第01章 金屬性能

1、第一章第一章 機(jī)械工程材料性能機(jī)械工程材料性能1.1. 使用性能使用性能 物理、化學(xué)、力學(xué)性能物理、化學(xué)、力學(xué)性能2.2. 工藝性能工藝性能 鑄造、鍛、焊、切削等鑄造、鍛、焊、切削等 材料的機(jī)械性能是材料在各種外力作用下所表現(xiàn)出來(lái)的材料的機(jī)械性能是材料在各種外力作用下所表現(xiàn)出來(lái)的性能，也叫力學(xué)性能。包括強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性及疲勞性能，也叫力學(xué)性能。包括強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性及疲勞強(qiáng)度等。強(qiáng)度等。 它是設(shè)計(jì)人員在選擇材料時(shí)最為關(guān)心的問題。通常是在它是設(shè)計(jì)人員在選擇材料時(shí)最為關(guān)心的問題。通常是在試驗(yàn)室內(nèi)模擬生產(chǎn)條件來(lái)確定合適的試驗(yàn)方法。利用不同的試驗(yàn)室內(nèi)模擬生產(chǎn)條件來(lái)確定合適的試驗(yàn)方法。利用不同

2、的試驗(yàn)方法來(lái)確定材料的力學(xué)行為特征及評(píng)定材料力學(xué)性能的試驗(yàn)方法來(lái)確定材料的力學(xué)行為特征及評(píng)定材料力學(xué)性能的指標(biāo)。這些性能指標(biāo)是材料設(shè)計(jì)、材料選用、工藝評(píng)定以及指標(biāo)。這些性能指標(biāo)是材料設(shè)計(jì)、材料選用、工藝評(píng)定以及材料檢驗(yàn)的重要依據(jù)。材料檢驗(yàn)的重要依據(jù)。本章主要闡述幾種常用力學(xué)性能指標(biāo)的含義和應(yīng)用。本章主要闡述幾種常用力學(xué)性能指標(biāo)的含義和應(yīng)用。第一節(jié)第一節(jié) 材料的性能材料的性能一、一、 機(jī)械性能機(jī)械性能載荷的形式載荷的形式 通過拉伸試驗(yàn)可獲得材料在靜載荷作用下的基通過拉伸試驗(yàn)可獲得材料在靜載荷作用下的基本機(jī)械性能指標(biāo)：本機(jī)械性能指標(biāo)： 材料在外力作用下會(huì)產(chǎn)生彈性變形、塑性變形或者材料在外力作用下會(huì)

3、產(chǎn)生彈性變形、塑性變形或者斷裂。斷裂。 剛度剛度 ：材料在外力作用下抵抗彈性變形的能力。：材料在外力作用下抵抗彈性變形的能力。 強(qiáng)度強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度等）（抗拉強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度等）: :材料在外力作用下材料在外力作用下抵抗變形和斷裂的能力。抵抗變形和斷裂的能力。 塑性塑性（延伸率，斷面收縮率）（延伸率，斷面收縮率）：材料在外力作用下：材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形而不斷裂的能力。產(chǎn)生塑性變形而不斷裂的能力。 （一）、拉伸試驗(yàn)及應(yīng)力應(yīng)變曲線（一）、拉伸試驗(yàn)及應(yīng)力應(yīng)變曲線 將圓柱形或板狀光滑試樣裝夾在拉伸試驗(yàn)機(jī)上 拉伸機(jī)拉伸機(jī)圖圖2-2 拉伸試?yán)煸囼?yàn)設(shè)備驗(yàn)設(shè)備圖圖2-3 圓柱形圓柱形拉伸試樣拉

4、伸試樣應(yīng)力-應(yīng)變曲線可以確定材料的強(qiáng)度指標(biāo) ： 從應(yīng)力從應(yīng)力-應(yīng)變曲線上確定強(qiáng)度指標(biāo)應(yīng)變曲線上確定強(qiáng)度指標(biāo) 材料在拉伸過程中要發(fā)生彈性變形、材料在拉伸過程中要發(fā)生彈性變形、均勻均勻塑塑性變形性變形、非均勻塑性變形（頸縮）、非均勻塑性變形（頸縮）和最后的斷裂。和最后的斷裂。 材料在外力作用下產(chǎn)生變形，若外力去除后材料在外力作用下產(chǎn)生變形，若外力去除后變形完全消失，材料恢復(fù)原狀，則這種可逆的變變形完全消失，材料恢復(fù)原狀，則這種可逆的變形就叫彈性變形。形就叫彈性變形。 若外力去除后變形不能完全恢復(fù)，不能恢復(fù)若外力去除后變形不能完全恢復(fù)，不能恢復(fù)的變形部分稱為塑性變形。的變形部分稱為塑性變形。 1.1

