機(jī)械工程材料_于永泗_材料性能

1、第一章  材料的性能我 們?cè)谶x用材料時(shí)，首先必須考慮的就是材料的有關(guān)性能，使之與構(gòu)件的使用要求相匹配。材料的性能一般分為使用性能和工藝性能兩大類(lèi)。使用性能是指材料在使用 過(guò)程中所表現(xiàn)的性能，包括力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能。工藝性能是指材料在加工過(guò)程中所表現(xiàn)的性能，包括鑄造、鍛壓、焊接、熱處理和切削性能等。    由于力學(xué)性能是結(jié)構(gòu)件選材的主要依據(jù)，因此本章主要介紹材料的力學(xué)性能。第一節(jié)  材料的力學(xué)性能材 料在加工和使用過(guò)程中，總要受到外力作用。材料受外力作用時(shí)所表現(xiàn)的性能稱(chēng)為力學(xué)性能（又稱(chēng)機(jī)械性能），如強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性及疲勞強(qiáng)度等。材

2、料在外 力的作用下將發(fā)生形狀和尺寸變化，稱(chēng)為變形。外力去除后能夠恢復(fù)的變形稱(chēng)為彈性變形，外力去處后不能夠恢復(fù)的變形稱(chēng)為塑性變形。一、彈性與剛度評(píng)價(jià)材料力學(xué)性能最簡(jiǎn)單和最有效的辦法就是測(cè)定材料的拉伸曲線(xiàn)。將標(biāo)準(zhǔn)試樣(見(jiàn)圖1-1)施加一單軸拉伸載荷，使之發(fā)生變形直至斷裂，便可得到試樣伸長(zhǎng)率 (試樣原始標(biāo)距的伸長(zhǎng)與原始標(biāo)距之比的百分率）隨應(yīng)力(試驗(yàn)期間任一時(shí)刻的力除以試樣原始橫截面積之商）變化的關(guān)系曲線(xiàn)，稱(chēng)為應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn),圖1-2為低碳鋼的應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)。圖1-1  圓形標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣 圖1-2  低碳鋼的應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn) 在應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)中，OA段為彈性變形階

3、段，此時(shí)卸掉載荷，試樣恢復(fù)到原來(lái)尺寸。A點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力為材料承受最大彈性變形時(shí)的應(yīng)力，稱(chēng)為彈性極限。其中OA部分為一斜直線(xiàn)，應(yīng)力與應(yīng)變呈比例關(guān)系，A點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力為保持這種比例關(guān)系的最大應(yīng)力，稱(chēng)為比例極限。由于大多數(shù)材料的A點(diǎn)和A點(diǎn)幾乎重合在一起，一般不作區(qū)分。在彈性變形范圍內(nèi)，應(yīng)力與伸長(zhǎng)率的比值稱(chēng)為彈性模量E。E實(shí)際上是OA線(xiàn)段的斜率： (MPa)， 其物理意義是產(chǎn)生單位彈性變形時(shí)所需應(yīng)力的大小。彈性模量是材料最穩(wěn)定的性質(zhì)之一，它的大小主要取決于材料的本性，除隨溫度升高而逐漸降低外，其他強(qiáng)化材 料的手段如熱處理、冷熱加工、合金化等對(duì)彈性模量的影響很小。材料受力時(shí)抵抗彈性變形的能力稱(chēng)為剛度，其

4、指標(biāo)即為彈性模量?？梢酝ㄟ^(guò)增加橫截面積或改變截 面形狀來(lái)提高零件的剛度。 二、強(qiáng)度與塑性1、強(qiáng)度材料在外力作用下抵抗變形和破壞的能力稱(chēng)為強(qiáng)度。根據(jù)加載方式不同，強(qiáng)度指標(biāo)有許多種，如抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、抗扭強(qiáng)度等。其中以拉伸試驗(yàn)測(cè)得的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度兩個(gè)指標(biāo)應(yīng)用最多。 屈服強(qiáng)度在圖1-2中, 應(yīng)力超過(guò)B點(diǎn)后, 材料將發(fā)生塑性變形。在BC段，塑性變形發(fā)生而力不增加，這種現(xiàn)象稱(chēng)為屈服。B點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱(chēng)為屈服強(qiáng)度（s S）。屈服強(qiáng)度反映材料抵抗永久變形的能力，是最重要的零件設(shè)計(jì)指標(biāo)之一。實(shí)際上多數(shù)材料的屈服強(qiáng)度不是很明顯的，因此規(guī)定拉伸時(shí)產(chǎn)生0.2% 殘余延伸率所對(duì)應(yīng)

