1.2 金属材料的物理性能、化学性能及工艺性能
基础知识试题选择判断新习题集 4 (1)
一、是非题1.1 所有金属物质都具有一定的光泽和优良的延展性、传热性及导电等特性1.2 金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。
1.3金属材料的工艺性能是指：为保证构件能正常工作所用的金属材料应具备的性能1.4金属材料工艺性能包括力学性能、物理性能和化学性能1.5 金属材料使用性能决定了材料的应用范围，使用安全可靠性和使用寿命。
1.6材料强度越高，其塑性就越好1.7 材料在外力作用下所表现出的力学指标有强度，硬度、塑性、韧性等。
1.8 评价金属材料的强度指标有抗拉强度，屈服强度，伸长率和断面收缩率1.9 评价材料塑性的指标是伸长率和断面收缩率，而断面收缩率能更可靠地反映材料的塑性。
1.10 塑性优良的材料冷压成型的性能好，不容易发生脆性破坏，安全性好。
因此要求材料的塑性越大越好1.11金属的强度是指金属抵抗断裂的能力。
1.12 一般说来，钢材硬度越高，其强度也越高。
1.13洛氏硬度方法的特点是压痕很小，可用来测定焊缝、熔合线和热影响区的硬度1.14 里氏硬度计的测量原理是利用电磁感应原理中速度与电压成正比的关系，其体积小，重量轻，操作简便，特别适合现场使用。
1.15 材料冲击韧度值的高低，取决于材料有无迅速塑性变形的能力。
1.16冲击韧性AK越高的材料，抗拉强度值σb也越高1.17冲击韧性高的材料一般都有较好的塑性。
1.18 塑性高的材料，其冲击韧性必然也高1.19一般说来，塑性指标较高的材料制成的元件比脆性材料制成的元件有更大的安全性。
1.20承压类特种设备的冲击试验的试样缺口规定采用Ｖ型缺口而不用Ｕ型缺口，是因为前者容易加工，且试验值稳定1.21 一般说来，焊接接头咬边缺陷引起的应力集中，比气孔缺陷严重得多。
1.22 材料屈强比越高，对应力集中就越敏感。
1.23材料的冲击值不仅与试样的尺寸和缺口形式有关，而且与试验温度有关。
1.24如果环境条件不利或使用条件不当，塑性材料也可能变为脆性材料。
1.25只要容器和管道的使用温度高于-20℃，就不会发生低温脆断1.26 发生热脆的钢材，其金相组织没有明显变化。
(完整word版)金属材料力学性能练习题
第二章第一节金属材料的力学性能一、选择题1.表示金属材料屈服强度的符号是（）。
A.σe B.σsC.σbD.σ-12.表示金属材料弹性极限的符号是（）。
A.σe B.σsC.σbD.σ-13.在测量薄片工件的硬度时，常用的硬度测试方法的表示符号是（）。
A.HBB.HRC.HVD.HS4.金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（）。
A.强度B.硬度C.塑性D.弹性二、填空1.金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗（）或（）的能力。
2.金属塑性的指标主要有（）和（）两种。
3.低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、（）和（）三个阶段。
4.常用测定硬度的方法有（）、（）和维氏硬度测试法。
5.疲劳强度是表示材料经（）作用而（）的最大应力值。
三、是非题1.用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球，用符号HBS表示。
（）2.用布氏硬度测量硬度时，压头为硬质合金球，用符号HBW表示。
（）四、改正题1.疲劳强度是表示在冲击载荷作用下而不致引起断裂的最大应力。
2.渗碳件经淬火处理后用HB硬度计测量表层硬度。
3.受冲击载荷作用的工件，考虑机械性能的指标主要是疲劳强度。
4.衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和冲击韧性。
5.冲击韧性是指金属材料在载荷作用下抵抗破坏的能力。
五、简答题1.说明下列机械性能指标符合所表示的意思：σS 、σ0.2、HRC、σ-1。
2.说明下列机械性能指标符合所表示的意思：σb 、δ5、HBS、akv。
2.2金属材料的物理性能、化学性能和工艺性能一、判断题1.金属材料的密度越大其质量也越大。
（）2.金属材料的热导率越大，导热性越好。
（）3.金属的电阻率越小，其导电性越好。