5、.剛度彈性模量剛度彈性模量 E E 材料在受力時(shí)抵抗產(chǎn)材料在受力時(shí)抵抗產(chǎn)生彈性變形的能力稱為剛生彈性變形的能力稱為剛度。度。 通常用材料在彈性范通常用材料在彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力應(yīng)變的比值直圍內(nèi)，應(yīng)力應(yīng)變的比值直線段部分的斜率）即彈性線段部分的斜率）即彈性模量（記為模量（記為E E）來(lái)作為衡）來(lái)作為衡量材料剛度的指標(biāo)。量材料剛度的指標(biāo)。 E =/=tan2. 2. 彈性極限彈性極限 e e 是材料只發(fā)生彈性變形所是材料只發(fā)生彈性變形所能承受的最大應(yīng)力，記為能承受的最大應(yīng)力，記為e e ，可用下式求出可用下式求出: : e = Pe e = Pe / A / A0 0 式中式中PePe - - 彈性極

6、限載荷，彈性極限載荷，通常很難確定。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中通常很難確定。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中把產(chǎn)生把產(chǎn)生0.01%0.01%殘余伸長(zhǎng)所需的應(yīng)殘余伸長(zhǎng)所需的應(yīng)力作為規(guī)定彈性極限，記為力作為規(guī)定彈性極限，記為0.010.01。 3. 3. 比例極限比例極限 p p 比例極限比例極限p p 略低于彈性極限，是材料所受應(yīng)略低于彈性極限，是材料所受應(yīng)力與應(yīng)變成正比關(guān)系的最大應(yīng)力，可用下式求出力與應(yīng)變成正比關(guān)系的最大應(yīng)力，可用下式求出: : p= Pp / A p= Pp / A0 0 式中式中Pp - Pp - 應(yīng)力與應(yīng)變成正比關(guān)系的最大載荷。應(yīng)力與應(yīng)變成正比關(guān)系的最大載荷。 4. 4. 屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度 ss，0.20

7、.2 在拉伸過程中，出現(xiàn)載荷不增加而試樣還繼續(xù)在拉伸過程中，出現(xiàn)載荷不增加而試樣還繼續(xù)伸長(zhǎng)的現(xiàn)象稱為屈服。屈服時(shí)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為屈伸長(zhǎng)的現(xiàn)象稱為屈服。屈服時(shí)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為屈服強(qiáng)度，記為服強(qiáng)度，記為s,s,可由下式求出可由下式求出: : s = Ps / F s = Ps / F0 0 式中式中Ps-Ps-屈服時(shí)的外載荷。屈服強(qiáng)度表征材料屈服時(shí)的外載荷。屈服強(qiáng)度表征材料發(fā)生明顯塑性變形時(shí)的抗力。大多數(shù)工程材料都沒發(fā)生明顯塑性變形時(shí)的抗力。大多數(shù)工程材料都沒有明顯的屈服現(xiàn)象，因此，通常規(guī)定產(chǎn)生有明顯的屈服現(xiàn)象，因此，通常規(guī)定產(chǎn)生0.2%0.2%殘余殘余伸長(zhǎng)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力，作為條件屈服強(qiáng)度，記為伸長(zhǎng)

8、所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力，作為條件屈服強(qiáng)度，記為0.20.2。 5. 5. 抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度 b b 當(dāng)拉伸試樣屈服以后，欲繼續(xù)變形，必須不斷當(dāng)拉伸試樣屈服以后，欲繼續(xù)變形，必須不斷增加載荷。當(dāng)載荷達(dá)到最大值增加載荷。當(dāng)載荷達(dá)到最大值P Pb b后，試樣的某一部后，試樣的某一部位截面開始急劇縮小，出現(xiàn)了位截面開始急劇縮小，出現(xiàn)了 頸縮頸縮 ，致使載荷下，致使載荷下降，直到最后斷裂。試樣能承受的最大載荷除以試降，直到最后斷裂。試樣能承受的最大載荷除以試樣原始截面積所得的應(yīng)力，稱為抗拉強(qiáng)度，記為樣原始截面積所得的應(yīng)力，稱為抗拉強(qiáng)度，記為b b, , 即即: : b b = P = Pb b / F0 / F0