5、的應(yīng)力為規(guī)定殘余延伸強(qiáng)度，記為Rr0.2(s 0.2)，如圖1-3所示。(注：括弧內(nèi)為舊標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)，下同） 抗拉強(qiáng)度Rm（sb）圖1-3  條件屈服強(qiáng)度的確定 圖1-2中的CD段為均勻塑性變形階段。在這一階段，應(yīng)力隨應(yīng)變?cè)黾佣黾樱a(chǎn)生應(yīng)變強(qiáng)化。變形超過(guò)D點(diǎn)后，試樣開(kāi)始發(fā)生局部塑性變形，即出現(xiàn)頸縮，隨應(yīng)變?cè)黾?，?yīng)力明顯下降，并迅速在E點(diǎn)斷裂。D點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力為材料斷裂前所承受的最大應(yīng)力，稱(chēng)為抗拉強(qiáng)度Rm。抗拉強(qiáng)度反映材料抵抗斷裂破壞的能力，也是零件設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)材料的重要指標(biāo)。2、塑性塑性是指材料受力破壞前承受最大塑性變形的能力，指標(biāo)為斷后伸長(zhǎng)率和斷面收縮率。試樣被拉斷后，標(biāo)距部

6、分的殘余伸長(zhǎng)與原始標(biāo)距之比的百分率稱(chēng)為斷后伸長(zhǎng)率A(d)。 ( )。式中， 為原始標(biāo)距， 為斷后標(biāo)距。試樣斷裂后，斷口處橫截面積的減少值與原始橫截面積的比值稱(chēng)為斷面收縮率Z(y)。 ( )。式中， 為原始橫截面積， 為斷后最小橫截面積。    顯然，A與Z值越大，材料的塑性越好。兩者相比，用Z 表示塑性比A 更接近于真實(shí)應(yīng)變。當(dāng)AZ時(shí)，試樣無(wú)頸縮，是脆性材料的表征，反之，AZ時(shí)，試樣有頸縮，是塑性材料的表征。試樣d( )不變時(shí)，隨 增加，A下降，只有當(dāng) 為常數(shù)時(shí)，不同材料的伸長(zhǎng)率才有可比性。當(dāng) 時(shí)，斷后伸長(zhǎng)率用 (d10) 表示，當(dāng) 時(shí)，斷后伸長(zhǎng)率用A( )表示，

7、很明顯，A 。從拉伸曲線(xiàn)我們還可以得到材料韌性的信息，所謂材料的韌性是指材料從變形到斷裂整個(gè)過(guò)程所吸收的能量，具體地說(shuō)就是拉伸曲線(xiàn)與橫坐標(biāo)所包圍的面積。 三、硬度硬度是指材料抵抗局部塑性變形的能力，現(xiàn)在多用壓入法測(cè)定。根據(jù)測(cè)量方法不同，常用的硬度指標(biāo)有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度等。用各種方法所測(cè)得的硬度值不能直接比較，可通過(guò)硬度對(duì)照表?yè)Q算。1、布氏硬度布氏硬度的試驗(yàn)原理如圖1-4所示。將直徑為D的鋼球或硬質(zhì)合金球，在一定載荷P的作用下壓入試樣表面，保持一定時(shí)間后卸除載荷，所施加的載荷與壓痕表面積的比值即為布氏硬度。布氏硬度值可通過(guò)測(cè)量壓痕平均直徑d查表得到。當(dāng)壓頭為鋼球時(shí),布氏硬度

8、用符號(hào)HBS表示，適用于布氏硬度值在450以下的材料。壓頭為硬質(zhì)合金時(shí)用符號(hào)HBW表示，適用于布氏硬度在650以下的材料。符號(hào)HBS或HBW之前的數(shù)字表示硬度值，符號(hào)后面的數(shù)字按順序分別表示球體直徑、載荷及載荷保持時(shí)間。如120HBS10/1000/30表示直徑為10mm的鋼球在1000kgf（9.807kN）載荷作用下保持30s測(cè)得的布氏硬度值為120。布氏硬度的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量誤差小、數(shù)據(jù)穩(wěn)定；缺點(diǎn)是壓痕大，不能用于太薄件或成品件。最常用的鋼球壓頭適于測(cè)定退火鋼、正火鋼、調(diào)質(zhì)鋼、鑄鐵及有色金屬的硬度。材料的Rm（sb）與HB之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系為：對(duì)于低碳鋼：Rm（MPa）3.6HB對(duì)于高碳鋼：Rm（