（）二、简答题：1.什么是金属材料的工艺性能？它包括哪些？2.什么是金属材料的物理性能？它包括哪些？3.什么是金属材料的化学性能？它包括哪些？。
第1章金属材料的性能与结构
1．晶体结构的基本知识
由于晶体原子排列呈周期性，因此， 可以从晶格中选取一个能够完全反应晶 格中原子排列特征的最小的几何单元， 来分析晶体中原子排列的规律性，这个 最小的几何单元称为晶胞 。
1．晶体结构的基本知识
晶格
晶胞
1．晶体结构的基本知识
Z c
α
β a
X a γ
b
Y
图1-9 晶胞的晶格常数和轴间夹角的表示法
（）
MPa
b
s
e
b
s
e
应变（%）
图1-2 单轴拉伸曲线示意图
2、金属的力学性能的指标一般有哪些？ 怎样获得这些指标？ 塑性是指金属材料在外力作用下，发生 永久变形而不破坏的能力。在工程中常用 塑性指标来判断金属材料的可成形性，常 用伸长率和断面收缩率来表征。 伸长率指试样在拉伸过程中，拉断标距长 度的延长值（见图1-1）与原始标距长度的 比值，即：
1.2.1 金属
在固态金属中，吸引力与排斥力的大 小以及它们的结合能量都随原子间距离 的变化而发生改变。这样就存在一个原 子间距，此时原子间相互排斥力与吸引 力相等，原子处于稳定平衡状态，该原 子间距即为平衡距离，这时原子之间的 结合能为最低，系统此时最稳定。
1.2.2 金属的晶体结构
1．晶体结构的基本知识 2. 常见金属的晶体结构 3. 晶面指数和晶向指数
第1章 金属材料的性能与结构
§1.1 金属材料的性能 §1.2金属的晶体结构
§1.3合金的相结构
1.1 金属材料的性能
金属材料是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。 金属材料一般分为：黑色金属和有色 金属，黑色金属有钢、铸铁、铬、锰； 其他的金属，如铝、镁、铜、锌等及其 合金都为有色金属。 金属材料的性能包括：力学性能、物 理化学性能、工艺性能、经济性能等。
第一章2金属材料的性能特点
四、切削加工性能 用切削后的表面粗糙度 和刀具寿命来表示。
切削加工
金属材料具有适当的硬度(170 HBS～230 HBS) 和足够的脆性时切削性良好。 改变钢的化学成分(加少量铅、磷)和进行适当 的热处理(低碳钢正火，高碳钢球化退火)可提高钢 的切削加工性能。 铜有良好的切削加工性能。
五、热处理工艺性能 钢的热处理工艺性能主要考虑其淬透性, 即钢接受淬火的能力。 含Mn、Cr、Ni等合金元素的合金钢淬透 性比较好, 碳钢的淬透性较差。
断后伸长率
A
A
11.3
δ5 δ10
ψ
%
%
断面收缩率
Z
三、硬度 硬度：材料抵抗另一硬物体压入其内的能力。 即材料受压时抵抗局部塑性变形的能力。 1、布氏硬度 一定直径的硬质合金球（或钢球）在一定载 荷作用下压入试样表面。测量压痕直径, 计算硬 度值。 用钢球压头时硬度 用HBS表示 用硬质合金球时硬 度用HBW表示
布氏硬度计
布氏硬度计的使用
2、洛氏硬度 采用金刚石压头(或硬质合金球压头)， 加预载荷F0 ，压入深度h0 。再加主载荷F1 。 卸去主载荷F1，测量其残余压入深度h。 用h与h0之差△h来计算洛氏硬度值。 硬度直接从硬度计表盘上读得。 根据压头的种类和 总载荷的大小洛氏硬度常 用表示方式有: HRA、HRB、HRC
金属材料的强度与其化学成分和工艺有 密切关系。 纯金属的抗拉强度较低； 合金的抗拉强度较高。 纯铜抗拉强度： 60MPa 铜合金抗拉强度：600MPa～700MPa 纯铝抗拉强度： 40MPa 铝合金抗拉强度：400MPa～600MPa
退火状态的三种铁碳合金： 碳质量分数0.2%，抗拉强度为350MPa 碳质量分数0.4%，抗拉强度为500MPa 碳质量分数0.6%，抗拉强度为700MPa
第三节常用金属材料的一般知识
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。
2．导电性金属传导电流的能力叫做导电性。
各种金属的导电性各不相同，通常银的导电性最好，其次是铜和铝。
3．导热性金属传导热量的性能称为导热性。
一般说导电性好的材料，其导热性也好。
若某些零件在使用中需要大量吸热或散热时，则要用导热性好的材料。
如凝汽器中的冷却水管常用导热性好的铜合金制造，以提高冷却效果。
4．热膨胀性金属受热时体积发生胀大的现象称为金属的热膨胀。
例如，被焊的工件由于受热不均匀而产生不均匀的热膨胀，就会导致焊件的变形和焊接应力。