9、 抗拉強(qiáng)度是材料在拉伸條件下能夠承受最大載荷時(shí)抗拉強(qiáng)度是材料在拉伸條件下能夠承受最大載荷時(shí)的相應(yīng)應(yīng)力值的相應(yīng)應(yīng)力值, , 表征了材料對(duì)最大均勻變形的抗力。表征了材料對(duì)最大均勻變形的抗力。 （二）（二）. . 塑性塑性 斷裂前材料發(fā)生塑性變形的能力叫塑性。常用塑性指標(biāo)有斷裂前材料發(fā)生塑性變形的能力叫塑性。常用塑性指標(biāo)有伸長(zhǎng)伸長(zhǎng)率（率（）和斷面收縮率（）和斷面收縮率（）。其數(shù)值可由下式求出：。其數(shù)值可由下式求出： = ( L = ( L0 0 - L - L1 1 )/ L )/ L0 0 100% 100% = ( A = ( A0 0 - A - A1 1 )/A )/A0 0 100% 10

10、0% 式中式中L L0 0-試樣原始標(biāo)距長(zhǎng)度；試樣原始標(biāo)距長(zhǎng)度；L L1 1-試樣斷裂后標(biāo)距試樣斷裂后標(biāo)距 的長(zhǎng)度；的長(zhǎng)度；A A0 0-試樣原始截面積；試樣原始截面積；A A1 1-試樣斷裂處截面積。試樣斷裂處截面積。 圖2-7 伸長(zhǎng)率和斷面收縮率從圖2-8中可以看出,塑性好的試樣斷口呈韌窩花樣,塑性較差的試樣斷口呈冰糖狀或舌狀花樣。圖2-8 拉伸試樣斷口（掃描電鏡照片） （三）（三） 硬度硬度 硬度是表征金屬材料軟硬程度的一種性能。硬度是表征金屬材料軟硬程度的一種性能。 硬度試驗(yàn)方法：以壓入法最為普遍，它是表示材料抵抗硬度試驗(yàn)方法：以壓入法最為普遍，它是表示材料抵抗更硬物體壓入其內(nèi)的能力。

11、更硬物體壓入其內(nèi)的能力。 常見的硬度表示方法有：常見的硬度表示方法有： 1 1、布氏硬度、布氏硬度 2 2、洛氏硬度、洛氏硬度 3 3、維氏硬度、維氏硬度 這種試驗(yàn)方法不需要專門制作試樣，而且不破壞零件。常這種試驗(yàn)方法不需要專門制作試樣，而且不破壞零件。常用的硬度指標(biāo)如下用的硬度指標(biāo)如下: : 1. 1. 布氏硬度布氏硬度（HB) HB) (物理意義：壓痕表面上單位面積所承受的壓力） 在力在力P P的作用下把直徑為的作用下把直徑為D D的鋼球壓入被測(cè)材料，布氏硬度值是載荷的鋼球壓入被測(cè)材料，布氏硬度值是載荷P P除以壓除以壓痕痕( (球冠球冠) )的面積的面積F F ，用，用HBHB表示。即表

12、示。即: : B = P/F = 2P/D - (D2-d2)1/2 B = P/F = 2P/D - (D2-d2)1/2 這種方法只適合于測(cè)量這種方法只適合于測(cè)量HB 450HB 450的材料。的材料。布氏硬實(shí)驗(yàn)示意圖用符號(hào)HBS(當(dāng)用鋼球壓頭時(shí))或HBW(當(dāng)用硬質(zhì)合金球時(shí))來(lái)表示.。 2. 2. 洛氏硬度洛氏硬度 所用壓頭和載荷不同又分為：所用壓頭和載荷不同又分為：HRCHRC、HRBHRB和和HRAHRA三種三種 洛氏硬度主要測(cè)較硬的材料，單不宜測(cè)定硬而脆的薄洛氏硬度主要測(cè)較硬的材料，單不宜測(cè)定硬而脆的薄層，硬薄層工件常用維氏硬度衡量。層，硬薄層工件常用維氏硬度衡量。 h h 越大越大

