第2章工程材料的性能1

第2章工程材料的性能（2學(xué)時(shí)）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、重點(diǎn)了解工程材料的常用力學(xué)性能；2、了解工程材料的物理、化學(xué)及工藝性能，并建立材料性能的技術(shù)經(jīng)濟(jì)概念。材料的性能一般分為工藝性能和使用性能兩類。所謂工藝性能是指機(jī)械零件在加工制造過程中，材料在特定的加工條件下表現(xiàn)出來的性能。材料工藝性能的好壞，決定了它在制造過程中加工成形的適應(yīng)能力，如鑄造、焊接、鍛造、熱處理、切削加工等性能。所謂使用性能是指機(jī)械零件在使用條件下，材料表現(xiàn)出來的性能，它包括機(jī)械性能、物理性能、化學(xué)性能等。材料使用性能的好壞，決定了它的使用范圍與使用壽命。2.1材料的力學(xué)性能

金屬材料的力學(xué)性能是指金屬材料在不同的環(huán)境因素下（溫度、介質(zhì)），承受外加載荷作用時(shí)所表現(xiàn)的性能，這種性能通常表現(xiàn)為變形和斷裂。因此，金屬材料的力學(xué)性能可以理解為金屬材料抵抗外加載荷引起的變形和斷裂的能力，也稱為金屬材料的機(jī)械性能。金屬材料的機(jī)械性能是零件設(shè)計(jì)和選材時(shí)的主要依據(jù)。2.1.1強(qiáng)度和塑性材料的強(qiáng)度與塑性是極為重要的力學(xué)性能指標(biāo)。評價(jià)材料力學(xué)性能的指標(biāo)是通過拉伸試驗(yàn)測定的。將材料按GB/T228-2002要求制成標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣（見圖2.1.1）。在拉伸試驗(yàn)機(jī)上，將拉伸過程中試樣所受的拉伸力稱為應(yīng)力，試樣伸長量稱為應(yīng)變，得到應(yīng)力—應(yīng)變曲線。

（視頻，金屬材料拉伸試驗(yàn)）圖2.1.11—退火低碳鋼的應(yīng)力-應(yīng)變曲線2—拉伸試樣3—拉斷后的試樣金屬材料的強(qiáng)度與塑性指標(biāo)一般是在材料試驗(yàn)機(jī)上通過拉伸試驗(yàn)測得液壓式萬能材料試驗(yàn)機(jī)1)彈性變形階段曲線的Oe段近乎一條直線，表示受力不大時(shí)試樣處于彈性變形階段，即在應(yīng)力不超過Re時(shí)，應(yīng)力與應(yīng)變呈正比關(guān)系，若卸除試驗(yàn)力，試樣能完全恢復(fù)到原來的形狀和尺寸。這種變形叫彈性變形。2)屈服變形階段當(dāng)拉伸力繼續(xù)增加超過Re后，試樣將產(chǎn)生不能恢復(fù)的永久變形，即塑性變形，并且在H點(diǎn)后曲線上出現(xiàn)鋸齒狀線段，這時(shí)應(yīng)力不增加而試樣卻繼續(xù)拉長，稱為材料的屈服。屈服后試樣產(chǎn)生均勻的塑性變形。3)冷變形強(qiáng)化階段應(yīng)力繼續(xù)增加，曲線又呈上升態(tài)勢，表示試樣恢復(fù)了抵抗拉伸力的能力。m點(diǎn)表示試樣抵抗拉伸力的最大能力，試樣產(chǎn)生不均勻的塑性變形，某處截面積開始減小，形成頸縮。4)縮頸與斷裂階段試樣承受拉伸力的能力迅速減小，到K點(diǎn)時(shí)，試樣在頸縮處斷裂。圖2.1.1

試件從拉伸到斷裂經(jīng)過的4個(gè)階段拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象1、強(qiáng)度強(qiáng)度是指材料在外力作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力。由于載荷的作用方式有拉伸、壓縮、彎曲、剪切等形式，所以強(qiáng)度也分為屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等。各種強(qiáng)度間常有一定的聯(lián)系，使用中一般以屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度作為最基本的強(qiáng)度指標(biāo)。

（1）彈性極限即金屬材料不產(chǎn)生塑性變形時(shí)所能承受的最大應(yīng)力。拉伸曲線e點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力Re為彈性極限：

Re=Fe/S0

式中

Re——彈性極限（MPa）；

Fe——試樣產(chǎn)生完全彈性變形時(shí)的最大載荷（N）；S0——試樣原始橫截面積（mm2）。在彈性階段中，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，呈線性關(guān)系，這種關(guān)系稱胡克定理。彈性模量E=R/ε，單位為MPa。彈性模量E標(biāo)致材料抵抗變形的能力，即材料的剛度。彈性模量主要取決于材料本性，一些處理方法對它影響很小。材料剛度不等于零件剛度，零件剛度與其形狀和尺寸有關(guān)。（2）屈服強(qiáng)度在拉伸過程中力不增加（保持恒定），試樣仍能繼續(xù)拉長時(shí)的應(yīng)力稱為材料的屈服強(qiáng)度。上屈服強(qiáng)度ReH是試樣產(chǎn)生屈服力首次下降前的最大應(yīng)力；下屈服強(qiáng)度ReL是指屈服期間的最小應(yīng)力。屈服強(qiáng)度是工程上最重要的力學(xué)性能指標(biāo)之一，絕大多數(shù)零件在工作時(shí)都不準(zhǔn)產(chǎn)生明顯的塑性變形，否則將直接影響機(jī)器的使用性能。對沒有明顯的屈服現(xiàn)象的材料，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用試樣標(biāo)距長度產(chǎn)生0.2%塑性變形時(shí)的應(yīng)力值作為該材料的屈服強(qiáng)度，以R0.2表示，稱條件屈服強(qiáng)度。`屈服強(qiáng)度計(jì)算：