衡量热膨胀性的指标称为热膨胀系数。
5．抗氧化性金属材料在高温时抵抗氧化性气氛腐蚀作用的能力称为抗氧化性。
热力设备中的高温部件，如锅炉的过热器、水冷壁管、汽轮机的汽缸、叶片等，易产生氧化腐蚀。
一般用作过热器管等材料的抗氧化腐蚀速度指标控制在≤0．1mm／a。
6．耐腐蚀性金属材料抵抗各种介质（大气、酸、碱、盐等）侵蚀的能力称为耐腐蚀性。
化工、热力设备中许多部件是在腐蚀条件下长期工作的，所以选材时必须考虑钢材的耐腐蚀性。
（二）金属材料的力学性能金属材料受外部负荷时，从开始受力直至材料破坏的全部过程中所呈现的力学特征，称为力学性能。
它是衡量金属材料使用性能的重要指标。
力学性能主要包括强度、塑性、硬度和韧性等。
1．强度金属材料的强度性能表示金属材料对变形和断裂的抗力，它用单位截面上所受的力（称为应力）来表示。
常用的强度指标有屈服强度及抗拉强度等。
（1）屈服强度钢材在拉伸过程中，当拉应力达到某一数值而不再增加时，其变形却继续增加，这个拉应力值称为屈服强度，以σs表示。
1-2金属材料的性能
1.2 金属材料的性能[课题]金属材料的性能[教学目标]一、知识目标了解金属材料的性能。
二、能力目标通过了解金属材料的性能，了解常用金属材料的使用范围、加工方法。
三、素质目标提高学生对金属材料基本知识的了解，了解机器零件选材的主要依据，能合理选择零件材料。
[教学重点]1.金属材料的使用性能。
2.金属材料的工艺性能。
[教学难点]1.金属材料的力学性能。
2.金属材料的工艺性能。
[教学方法]讲授法、互动法。
[学生分析]金属材料的使用性能决定了它的使用范围，学生对机械了解得很少，讲课时要注意联系学生常见的机器，分析零件性能，对材料的要求，引起学生的兴趣和爱好。
[教学安排]2学时[教学过程]一、导入新课材料是机器的物质基础。
零件有强度和使用寿命的要求，不同的零件需要选用不同的材料。
金属材料的性能是选择材料的主要依据。
二、讲授新课（一）概述1.金属材料的性能一般分为工艺性能和使用性能。
2.工艺性能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。
3.使用性能指金属零件在使用条件下金属材料表现出来的性能。
使用性能包括物理性能、化学性能和力学性能。
（二）金属材料的物理性能是金属所固有的属性，包括密度、熔点、导热性、热膨胀性、导电性和磁性等。
1.密度金属的密度是单位体积金属的质量，单位为kg/m3。
根据密度的大小，金属材料可分为轻金属和重金属。
（1）轻金属：密度小于4.5g/cm3的金属，如铝、钛等。
（2）重金属：密度大于4.5g/cm3的金属，如铁、铜等。
密度是金属材料的一个重要物理性能，与材料的使用和检测等都有关系。
例如在航空工业和汽车工业中，为了增加有效载重量，密度是需要考虑的重要因素。
2.熔点金属从固态向液态转变时的温度称为熔点，单位为℃。
各种金属都有其固定熔点，如钢的熔点为1538℃，铅的熔点为323℃。
熔点对于冶炼、铸造、焊接和配制合金等都很重要。
易熔金属及合金可用来制造熔断器和防火安全阀等零件；难熔金属及合金则用来制造要求耐高温的零件，广泛用于飞船外壳、火箭、导弹、燃气轮机和喷气飞机等耐高温零件。
金属材料的力学性能及工艺性能
金属材料的力学性能及工艺性能
1.１ 力学性能
金属材料抵抗不同性质载荷的能力，称为金属材料的力学性能，通常又称为 机械性能。它的主要指标是强度、塑性、韧性、硬度和疲劳强度等。上述指标既 是选用材料的重要依据，又是控制、检验材料质量的重要参数。
１.强度和塑性 ２. 硬度 ３. 韧性和疲劳强度
金属材料的力学性能及工艺性能
金属材料的力学性能及工艺性能
工业上使用的金属材料主要是合金，而纯金属应用较少（价格高昂且强度较 低）。所谓合金，是指由两种或两种以上的元素（其中至少有一种是金属元素）所 组成的具有金属性质的物质。例如，碳钢是由铁和碳组成的合金，黄铜是由铜和锌 组成的合金等。金属与合金统称为金属材料。
金属材料的性能包括使用性能和工艺性能两大类。使用性能包括力学性能、物 理性能和化学性能等，工艺性能包括铸造性、锻造性、焊接性、热处理性能和切削 加工性等。
1.２ 工艺性能
金属材料的工艺性能是指金属பைடு நூலகம்料所具有的能够适应各种加工工艺要求的能力。工艺性 能实质上是力学、物理、化学性能的综合表现。金属材料常用铸造、压力加工、焊接和切削 加工等方法制造成零件。各种加工方法对材料提出了不同的要求。
