐蚀性能和氧化性能等。
耐腐蚀性能是指金属材料在与介质接触时的抗腐蚀能力，氧化性能是指金属材料在氧气环境下的抗氧化能力。
三、金属材料的应用由于金属材料特性的优异，其应用范围广泛。
1. 结构材料：金属材料在建筑、桥梁、汽车、飞机等领域中作为结构材料使用，用于承担载荷和保证结构强度。
2. 电子领域：金属材料在电子器件、电缆、导线等领域中得到广泛应用，由于其导电性能优异，能够传输电流和信号。
金属材料的性能
金属材料的性能一、金属材料的物理性能和化学性能1. 金属的物理性能金属的物理性能主要包括密度、熔点、热膨胀、导热性、导电性和磁性等。
(1) 密度密度是指金属单位体积的质量，用ρ表示ρ=m Vm—金属质量(kg) V—金属体积(m3) ρ—金属密度(kg/m3)在实际应用中，常用金属密度来计算大型零件的质量，某些机械零件选材时必须考虑金属密度。
比如航空领域，密度是考虑的一个重要指标。
(2) 熔点金属由固态转变为液态是的温度称之为熔点。
纯金属都有固定的熔点。
熔点是制定热加工(冶炼、铸造、焊接)工艺规范的重要依据之一。
(3) 热膨胀性金属受热时，体积会增大，冷却时收缩，金属这种性能称之为热膨胀性。
热膨胀性能的大小可以用线膨胀系数或体膨胀系数来表示。
α1=l t−l0 l0Δtl0—线膨胀前的长度(cm)l t—线膨胀后的长度(cm)Δt—温度差(K或℃)α1—线膨胀系数(1/K)或(1/℃)从式中可以看出，线膨胀系数是指温度每升高一个单位，金属材料长度增量与原来长度的比值。
线膨胀系数不是一个固定不变的数值，它是随温度的升高而增大的。
体膨胀系数是线膨胀系数的3倍。
在实际工作中，应当考热膨胀的影响，例如铸造冷却时工件体积收缩，精密量具因温度变化二引起的读数误差等。
(4) 导热性金属传到热量的能力称为导热性。
金属导热性能较好。
这与其内部的自由电子有关。
金属导热能力的大小，常用导热率(导热系数)λ来表示。
热导率说明维持单位温度梯度(温度差)时，在单位时间内，流过物体单位横截面的热量，单位是W/(m·K)。
金属材料的导热率越大，说明导热性能越好。
一般来说，金属越纯，其导热能力越好。
导热性好的金属散热性能就越好，在制造散热器、热交换器等零件时，就要注意选用导热性能好的材料。
(5) 导电性金属能够传导电流的性能，称为导电性。
金属的导电性与其内部存在的自由电子有关。
金属导电性能的好坏，常用电阻率ρ来表示。
单位长度，单位截面积的物体在一定温度下所具有的电阻数叫电阻率，单位是Ω·m。
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、锻造性能、焊接性能、热处理性能及切削加工性能等。
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。
（一）强度与塑性●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可以通过拉伸试验测得。
1．拉伸试验●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，并测其力学性能的试验。
（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．强度指标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。
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。
第01章 金属材料的基础知识-
非晶体
按一定的几何规律作周 期性排列而形成的聚集 状态； 非晶体 ：当原子 ( 或分 子)为无规则地堆积在一 起形成的一种无序的聚 集状态；
结构上：长程有序，短程有序； 性能上：有无固定熔点；各项同性/异性。
1.2.1 金属键与晶体结构——晶体的基本概念
刚球模型；
空间点阵；
阵点/结点；
晶格；
1.2.1 金属键与晶体结构——晶体的基本概念
Z
c
a
X b Y
晶格： 将空间点阵
用一系列相互平行的 直线连接起来形成的 空间格架。
a ，b ，c 晶格常数
晶胞 ：是组成晶格的
最基本的几何单元。
1.2.1 金属键与晶体结构——晶体的基本概念
7种晶系、14中布拉菲点阵
立方
1.1.2 力学性能——硬度——布氏硬度
布氏硬度值是外力除以压痕球冠表 面积；