9、MPa）3.4HB對(duì)于灰鑄鐵：Rm（MPa）1HB或 Rm（MPa）0.6（HB-40）圖1-4  布氏硬度的試驗(yàn)原理 2、洛氏硬度洛氏硬度的試驗(yàn)原理如圖1-5所示。在初載荷和總載荷（初載荷與主載荷之和）的先后作用下，將壓頭（金剛石圓錐體或鋼球）壓入試樣表面，保持一定時(shí)間后卸除主載荷，用測(cè)量的殘余壓痕深度增量 計(jì)算硬度值（ 為初載荷壓入的深度， 為卸除主載荷后殘余壓痕的深度）。洛氏硬度用符號(hào)HR表示，根據(jù)壓頭類(lèi)型和主載荷不同，分為九個(gè)標(biāo)尺，常用的標(biāo)尺為A、B、C，如表1-1所示。符號(hào)HR前面的數(shù)字為硬度值，后面為使用的標(biāo)尺，如50HRC表示用C標(biāo)尺測(cè)定的洛氏硬度值為50。圖

10、1-5  洛氏硬度的試驗(yàn)原理 表1-1  常用洛氏硬度的符號(hào)、試驗(yàn)條件及應(yīng)用硬度標(biāo)尺硬度符號(hào)壓頭類(lèi)型初載荷P0/N主載荷P1/NK表盤(pán)刻度顏色硬度范圍應(yīng)用舉例AHRA金剛石圓錐98.07490.3100黑色2088碳化物、硬質(zhì)合金、表面淬火鋼等BHRB1.588mm鋼球98.07882.6130紅色20100軟鋼、退火鋼、銅合金等CHRC金剛石圓錐98.071373100黑色2070淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼等    實(shí)際測(cè)量時(shí)，硬度值可直接從洛氏硬度計(jì)的表盤(pán)上直接讀出。洛氏硬度的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便、壓痕小、適用范圍廣。缺點(diǎn)是測(cè)量結(jié)果分散度大。3、維

11、氏硬度維氏硬度的試驗(yàn)原理如圖1-6所示。將頂部?jī)上鄬?duì)面具有規(guī)定角度（136°）的正四棱錐體金剛石壓頭在載荷P的作用下壓入試樣表面，保持一定時(shí)間后卸除載荷，所施加的載荷與壓痕表面積的比值即為維氏硬度。維氏硬度可通過(guò)測(cè)量壓痕對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度d查表得到。維氏硬度用符號(hào)HV表示，符號(hào)前的數(shù)字為硬度值，后面的數(shù)字按順序分別表示載荷值及載荷保持時(shí)間。如640HV30/20表示在294.2N載荷作用下保持20s測(cè)定的維氏硬度值為640。根據(jù)施加的載荷范圍不同，規(guī)定了三種維氏硬度的測(cè)定方法，如表1-2所示。圖1-6  維氏硬度的試驗(yàn)原理 維氏硬度保留了布氏硬度和洛氏硬度的優(yōu)點(diǎn)，既可測(cè)量

12、由極軟到極硬的材料的硬度，又能互相比較。既可測(cè)量大塊材料、表面硬化層的硬度，又可測(cè)量金相組織中不同相的硬度。 表1-2  維氏硬度的測(cè)定方法(GB/T 4340.1-1999)載荷范圍/N硬度符號(hào)實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)P49.03HV5維氏硬度試驗(yàn)1.961P49.03HV0.2HV5小負(fù)荷維氏硬度試驗(yàn)0.09807P1.961HV0.01HV0.2顯微維氏硬度試驗(yàn)      四、沖擊韌性許多機(jī)械零件、構(gòu)件或工具在服役時(shí)，會(huì)受到?jīng)_擊載荷的作用，如活塞銷(xiāo)、沖模和鍛模等。材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力稱(chēng)為沖擊韌性。在如圖1-7所示的擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)