１. 铸造性 ２. 锻造性 ３. 焊接性 ４. 切削加工性
机械基础复习资料金属材料和热处理含习题答案
第二部分 机械基础第四章 金属材料和热处理本章重点1．掌握：强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度的含义。
2．了解：工艺性能的含义。
3．了解：热处理的概念及目的。
4．熟悉：退火、正火、淬火、回火，表面热处理的方法。
5．掌握：碳素钢的概念、分类、牌号的表示方法及性能。
6．掌握：合金钢的牌号及表示方法。
7．熟悉：铸铁分类牌号及用途。
本章内容提要一．金属材料的性能1．物理、化学性能物理性能是指金属材料的密度、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等具有物理特征的一些性能。
化学性能是指金属在化学作用下所表现的性能。
如：耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性。
2．金属材料的机械性能金属材料在外力作用下所表现出来的性能就是力学性能。
主要有强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。
（1）强度强度是材料在静载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。
可分为抗拉强度、抗压强度、抗剪强度和抗扭强度。
常用的强度是抗拉强度。
工程上常用的强度指标是屈服点和抗拉强度。
（2）塑性塑性是金属材料在静载荷作用下产生永久变形的能力。
常用塑性指标是伸长率和断面收缩率。
伸长率：是指试样拉断后的伸长与原始标距的百分比。
式中，L 0表示试样原长度（mm ），L 1表示试样拉断时的长度（mm ）。
断面收缩率：是指试样拉断后，缩颈处横截面积（A 1）的最大缩减量与原始横截面积（A 0）的百分比。
（3）硬度硬度是金属材料表面抵抗比它更硬的物体压入时所引起的塑性变形能力；是金属表面局部体积内抵抗塑性变形和破裂的能力。
目前最常用的硬度是布氏硬度（HB ）、洛氏硬度（HRC 、HRB 、HRA ）和维氏硬度（HV ）。
（4）韧性1o o 100%L L L -=⨯δ010A A 100%A -=⨯ψ韧性是脆性的反意，指金属材料抵抗冲击载荷的能力。
工程技术上常用一次冲击弯曲试验来测定金属抵抗冲击载荷的能力。
（5）疲劳强度疲劳强度是指材料在无限多次交变载荷作用下不发生断裂的最大应力。
一般规定，钢铁材料的应力循环次数取108，有色金属取107。
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。
汽车机械基础汽车金属材料
2021/3/10
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**合金结构钢
定义：在碳素结构钢的基础上加入合金元素而
得到的钢为合金结构钢
牌号：采用“两位数字+合金元素符号+数字” 的格式表示。例如：
思考：20CrMnTi 的含义
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按 性 能 分类 和 用 途 分
合金渗碳钢 合金调质钢 合金弹簧钢 滚动轴承钢
2021/3/10
以上为碳素结构钢及其在汽车上应用方面的部分内容
2021/3/10
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2.合金钢及其在汽车上的应用
合金钢的分类 按用途分： a.低合金结构钢：主要用于制造工程结构的型钢和
钢筋。 b.合金结构钢：用于制造机械零件和工程构件**
c.合金工具钢：用于制造各种加工工具 d. 特殊性能钢：具有特殊性能的钢，如不锈钢
铝及其合金
非铁基金属材料
铜及其合金 轴承合金
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1. 铝及其合金
（1）铝：利用其良好的导热性能和抗腐蚀性，在
汽车上常用来制作散热和冷却装置
2021/3/10
散热器
蒸发器
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（2）铝合金