在实际操作中，不需计算，用刻度 放大镜测出压坑直径 d ，然后查表。
1.1.2 力学性能——硬度——布氏硬度
布 氏 硬 度 压 痕
淬火钢球： 用 以 测 定 硬 度
<450的金属材料，硬度值用HBS表 示；
硬质合金球： 用以测定硬
坏了原子的平衡状态使晶格发生扭曲； 性能变化——电阻增大，密度减小，强度和硬 度提高，塑性和韧性下降。
1.2.4 晶体的缺陷
线缺陷
晶体中的线缺陷是各种类型的位错；
位错 ：晶体中的一列或数列原子发
生有规律的错排现象；
刃型位错，螺型位错。
1.2.4 晶体的缺陷
线缺陷——刃型位错
当一个完整晶体某晶面以上的某处多出半个原子面，
第一章 金属材料的基础知识
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。
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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。
金属材料工程专业面试试题及答案精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版金属材料工程专业面试试题及答案金属材料工程专业面试试题及答案「篇一」1、金属材料的使用性能包括物理性能、（）和（）。
答案：化学性能力学性能2、金属材料的工艺性能包括锻造、（）、（）等。
答案：铸造焊接3、变化很慢的载荷称为（）载荷。
答案：静4、在短时间内以高速度作用于零件上的载荷称为（）载荷。
答案：冲击5、大小和方向随时间发生周期性变化的载荷称为（）载荷。
答案：交变6、变形一般分为（）变形和塑性变形两种。
不能随载荷的去除而消失的变形称为（）变形。
答案：弹性塑性7、强度是指金属材料在静载荷作用下，抵抗（）或（）的能力。
答案：塑性断裂8、强度常用的衡量指标有（）和（）。
答案：屈服点抗拉强度9、如果零件工作时所受的应力低于材料的（）和（），则不会产生过量的塑性变形。
答案：屈服点σs210、有一钢试样其横截面积为100mm，已知钢试样的σs＝314MPa，σb＝530MPa 。
拉伸试时，当受到拉力为（）时，试样出现屈服现象，当受到拉力为（）时，试样出现缩颈。
答案：31400 5300011、断裂前金属材料产生塑性变形的能力称为塑性。
金属材料的（）和（）的数值越大，表示材料的塑性越好。
答案：断后伸长率断面收缩率12、一拉伸试样的原标距长度为50mm，直径为10 mm拉断后试样的标距长度为79 mm，缩颈处的最小直径为4.9 mm,此材料的伸长率为（）,断面必缩率为（）。
答案：58% 73%13、填出下列力学性能指标的符号：符号：抗拉强度（），洛氏硬度C标尺（）。
答案：σb HRC14、符号：断面收缩率（），冲击韧度（）。
答案：φ Ak15、500HBW5/750表示用直径为5mm, 材料为硬质合金球形压头，在7350 N压力下，保持（）s,测得的硬度值是（）。
答案： 10—15 50016、金属材料抵抗（）载荷作用而（）能力，称为冲击韧性。
答案：冲击不破坏17、原子呈无序堆积状况的物体叫非晶体，原子呈有序、有规则排列的物体称为（）。
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。
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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。
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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。
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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
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（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
铝合金的性能.