13、, , 表示材料硬表示材料硬度越低度越低, , 實(shí)際測(cè)量時(shí)硬實(shí)際測(cè)量時(shí)硬度可直接從洛氏硬度計(jì)度可直接從洛氏硬度計(jì)表盤上讀得。表盤上讀得。3. 3. 維氏硬度維氏硬度 ( (物理意義：壓痕表面上單位面積所承受的壓物理意義：壓痕表面上單位面積所承受的壓力）力） 壓頭是壓頭是136136金剛石四棱錐體，測(cè)量出壓痕對(duì)角線，用此值查金剛石四棱錐體，測(cè)量出壓痕對(duì)角線，用此值查表得硬度值，用表得硬度值，用HVHV表示。表示。它可以對(duì)由高到低的較寬的硬度范圍進(jìn)行它可以對(duì)由高到低的較寬的硬度范圍進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量。 維氏硬度實(shí)驗(yàn)示意圖 另外，還有一種叫做顯微硬度，用來(lái)測(cè)量組織中某一相另外，還有一種叫做顯微硬度，用來(lái)

14、測(cè)量組織中某一相 硬度。壓頭和表示符號(hào)同上，但所用載荷更小，只有幾克硬度。壓頭和表示符號(hào)同上，但所用載荷更小，只有幾克 至幾十克。至幾十克。 硬度和強(qiáng)度由有一定關(guān)系，可以從有關(guān)手冊(cè)上進(jìn)行換算硬度和強(qiáng)度由有一定關(guān)系，可以從有關(guān)手冊(cè)上進(jìn)行換算 通過容易的硬度測(cè)量來(lái)估算材料強(qiáng)度，比用拉伸法要快捷。通過容易的硬度測(cè)量來(lái)估算材料強(qiáng)度，比用拉伸法要快捷。（四）、疲勞試驗(yàn)和疲勞強(qiáng)度（四）、疲勞試驗(yàn)和疲勞強(qiáng)度 1.1.疲勞概念疲勞概念 許多零件是在交變載荷下服役的，如軸、齒輪、彈簧許多零件是在交變載荷下服役的，如軸、齒輪、彈簧等。通常它們工作時(shí)所承受的應(yīng)力都低于材料的屈服極限，等。通常它們工作時(shí)所承受的應(yīng)力都

15、低于材料的屈服極限，但在交變載荷作用下經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間后發(fā)生斷裂，這種現(xiàn)象但在交變載荷作用下經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間后發(fā)生斷裂，這種現(xiàn)象稱為疲勞。稱為疲勞。 2. 2. 疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度 疲勞強(qiáng)度是指的到材料經(jīng)受無(wú)限多次循環(huán)而不斷裂的疲勞強(qiáng)度是指的到材料經(jīng)受無(wú)限多次循環(huán)而不斷裂的最大應(yīng)力，記為最大應(yīng)力，記為-1-1。通常是用旋轉(zhuǎn)彎曲試驗(yàn)方法測(cè)定在。通常是用旋轉(zhuǎn)彎曲試驗(yàn)方法測(cè)定在對(duì)稱應(yīng)力循環(huán)條件下材料的疲勞極限對(duì)稱應(yīng)力循環(huán)條件下材料的疲勞極限(-1-1) )。 交變載荷及疲勞曲線 應(yīng)力水平低,往往遠(yuǎn)低于S ； 斷裂前無(wú)明顯形變。2) 2) 疲勞極限疲勞極限-1-1 對(duì)稱彎曲循環(huán)疲勞極限用-1表示。 疲勞曲線(N

16、)有明顯的水平線段，則水平線段對(duì)應(yīng)的應(yīng)力為-1 ； 疲勞曲線沒有明顯的水平線段，則在規(guī)定的疲勞壽命內(nèi)不發(fā)生疲勞破壞所對(duì)應(yīng)的最大應(yīng)力。1) 1) 疲勞破壞的主要特點(diǎn)：疲勞破壞的主要特點(diǎn)： 發(fā)生疲勞斷裂的原因，可能是由于材料內(nèi)部的缺陷，或是由于加工過程中所形成的磨痕、刀痕，或是由于零件局部應(yīng)力集中導(dǎo)致產(chǎn)生的裂紋等。 疲勞強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度之間存在一定的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，如碳鋼-10.43b，合金鋼10.35b12。因此在其它條件相同的情況下，材料的疲勞強(qiáng)度隨抗拉強(qiáng)度的提高而增加。 （五）、沖擊試驗(yàn)和沖擊韌性（五）、沖擊試驗(yàn)和沖擊韌性 材料的韌性也可以用沖擊試驗(yàn)來(lái)測(cè)量。材料的韌性也可以用沖擊試驗(yàn)來(lái)測(cè)量。 1.1