铝合金分Al-Si系列、 AL-Cu系列、 Al-Mg和AI- Zn四种。 发动机部分汽缸体、气缸盖是铝铸件。常用用铝铸件的还有 曲轴箱、活塞、变速器壳体、发动机架等，其中活塞几乎 都用铝合金制造。
灰铸铁
铁
可锻铸铁
非 铁
球磨铸铁
基
铝及其合金
金
属
铜及其合金
材
料
轴承合金
低碳钢 中碳钢 高碳钢
2
1、非合金结构钢（碳含量＜2.11%） （1）普通碳素结构钢（普通碳素钢）
机械基础：第03章机械工程材料
第3章 机械工程材料
3.2 常用金属材料
3.2.1 碳素钢
3.碳素工具钢 由于碳素结构钢要求高硬度和高耐磨性，故工具钢含碳质量分数都在0.7%以上，都是优 质钢和高级优质钢。 牌号：以汉语拼音字母“T”后面加阿拉伯数字表示，其数字表示钢中平均含碳质量分数 的 千分之几。 例如T8表示含碳质量分数为0.80%的碳素工具钢。若为高级优质碳素工具钢，则在牌号后 面标以字母A，如T12A表示平均含碳质量分数为1.20%的高级优质碳素工具钢 。 用途：主要用于制造刃具、模具、量具以及其他工具
12 高合金钢 合金元素总含量＞10%
第3章 机械工程材料
3.2 常用金属材料
3.2.2 合金钢
2.合金结构钢 合金结构钢按用途可分为：低合金结构钢和机械制造用钢两大类。 （1）合金结构钢牌号表示方法： 合金结构钢的牌号采用两位数字（表示平均含碳质量分数万分之几）+元素符号（表示钢中 含有主要合金元素）+数字（表示合金元素含量，凡合金元素含量＜1.5%时不标出；如果平 均含量为1.5～2.5%时，则标为2；如果平均含量为2.5～3.5%时标为3；以此类推）。 （2）低合金结构钢 低合金结构钢虽然是一种低碳、低合金的钢，但具有高的屈服强度和良好的塑性和韧性，具 有良好的焊接性和一定的耐蚀性，因此广泛用于桥梁、船舶、车辆等领域。
普通碳素钢 Ws≤0.035%，Wp≤0.035%
优质钢
Ws≤0.030%，Wp≤0.030%
7
高级优质钢 Ws≤0.020%，Wp≤0.025%
第3章 机械工程材料
3.2 常用金属材料
3.2.1 碳素钢
碳素钢：含碳质量分数小于2.11%而不含有特意加入合金元素的钢，称为碳素钢。 1.碳素钢的分类
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。
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
3-金属材料的性能PPT模板
1.587 5 mm的钢球作为压头，以 一定的压力挤压材料表面，根据 压痕的深度计算材料的硬度。根 据试验压力的不同，可分为三种
适用于测定布氏硬度 值大于450或尺寸较小 的工件
标度：HRA，HRB和HRC
以相对面夹角为136°的正四棱锥
形 金 刚 石 作 为 压 头 ， 以 49.03 ～ 由于压痕较小，适用
应用范围
采用直径为D的淬火钢球或硬质 合金钢球作为压头，以规定压力P 挤压材料表面并保持规定的时间， 测量圆形压痕的直径d，利用公式 求出硬度值，或从专门编制的硬 度表中查出对应的硬度值
适用于测定各种退火 及调质的钢材、非铁 合金及铸铁等不太硬 的工件，不适合测定 太薄的工件
采用120°顶角的金刚石或直径为
图3-8 冲击试验原理简图
试验中测定的冲击吸收功不能直接用于工程计算，只能作为判断材料冲 击韧性的定性指标。
9
1.1.5 疲劳强度
零件在承受外部载荷作用时内部会产生应力，当外部载荷呈周期性变化 时，应力也会作周期性变化，称为交变应力或循环应力
机械零件工作时需要承受交变应力的作用，虽然应力水平低于材料的屈 服强度，但经过长时间的反复作用后，零件会产生裂纹或突然发生断裂破坏， 这种现象称为金属的疲劳破坏，简称疲劳
需要不断地增加拉力，试样才能继续伸长。随着塑性 变形的增大，试样抵抗变形的内力也逐渐增大，这种现 象称为形变强化。 为整个拉伸过程中的最大拉力
拉力达到最大值后，试样中间某处的直径会发生局部 收缩，称为“缩颈”。由于横截面积减小，拉力不断减 小
力学特性
6
1.1.2 塑性
塑性是指金属断裂前发生不可逆永久变形的能力 塑性好的金属材料容易发生塑性变形，从而容易进行压力加工成形
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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。