13、上用規(guī)定高度的擺錘對(duì)處于簡(jiǎn)支梁狀態(tài)的缺口試樣進(jìn)行一次沖斷，可測(cè)得沖擊吸收功（單位為J），用Ak 表示。試樣缺口處單位橫截面積上的沖擊吸收功稱(chēng)為沖擊韌性值, 用 表示。沖擊試驗(yàn)所用試樣為標(biāo)準(zhǔn)夏比缺口試樣，如圖1-8所示。圖1-7  擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)示意圖1-擺錘；2-試樣；3-刻度盤(pán)；4-指針圖1-8  標(biāo)準(zhǔn)夏比缺口沖擊試樣 實(shí)踐表明，Ak對(duì)材料的一些缺陷很敏感，能夠靈敏地反映出材料品質(zhì)、宏觀(guān)缺陷和顯微組織方面的微小變化，因而是生產(chǎn)上用來(lái)檢驗(yàn)冶煉、熱加工得到的半成品和成品質(zhì)量的有效方法之一。材料的沖擊韌性隨溫度下降而下降。在某一溫度范圍內(nèi)Ak值發(fā)生急劇下降的現(xiàn)象稱(chēng)為

14、韌脆轉(zhuǎn)變，發(fā)生韌脆轉(zhuǎn)變的溫度范圍稱(chēng)為韌脆轉(zhuǎn)變溫度，如圖1- 9所示。常在低溫下服役的船舶、橋梁等結(jié)構(gòu)材料的使用溫度應(yīng)高于其韌脆轉(zhuǎn)變溫度，如果使用溫度低于韌脆轉(zhuǎn)變溫度，則材料處于脆性狀態(tài)，可能發(fā)生低應(yīng)力脆性破壞。應(yīng)當(dāng)指出的是，并非所有材料都有韌脆轉(zhuǎn)變現(xiàn)象，如鋁和銅合金等就沒(méi)有韌脆轉(zhuǎn)變。圖1-9  韌脆轉(zhuǎn)變溫度曲線(xiàn)示意圖 五、疲勞實(shí)際工作中的構(gòu)件常常是在交變載荷的作用下。所謂交變載荷是指大小或方向隨時(shí)間而變化的載荷。在這種載荷的作用下，材料常常在遠(yuǎn)低于其屈服強(qiáng)度的應(yīng)力下發(fā)生斷裂，這種現(xiàn)象稱(chēng)為疲勞。如發(fā)動(dòng)機(jī)的軸、齒輪等均受交變載荷作用。實(shí)際服役的金屬材料有90%是因?yàn)槠诙茐摹?/p>

15、疲勞破壞是脆性破壞，它的一個(gè)重要特點(diǎn)是具有突發(fā)性，因而更具災(zāi)難性。材料承受的交變應(yīng)力與斷裂時(shí)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N之間的關(guān)系可用疲勞曲線(xiàn)來(lái)描述（見(jiàn)圖1-10）。隨下降，N值增加，材料經(jīng)無(wú)數(shù)次應(yīng)力循環(huán)后仍不發(fā)生斷裂時(shí)的最大應(yīng)力稱(chēng)為疲勞極限。對(duì)于對(duì)稱(chēng)循環(huán)交變應(yīng)力的疲勞極限用-1表示。實(shí)際當(dāng)中，作無(wú)限次應(yīng)力循環(huán)的疲勞試驗(yàn)是不可能的，對(duì)于鋼鐵材料，一般規(guī)定疲勞極限對(duì)應(yīng)的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為107，有色金屬為108。圖1-10  疲勞曲線(xiàn)示意圖提高零件的疲勞抗力，除應(yīng)合理選材外，還應(yīng)注意其結(jié)構(gòu)形狀，避免應(yīng)力集中，減少缺陷，還可采用提高表面光潔度和表面強(qiáng)化等方法。    

16、60;六、斷裂韌性工程上有時(shí)會(huì)出現(xiàn)材料在遠(yuǎn)低于b的情況下發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。如1943年1月美國(guó)一艘T-2油船停泊在裝貨碼頭時(shí)斷成兩半，計(jì)算的甲板應(yīng)力為7kg/mm2，遠(yuǎn)低于b（30-40kg/mm2）。美國(guó)北極星導(dǎo)彈固體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)殼體在實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)生爆炸，經(jīng)過(guò)研究，發(fā)現(xiàn)破壞的原因是材料中存在0.1-1mm的裂紋并擴(kuò)展所致。斷裂力學(xué)認(rèn)為，材料中存在缺陷是絕對(duì)的，常見(jiàn)的缺陷是裂紋。在應(yīng)力的作用下，這些裂紋將發(fā)生擴(kuò)展，一旦擴(kuò)展失穩(wěn)，便會(huì)發(fā)生低應(yīng)力脆性斷裂。材料抵抗內(nèi)部裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的能力稱(chēng)為斷裂韌性。研究表明，斷裂應(yīng)力 與裂紋長(zhǎng)度2 之間的關(guān)系為 ，因此便提出一個(gè)描述裂紋尖端附近應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度的指標(biāo)應(yīng)力強(qiáng)度因子