17、.沖擊試驗(yàn)方法沖擊試驗(yàn)方法 有些機(jī)器零件是在沖擊載荷下工作的，如鍛錘，沖頭有些機(jī)器零件是在沖擊載荷下工作的，如鍛錘，沖頭等。通常用沖擊韌性來(lái)評(píng)定材料抵抗沖擊的能力。等。通常用沖擊韌性來(lái)評(píng)定材料抵抗沖擊的能力。 測(cè)定材料的沖擊韌性一般是在一次擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)上測(cè)定材料的沖擊韌性一般是在一次擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。進(jìn)行。將試樣放在試驗(yàn)機(jī)的支座上，將具有一定質(zhì)量的擺錘舉至一定高度，再將其釋放，沖斷試樣。 沖擊試驗(yàn)示意圖2.2.沖擊韌性沖擊韌性 擺錘沖斷試樣所失去的能量，即對(duì)試樣斷裂所作的功，擺錘沖斷試樣所失去的能量，即對(duì)試樣斷裂所作的功，稱為稱為沖擊功，用沖擊功，用A Ak k表示表示。如用試樣缺口處截

18、面積。如用試樣缺口處截面積FNFN去除，去除，即得即得沖擊韌性，用沖擊韌性，用a ak k表示表示, , 單位為單位為J/cm2J/cm2。 通常面心立方金屬有較高的沖擊韌性，并且對(duì)溫度不通常面心立方金屬有較高的沖擊韌性，并且對(duì)溫度不敏感。敏感。 具有體心立方晶格的金屬、聚合物和陶瓷材料都有明具有體心立方晶格的金屬、聚合物和陶瓷材料都有明顯的脆性轉(zhuǎn)變溫度，在該溫度以下材料呈現(xiàn)脆性。顯的脆性轉(zhuǎn)變溫度，在該溫度以下材料呈現(xiàn)脆性。 此外，此外，a ak k 對(duì)材料的內(nèi)部缺陷、顯微組織的變化很敏感，對(duì)材料的內(nèi)部缺陷、顯微組織的變化很敏感，也可用來(lái)評(píng)定材料的冶金質(zhì)量及熱加工產(chǎn)品質(zhì)量。也可用來(lái)評(píng)定材料的冶

19、金質(zhì)量及熱加工產(chǎn)品質(zhì)量。圖2-14 不同材料沖擊韌性與溫度的關(guān)系（六）、斷裂韌性（六）、斷裂韌性 材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展斷裂的能力叫斷裂韌性。材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展斷裂的能力叫斷裂韌性。 橋梁、船舶、大型軋輥、轉(zhuǎn)子等有時(shí)會(huì)發(fā)生低應(yīng)橋梁、船舶、大型軋輥、轉(zhuǎn)子等有時(shí)會(huì)發(fā)生低應(yīng)力脆斷，這種斷裂的名義斷裂應(yīng)力低于材料的屈服強(qiáng)力脆斷，這種斷裂的名義斷裂應(yīng)力低于材料的屈服強(qiáng)度。盡管在設(shè)計(jì)時(shí)保證了足夠的延伸率、韌性和屈服度。盡管在設(shè)計(jì)時(shí)保證了足夠的延伸率、韌性和屈服強(qiáng)度，但仍不免破壞。究其原因是構(gòu)件或零件內(nèi)部存強(qiáng)度，但仍不免破壞。究其原因是構(gòu)件或零件內(nèi)部存在著或大或小、或多或少的裂紋和類似裂紋的缺陷造在著或大或