铝合金的性能.铝合金是一种被广泛使用的金属材料，具有较高的强度、轻量化、耐腐蚀、导热性、导电性等特点，被广泛用于各种不同的工业领域。
本文将详细介绍铝合金的性能，包括力学性能、物理性能、化学性能等方面。
一、力学性能1. 强度铝合金的强度与其组成元素、热处理状态、晶粒尺寸等因素有关。
在一般情况下，铝合金的拉伸强度可达到150~400MPa，而其屈服强度为70~350MPa之间。
从这一特点来看，铝合金已经被广泛地应用于承受高强度的运载结构。
2. 韧性铝合金具有较高的韧性，即在受到外部力作用下不易断裂或变形。
这是由于铝合金具有更高的塑性和延展性，使其在受力时能够产生更大的位移，例如在变形的过程中其结构并不会发生显著的损坏。
3. 硬度铝合金的硬度与其组成元素和热处理状态有关。
由于铝的晶体构造比较严密，使其具有更高的硬度。
同时，在添加其他元素时，还可以提高其硬度。
二、物理性能铝合金的密度较低，只有2.7g/cm3左右。
这使得铝合金在工业中得以广泛使用，尤其是在需要轻量化材料的情况下。
2. 热膨胀系数铝合金的热膨胀系数与其温度和成分有关。
一般而言，铝合金的热膨胀系数在20~200℃的范围内约为23~26×10-6/℃。
3. 热导率铝合金具有较高的热导率，大约为80.4～221W/(m·K)，远高于其他材料。
这使得铝合金在热导性能要求较高的情况下得以广泛应用。
铝合金的电导率与其结构、组成元素和温度有关。
一般而言，它的电导率介于20~60 MS/m之间。
1. 耐腐蚀铝合金具有很好的耐腐蚀性能，这是由于其表面形成了一层保护性氧化膜。
该氧化膜具有可溶性，使得它可以与不同的金属和非金属材料相容，从而达到更好的耐腐蚀性能。
但是，如果其表面氧化膜遭受损坏，则会导致其耐腐蚀性能下降。
铝合金具有很好的可加工性，可以通过铸造、轧制、拉伸、冷拔等方式进行加工。
这使得铝合金得以广泛应用于复杂工件制造、航空制造等领域。
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难熔金属（1800
℃以上
）
飞船外壳、火箭、导弹、 燃气轮机和喷气飞机等
导热性 金属材料传导热量的能力
热的良导体：金属 分 类 热的不良导体：非金属
热导率（导热系数）λ
表示金属材料导 热性能的优劣
导热率大的金 属材料导热性好
金属材料在受热时体积会增大，冷却
4，热膨胀性 时则收缩，这种现象称为热膨胀性
线胀系数αl
如铁在0——100℃时αl=11.76×10-6 ℃-1
实际工作中需 要考虑热膨 胀的影响的
铺设铁轨 架设桥梁 测量尺寸
5，导电性 金属材料传导电流的性能
导电性好的用作导电材料
分
导体 导电性差的用作电阻、电热元件
类
绝缘体 用作绝缘材料
金属材料中导电性能最好的是 银 铜 铝
6，磁性 金属导磁的性能
用 的
洛氏硬度（HRC、HRB、HRA）
硬
度
维氏硬度（HV）
布氏硬度用于测定铸铁、有色金属、低
硬 合金结构钢以及结构钢调质件的硬度
度
的 洛氏硬度应用最广，常用于测定工件的
应 用
表面硬度
维氏硬度由于测试手续较繁、应用较少
4,韧性 金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力 常用指标： 冲击韧性（αk)
焊接质 量评价
焊缝裂纹 焊缝气孔
常用钢铁材 料的焊性
较好：低碳钢 较差：中高碳钢
差：铸铁
4，可加工性 金属材料切削加工的难易程度
可加工性 评价依据
刀具磨损
加工表面质量
影响可加工 性的因素
硬度（过高、过低都不好） 切屑（是否易折断）
• 三，小结 • 1，力学性能 • 强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度 • 2，工艺性能 • 铸造性、锻压性、焊接性、可加工性 • 四，布置作业
晶 体
单晶体 多晶体
的
分
非
类
晶
体
金属熔点举例 铅323℃，铁1538 ℃
低 分 类
按 熔 点 高
低熔点金属 （1000 ℃以下 ）例：铅、锡 中熔点金属 （1000 ℃——2000 ℃ ）例：铁 高熔点金属 （2000 ℃ 以上）例：钨