17、 ： （ ）。式中，Y是與裂紋形狀、加載方式及試樣幾何尺寸有關(guān)的系數(shù)，可查手冊(cè)得到， 為名義外加應(yīng)力（MPa）， 為裂紋的半長(zhǎng)（m）。隨 或 增加或兩者同時(shí)增加， 也增加，當(dāng) 增大到某一定值時(shí)，裂紋便失穩(wěn)擴(kuò)展而發(fā)生斷裂。這個(gè) 的臨界值就稱(chēng)作斷裂韌性，用 表示， （ 為斷裂應(yīng)力， 為臨界裂紋半長(zhǎng)）。與 的關(guān)系，相同于與Rm的關(guān)系。因此 與Rm一樣都是材料本身的一種力學(xué)性能指標(biāo)。 七、高溫蠕變?cè)诟鞴I(yè)領(lǐng)域，許多設(shè)備或零件工作于高溫下，如石油化工的高溫高壓裝置、燃?xì)廨啓C(jī)、高溫鍋爐及各種類(lèi)型（航天器、飛機(jī)、汽車(chē)、輪船）的發(fā)動(dòng)機(jī)等，其工作溫度一般在600以上，最高可超過(guò)1000 C°

18、。這些在高溫下工作的材料常因高溫蠕變而失效。所謂高溫蠕變是指在高于0.5T熔的溫度及遠(yuǎn)低于屈服強(qiáng)度的應(yīng)力下，材料隨加載時(shí)間的延長(zhǎng)緩慢地產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象。可利用變形量隨時(shí)間變化的蠕變曲線(xiàn)來(lái)描述蠕變過(guò)程，如圖1-11所示?？梢钥闯觯渥兎譃槿齻€(gè)階段，第階段為減速蠕變階段，第階段為穩(wěn)態(tài)蠕變階段，此時(shí)變形速率恒定，第階段為加速蠕變階段。圖1-11  典型的蠕變曲線(xiàn)示意圖 表征高溫結(jié)構(gòu)材料力學(xué)性能的基本強(qiáng)度指標(biāo)有兩個(gè)，一個(gè)是蠕變極限，即在一定溫度、一定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生一定變形量時(shí)的應(yīng)力，用 表示，如 表示在700 C°下保持1000小時(shí)變形量達(dá)到0.2%時(shí)的應(yīng)力。另一個(gè)是持久強(qiáng)

19、度，即在一定溫度、一定時(shí)間內(nèi)發(fā)生斷裂時(shí)的應(yīng)力，用 表示，如 表示在700 C°下經(jīng)10000小時(shí)發(fā)生斷裂時(shí)的應(yīng)力。在高溫下，應(yīng)力與斷裂時(shí)間在單對(duì)數(shù)和雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)中都幾乎呈直線(xiàn)關(guān)系，如圖1-12所示。因此可以用高應(yīng)力短時(shí)間的數(shù)據(jù)外推低應(yīng)力下的持久壽命。但應(yīng)注意的是，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)中，應(yīng)力-時(shí)間關(guān)系直線(xiàn)上存在折點(diǎn)，對(duì)需要長(zhǎng)期使用的材料，如鍋爐鋼和汽輪機(jī)用鋼等，必須進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的試驗(yàn)，并只能外推一個(gè)數(shù)量級(jí)，否則將得到數(shù)值過(guò)高的錯(cuò)誤結(jié)果。圖1-12  兩種合金鋼的應(yīng)力-時(shí)間關(guān)系124CrMoV鋼；215CrMo鋼與高溫蠕變有關(guān)的另一重要現(xiàn)象是應(yīng)力松弛。應(yīng)力松弛是指在總變形量不變的條件下

20、，材料應(yīng)力隨時(shí)間逐漸下降的現(xiàn)象。圖1-13為應(yīng)力松弛曲線(xiàn)示意圖。對(duì)于在高溫下使用的彈簧和緊固件，如螺栓、鉚釘?shù)龋渌沙谛阅苁呛苤匾?，因?yàn)樗沙趯⑹惯@些零件不同程度地喪失彈性或緊固作用。松弛除與材料有關(guān)外，還與工作應(yīng)力和工作溫度有關(guān)。圖1-13 應(yīng)力松弛曲線(xiàn)示意圖   材料的物理和化學(xué)性能在機(jī)械工程行業(yè)，雖然物理化學(xué)性能不是構(gòu)件設(shè)計(jì)的主要參數(shù)，但是在某些特定的情況下，也必須考慮材料的物理化學(xué)性能。一、材料的物理性能1、密度單位體積材料的質(zhì)量稱(chēng)為材料的密度。對(duì)于運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，材料的密度越小，消耗的能量越少，效率越高。材料的抗拉強(qiáng)度與密度之比稱(chēng)為比強(qiáng)度。在航空航天領(lǐng)域，選用