20、小、或多或少的裂紋和類似裂紋的缺陷造成的。裂紋在應(yīng)力作用下可失穩(wěn)而擴(kuò)展，導(dǎo)致機(jī)件破成的。裂紋在應(yīng)力作用下可失穩(wěn)而擴(kuò)展，導(dǎo)致機(jī)件破斷。斷。(七七)、高溫下的力學(xué)性能、高溫下的力學(xué)性能 材料在高溫下其力學(xué)性能與常溫下是完全不相同的。 許多機(jī)械零件在高溫下工作，在室溫下測(cè)定的性能指標(biāo)就不能代表其在高溫下的性能。 一般來(lái)說，隨著溫度的升高，彈性模量E、屈服強(qiáng)度S、硬度等值都將降低，而塑性將會(huì)增加，除此之外，還會(huì)發(fā)生蠕變現(xiàn)象。 蠕變是指金屬在高溫長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)力作用下，即使所加應(yīng)力小于該溫度下的屈服強(qiáng)度，也會(huì)逐漸產(chǎn)生明顯的塑性變形直至斷裂。有機(jī)高分子材料，即使在室溫下也會(huì)發(fā)生蠕變現(xiàn)象。金屬的典型蠕變示意圖金屬

21、的典型蠕變示意圖 應(yīng)力對(duì)蠕變曲線形應(yīng)力對(duì)蠕變曲線形 狀的影響狀的影響 在9.11恐怖事件中，美國(guó)引以為傲的紐約世界貿(mào)易中心大樓完全倒塌。恐怖分子劫持的客機(jī)撞擊大樓中上部，為何會(huì)造成整棟大樓完全倒塌？大樓為何會(huì)垂直塌落而不是傾倒？ 這里可能部分牽涉到材料在高溫下的力學(xué)性能問題。二、二、 工程材料的其它性能工程材料的其它性能 （一）、金屬的物理性能（一）、金屬的物理性能 1. 1. 密度密度 單位體積物質(zhì)的質(zhì)量稱為該物質(zhì)的密度。密度小于單位體積物質(zhì)的質(zhì)量稱為該物質(zhì)的密度。密度小于5 510103 3 kg/mkg/m3 3 的金屬稱為輕金屬的金屬稱為輕金屬, , 如鋁、鎂、鈦及它們的合金。密如鋁、

22、鎂、鈦及它們的合金。密度大于度大于5 510103 3 kg/m kg/m3 3的金屬稱為重金屬的金屬稱為重金屬, , 如鐵、鉛、鎢等。如鐵、鉛、鎢等。輕金屬多用于航天航空器上。輕金屬多用于航天航空器上。 2. 2. 熔點(diǎn)熔點(diǎn) 金屬?gòu)墓虘B(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)的溫度稱為熔點(diǎn)，純金屬都有金屬?gòu)墓虘B(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)的溫度稱為熔點(diǎn)，純金屬都有固定的熔點(diǎn)。固定的熔點(diǎn)。 熔點(diǎn)高的金屬稱為難熔金屬，如鎢、鉬、釩等，可以用熔點(diǎn)高的金屬稱為難熔金屬，如鎢、鉬、釩等，可以用來(lái)制造耐高溫零件，如在火箭、導(dǎo)彈、燃?xì)廨啓C(jī)和噴氣飛機(jī)來(lái)制造耐高溫零件，如在火箭、導(dǎo)彈、燃?xì)廨啓C(jī)和噴氣飛機(jī)等方面得到廣泛應(yīng)用。等方面得到廣泛應(yīng)用。 熔點(diǎn)低的

23、金屬稱為易熔金屬如錫、鉛等，可用于制造保熔點(diǎn)低的金屬稱為易熔金屬如錫、鉛等，可用于制造保險(xiǎn)絲和防火安全閥零件等。險(xiǎn)絲和防火安全閥零件等。3. 3. 導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性 導(dǎo)熱性通常用熱導(dǎo)率來(lái)衡量。熱導(dǎo)率越大導(dǎo)熱性通常用熱導(dǎo)率來(lái)衡量。熱導(dǎo)率越大, , 導(dǎo)熱性越導(dǎo)熱性越好。金屬的導(dǎo)熱性以銀為最好好。金屬的導(dǎo)熱性以銀為最好, , 銅、鋁次之。合金的導(dǎo)熱銅、鋁次之。合金的導(dǎo)熱性比純金屬差。在熱加工和熱處理時(shí)，必須考慮金屬材料性比純金屬差。在熱加工和熱處理時(shí)，必須考慮金屬材料的導(dǎo)熱性，防止材料在加熱或冷卻過程中形成過大的內(nèi)應(yīng)的導(dǎo)熱性，防止材料在加熱或冷卻過程中形成過大的內(nèi)應(yīng)力，以免零件變形或開裂。導(dǎo)熱性好的金屬