易 分 类
按 熔 化 难
易熔金属（320 ℃以下 ） 熔断器和防火安全阀等
1，铸造性
金属材料能否用铸造方法制成优良 铸件的性能。
影响铸造性能的因素
流
冷
动
却
性
时
的
收
缩
率
2，锻压性 金属材料能否用锻压的方法制成锻压
件的性能
影响锻压 性的因素
塑性 塑性变形抗力
常用钢铁材 料的锻压性
低碳钢的锻压性最好 中碳钢次之 高碳钢则较次
3，焊接性 金属材料在一定的焊条件下，是否易于
获得优良焊接接头的能力
会发生氧 化情况
避免氧 化方法
锻造 热处理 焊接
还原保护气体
3，化学 稳定性
金属材料的耐腐蚀性和抗氧化 性的总称
热稳定性 金属材料在高温下的稳定性
用于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
三，力学性能
定义
是指金属材料在外力的作用下所表现出来 的性能（抵抗能力）。
强度
力
塑性
学
性
硬度
铁磁性材料
能被磁铁吸引
分 类
如铁、钴等 用作变器、电机的铁 心和测量仪表零件
如锰、铬、铜、锌等 无（顺）磁性材料
用作要求避免磁场 注意 磁性不是固定不变的 干扰的零件
二，金属材料的化学性能
1，耐腐 金属材料在常温下抵抗氧、水蒸 蚀性 气及其他化学介质腐蚀作用能力
腐蚀对金 属材料 的危害
2，抗氧化性 金属材料在加热时抵抗氧化作用的能力
αk=Ak/A 单位J/cm2 αk值越大，冲击韧度越高
5，疲劳 强度
金属材料在无限次交变载荷作 用下而不破坏的最大应力
疲 劳
试样承受交变载荷
强
度 的
钢的循环次数107
测
试
有色金属的循环次数108
疲劳断裂的特点
突然性
危险性大
提 高
改善零件的结构形状
疲
劳
极
降低表面粗糙度值
限
的
途 径
采取表面强化
四，金属材料的工艺性能
提问 为什么现在门窗，自行车等都
会选用铝合金
结论 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
使 用 性
物理性能 化学性能
材 能 力学性能
料
的
性 能 分 类
工 性 性 能
铸造性 锻压性 焊接性
可加工性
一、金属材料的物理性能
1，密度 单位体积金属的质量
Kg/m3
单
位
g/cm3
单位换算 1g/cm3 ＝103Kg/m3
金属材料的性能
教学目标： 1，知识目标：（1），使学生了解机械基础中金属材料性能的分类情况
（2），使学生了解金属材料的物理性能、化学性能 （3），使学生理解金属材料的力学性能 （4），使学生了解金属材料的工艺性能 2，能力目标：理解金属材料的物理性能、化学性能和力学性能对金属材料 选择的影响和工艺性能对金属材料加工、使用的影响 3，情感目标：通过学习了解各种材料的性能是千差万别的 教学重点：密度、熔点、导热性、导电性 教学难点：材料的性能对材料使用的影响
2，塑性 金属材料在静载荷作用下产生永久变形
而不破坏的能力
塑
伸长率δ
性
指
标
断面收缩率Ψ
注意 δ、Ψ值越大，表示材料的塑性越好
3，硬度
金属材料抵抗其他更硬物体压入其表 面的能力
硬度是衡量金属材料软硬的指标，是金 属材料表面抵抗变形或破坏的能力，是
材料塑性、强度等性能的综合体现
最 布氏硬度（HB）
常
举例
ρCu=8.9g/cm3 ρAl=2.7g/cm3
ρFe=7.8g/cm3 ρMg=1.8g/cm3
密度最大的金属 锇ρos=22.57g/cm3
轻金属（ ρ ﹤4.5g/cm3） 按密度大小分类
重金属（ ρ ﹥4.5g/cm3）
2，熔点 金属从固态向液态转变时的温度 单位 摄氏度（℃）
物 质
能
韧性
疲劳强度
机械零件在使用和制造过程中受到
载荷（负荷）
的力的作用
载
静载荷
荷
分
类
变载荷
弹性变形 变 形
塑性变形
交变载荷 冲击载荷
应力 单位截面上的内力
应 力
静应力
分 类
变应力
1，强度 金属材料在静载荷作用下抵抗变形和
破坏的能力
单位
Pa、Mpa
单位换算 1Mpa=106 Pa
分
类
抗抗抗抗抗 拉压扭弯剪 强强强强强 度度度度度