21、高比強(qiáng)度的材料就顯得尤為重要。元素周期表中原子序數(shù)越小的元素，其密度越小。2、熔點(diǎn)熔點(diǎn)是指材料的熔化溫度。一般來(lái)說(shuō)，材料的熔點(diǎn)越高，材料在高溫下保持強(qiáng)度的能力越強(qiáng)。在設(shè)計(jì)高溫條件下工作的構(gòu)件時(shí)，需要考慮材料的熔點(diǎn)。金屬中，汞的熔點(diǎn)為-38.8°C，而鎢則高達(dá)3410°C。3、熱膨脹性大 部分固體材料在加熱時(shí)都發(fā)生膨脹，材料的熱膨脹性通常用線(xiàn)膨脹系數(shù)表示。它是指材料在加熱時(shí)單位長(zhǎng)度的材料在溫度升高一度時(shí)的伸長(zhǎng)量。對(duì)于特別精密的儀器 要考慮選擇熱膨脹系數(shù)低的材料，或在恒溫條件下使用。在材料的加工過(guò)程中更要考慮材料的熱膨脹行為，如果表面和內(nèi)部熱膨脹不一致，就會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)這種

22、內(nèi)應(yīng)力超過(guò)材料的屈服強(qiáng)度時(shí)，材料就會(huì)發(fā)生塑性變形，當(dāng)內(nèi)應(yīng)力超過(guò)了材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，材料就會(huì)發(fā)生破壞。常用金屬的熱膨脹系數(shù)在 5×10-625×10-6/°C之間。4、導(dǎo)熱性材料的導(dǎo)熱性定義為在單位溫度梯度下，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)垂直于熱流流動(dòng)方向的單位截面積上的熱流的大小。零件材料的導(dǎo)熱性越差，在加熱和冷卻時(shí)表面和內(nèi)部的溫差越大，內(nèi)應(yīng)力越大，越容易發(fā)生變形和開(kāi)裂。金屬中，導(dǎo)熱電性最好的依次是銀、銅和鋁。5、導(dǎo)電性材料的導(dǎo)電性與材料的電阻密切相關(guān)，常用電阻率表示。金屬通常具有較好的導(dǎo)電性，其中導(dǎo)電性最好的依次是銀、銅和鋁。金屬具有正的電阻溫度系數(shù)，即溫度提高，電阻增大。雜

23、質(zhì)含量增加、冷加工程度加劇都會(huì)導(dǎo)致金屬的電阻升高。6、磁性    根據(jù)材料在磁場(chǎng)中的行為可將其分為三類(lèi)：使磁場(chǎng)減弱的材料稱(chēng)為抗磁性材料；使磁場(chǎng)略有增強(qiáng)的材料稱(chēng)為順磁性材料；使磁場(chǎng)強(qiáng)烈增強(qiáng)的材料稱(chēng)為鐵磁性材料。鐵磁性材料常用于制造變壓器、電動(dòng)機(jī)、儀器儀表等。而抗磁性材料常用作磁屏蔽材料或防磁場(chǎng)干擾材料。        二、材料的化學(xué)性能1、耐腐蝕性    腐蝕是指材料在外部介質(zhì)作用下發(fā)生逐漸破壞的現(xiàn)象。而材料抵抗各種介質(zhì)腐蝕破壞的能力則稱(chēng)為耐腐蝕性。一般說(shuō)來(lái)，非金屬材料的耐腐蝕性能要高于金屬材料。在金屬材料中，碳鋼、鑄鐵的耐腐蝕性較差，而不銹鋼、鋁合金、銅合金、鈦及其合金耐腐蝕性較好。2、抗氧化性材料抵抗高溫氧化的能力稱(chēng)為抗氧化性?？寡趸慕饘俨牧铣Ｔ诒砻嫘纬梢粚又旅艿谋Ｗo(hù)性氧化膜，阻礙了氧化的進(jìn)一步發(fā)生，這種材料的氧化一般遵循拋物線(xiàn)規(guī)律。而形成多孔疏松或揮發(fā)性氧化物材料的氧化則遵循直線(xiàn)