24、散熱也好，在力，以免零件變形或開裂。導(dǎo)熱性好的金屬散熱也好，在制造散熱器、熱交換器與活塞等零件時(shí)，要選用導(dǎo)熱性好制造散熱器、熱交換器與活塞等零件時(shí)，要選用導(dǎo)熱性好的金屬材料。的金屬材料。 4. 4. 導(dǎo)電性導(dǎo)電性 傳導(dǎo)電流的能力稱導(dǎo)電性，用電阻率來(lái)衡量。電阻率傳導(dǎo)電流的能力稱導(dǎo)電性，用電阻率來(lái)衡量。電阻率越小，金屬材料導(dǎo)電性越好，金屬導(dǎo)電性以銀為最好，銅越小，金屬材料導(dǎo)電性越好，金屬導(dǎo)電性以銀為最好，銅、鋁次之。合金的導(dǎo)電性比純金屬差。電阻率小的金屬、鋁次之。合金的導(dǎo)電性比純金屬差。電阻率小的金屬( (純純銅、純鋁銅、純鋁) )適于制造導(dǎo)電零件和電線。電阻率大的金屬或合適于制造導(dǎo)電零件和電線。

25、電阻率大的金屬或合金金( (如鎢、鉬、鐵、鉻、鋁如鎢、鉬、鐵、鉻、鋁) )適于做電熱元件。適于做電熱元件。5. 5. 熱膨脹性熱膨脹性 金屬材料隨著溫度變化而膨脹、收縮的特性稱為熱膨脹性金屬材料隨著溫度變化而膨脹、收縮的特性稱為熱膨脹性。由膨脹系數(shù)大的材料制造的零件。由膨脹系數(shù)大的材料制造的零件, , 在溫度變化時(shí)在溫度變化時(shí), , 尺寸和形尺寸和形狀變化較大。軸和軸瓦之間要根據(jù)其膨脹系數(shù)來(lái)控制其間隙尺狀變化較大。軸和軸瓦之間要根據(jù)其膨脹系數(shù)來(lái)控制其間隙尺寸；在熱加工和熱處理時(shí)也要考慮材料的熱膨脹影響寸；在熱加工和熱處理時(shí)也要考慮材料的熱膨脹影響, , 以減少以減少工件的變形和開裂。工件的變形

26、和開裂。 6. 6. 磁性磁性 鐵磁性材料鐵磁性材料 在外磁場(chǎng)中能強(qiáng)烈地被磁化，如鐵、鈷等。在外磁場(chǎng)中能強(qiáng)烈地被磁化，如鐵、鈷等。 順磁性材料順磁性材料 在外磁場(chǎng)中只能微弱地被磁化，如錳、鉻等。在外磁場(chǎng)中只能微弱地被磁化，如錳、鉻等。 抗磁性材料抗磁性材料 能抗拒或削弱外磁場(chǎng)對(duì)材料本身的磁化作用，能抗拒或削弱外磁場(chǎng)對(duì)材料本身的磁化作用，如銅、鋅等。如銅、鋅等。 鐵磁性材料可用于制造變壓器、電動(dòng)機(jī)、測(cè)量?jī)x表等?？勾盆F磁性材料可用于制造變壓器、電動(dòng)機(jī)、測(cè)量?jī)x表等?？勾判圆牧蟿t用于要求避免電磁場(chǎng)干擾的零件和結(jié)構(gòu)材料，如航海性材料則用于要求避免電磁場(chǎng)干擾的零件和結(jié)構(gòu)材料，如航海羅盤。羅盤。 鐵磁性材料

27、當(dāng)溫度升高到一定數(shù)值時(shí)，磁疇被破壞，變?yōu)轫樿F磁性材料當(dāng)溫度升高到一定數(shù)值時(shí)，磁疇被破壞，變?yōu)轫槾朋w，這個(gè)轉(zhuǎn)變溫度稱為居里點(diǎn)，如鐵的居里點(diǎn)是磁體，這個(gè)轉(zhuǎn)變溫度稱為居里點(diǎn)，如鐵的居里點(diǎn)是770 770 。（二）、金屬的化學(xué)性能（二）、金屬的化學(xué)性能 主要指耐腐蝕性和抗氧化性。金屬材料的耐腐蝕性和抗主要指耐腐蝕性和抗氧化性。金屬材料的耐腐蝕性和抗氧化性統(tǒng)稱化學(xué)穩(wěn)定性。在高溫下的化學(xué)穩(wěn)定性稱為熱穩(wěn)氧化性統(tǒng)稱化學(xué)穩(wěn)定性。在高溫下的化學(xué)穩(wěn)定性稱為熱穩(wěn)定性。定性。 1. 1. 耐腐蝕性耐腐蝕性 金屬材料在常溫下抵抗氧、水蒸氣及其它化學(xué)介質(zhì)腐蝕金屬材料在常溫下抵抗氧、水蒸氣及其它化學(xué)介質(zhì)腐蝕破壞作用的能力稱耐

28、腐蝕性，碳鋼、鑄鐵的耐腐蝕性較差破壞作用的能力稱耐腐蝕性，碳鋼、鑄鐵的耐腐蝕性較差；鈦及其合金、不銹鋼的耐腐蝕性好。鋁合金和銅合金有；鈦及其合金、不銹鋼的耐腐蝕性好。鋁合金和銅合金有較好的耐腐蝕性。較好的耐腐蝕性。 2. 2. 抗氧化性抗氧化性 金屬材料在加熱時(shí)抵抗氧化作用的能力稱抗氧化性。加金屬材料在加熱時(shí)抵抗氧化作用的能力稱抗氧化性。加入入CrCr、SiSi等元素等元素, , 可提高鋼的抗氧化性。如可提高鋼的抗氧化性。如4Cr9Si24Cr9Si2可制造可制造內(nèi)燃機(jī)排氣閥及加熱爐爐底板內(nèi)燃機(jī)排氣閥及加熱爐爐底板, , 料盤等。料盤等。三金屬的工藝性能三金屬的工藝性能: :焊接性焊接性可鍛性

29、可鍛性鑄造性鑄造性熱處理性熱處理性 金屬材料在工藝過程中所具有和表現(xiàn)出金屬材料在工藝過程中所具有和表現(xiàn)出來(lái)的性能。來(lái)的性能。主要包括主要包括1 1、鑄造性能、鑄造性能 金屬材料鑄造成形獲得優(yōu)良鑄件的能力稱為鑄造金屬材料鑄造成形獲得優(yōu)良鑄件的能力稱為鑄造性能，用流動(dòng)性、收縮性和偏析來(lái)衡量。性能，用流動(dòng)性、收縮性和偏析來(lái)衡量。 1. 流動(dòng)性 熔融金屬的流動(dòng)能力稱為流動(dòng)性。流動(dòng)性好的金屬容易充滿鑄型，從而獲得外形完整、尺寸精確、輪廓清晰的鑄件。 2. 收縮性 鑄件在凝固和冷卻過程中，其體積和尺寸減少的現(xiàn)象稱為收縮性。鑄件收縮不僅影響尺寸，還會(huì)使鑄件產(chǎn)生縮孔、疏松、內(nèi)應(yīng)力、變形和開裂等缺陷。故鑄造用金

30、屬材料的收縮率越小越好。 3. 偏析 金屬凝固后，鑄錠或鑄件化學(xué)成分和組織的不均勻現(xiàn)象稱為偏析。偏析大會(huì)使鑄件各部分的力學(xué)性能有很大的差異，降低鑄件的質(zhì)量。2 2、鍛造性能、鍛造性能 金屬材料用鍛壓加工方法成形的適應(yīng)能力稱鍛造金屬材料用鍛壓加工方法成形的適應(yīng)能力稱鍛造性。鍛造性能主要取決于金屬材料的塑性和變形抗力。性。鍛造性能主要取決于金屬材料的塑性和變形抗力。塑性越好，變形抗力越小，金屬的鍛造性能越好。塑性越好，變形抗力越小，金屬的鍛造性能越好。 鍛造冷沖3 3、焊接性能、焊接性能 金屬材料對(duì)焊接加工的適應(yīng)性稱焊接性。也就金屬材料對(duì)焊接加工的適應(yīng)性稱焊接性。也就是在一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的是在一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。鋼材的碳含量是焊接性好壞的主要因素。難易程度。鋼材的碳含量是焊接性好壞的主要因素。低碳鋼和碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于低碳鋼和碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.18 %0.18 %的合金鋼有較好的合金鋼有較好的焊接性能。碳含量和合金元素含量越