ReH=FeH/S0

ReL=FeL/S0式中ReH——屈服強(qiáng)度（MPa）；FeH——試樣開始產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的最大載荷（N）；FeL——試樣開始產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的最小載荷（N）；S0——試樣原始橫截面積，（mm2）。條件屈服強(qiáng)度計(jì)算：

高碳鋼、鑄鐵等脆性材料在拉伸圖中沒有明顯的水平階段（即屈服現(xiàn)象），也不產(chǎn)生頸縮，而直接被拉斷。為了衡量這些材料的屈服特性,規(guī)定產(chǎn)生永久殘余變形等于一定值(一般為原長度的0.2%)時(shí)的應(yīng)力,稱為條件屈服強(qiáng)度或簡稱屈服強(qiáng)度，用符號R0.2表示。

計(jì)算公式:F0.2S0R0.2=

抗拉強(qiáng)度應(yīng)用：制作機(jī)械零件和工程構(gòu)件時(shí)的選材和設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。（3）抗拉強(qiáng)度（強(qiáng)度極限）材料在斷裂前所承受的最大應(yīng)力Fm值稱為抗拉強(qiáng)度，用Rm

表示，單位MPa

。計(jì)算公式:Rm=Fm/So式中Fm——試樣在拉伸過程中所能承受的最大拉力（N）；

S0——試樣原始橫截面積，（mm2）。MPa與Pa的換算我國法定壓力單位為帕斯卡（簡稱帕），符號為Pa。由于Pa太小，工程上常用其倍數(shù)單位MPa（兆帕）來表示。

1兆帕(MPa)＝1000000帕(Pa)。Mpa,也是壓強(qiáng)單位，讀作兆帕，也就是百萬（M）帕斯卡（Pa）。1MPa=1000000Pa=1N／mm2=（1／9.8=0.102）Kgf/mm2。2、塑性

即斷裂前材料發(fā)生不可逆永久變形的能力，稱塑性。塑性是金屬材料的主要力學(xué)性能指標(biāo)。衡量塑性的依據(jù)是伸長率和斷面收縮率。伸長率斷面收縮率壓縮率塑性（1）伸長率

即試樣拉斷后標(biāo)距與原始標(biāo)距的百分比。

A=(LU-L0)/L0×100%式中A——伸長率（%）；

LU——試樣拉斷后標(biāo)距（mm)；

L0

——試樣原始標(biāo)距（mm)。（2）斷面收縮率

即試樣拉斷后，縮頸處最小橫截面積與原始橫截面積的百分比。

Z=（S0-SU）/S0×100%式中

Z——斷面收縮率（%）；

SO——試樣的原始截面積（mm2）SU——試樣拉斷后縮頸處的最小橫截面積（mm2)材料的塑性指標(biāo)對機(jī)械零件的加工和使用具有重要意義。金屬材料的延伸率和斷面收縮率數(shù)值越大，表示材料的塑性越好。

2.1.2硬度（Hardnss、代號H）

硬度是材料抵抗硬的物體壓入其內(nèi)的能力,是材料性能的一個(gè)綜合物理量。表示材料在一個(gè)小的體積范圍內(nèi)抵抗彈性變形、塑性變形或破斷的能力。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖樣的技術(shù)條件中，硬度是一頂主要技術(shù)指標(biāo)。金屬材料的硬度指標(biāo)可用硬度儀來測試，常用的硬度指標(biāo)有布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度等。

1.布氏硬度（HB）布氏硬度標(biāo)準(zhǔn),1905年由瑞典科學(xué)家布林南爾首先提出，用直徑D的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球,在一定壓力P下,將鋼球垂直地壓入金屬表面,并保持壓力到規(guī)定的時(shí)間后卸荷,測量壓痕直徑,然后按公式求出硬度值，單位是公斤力/平方毫米。目前，布氏硬度主要用于鑄鐵、非金屬以及經(jīng)退火、正火、和調(diào)質(zhì)處理的鋼材等硬度的測定。布氏硬度（HB）=載荷與壓痕面積之比。單位為Kgf/mm2（N/mm2),1kgf/9.806N=0.102.

HB=F/S(N/mm2)F—載荷，N(kgf)S-壓痕面積.標(biāo)注時(shí)，單位一般不寫。布氏硬度試驗(yàn)原理圖布氏硬度試驗(yàn)的F/D2值的選擇（截荷與壓頭直徑面積的比值）GB/231—2002中規(guī)定了30、15、10、5、2.5、2、1共七種比值，以滿足不同硬度的材料測試需要。材料布氏硬度0.102F/D2備注鋼及鑄鐵＜140≥1401030條件允許時(shí)，應(yīng)盡量選用10mm壓頭和無括號的F/D2值。F單位：ND單位：mm銅及其合金＜3535～130＞13051030輕金屬及其合金＜3535～80＞80251010鉛、錫

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布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范計(jì)算公式：

壓頭是直徑為D的鋼球或硬質(zhì)合金球。

HBS——壓頭為鋼球，用于測量<450HBSHBW——壓頭為硬質(zhì)合金,用于測量>450HBW（<650HBW）布氏硬度標(biāo)注

符號HBS或HBW之前的數(shù)字表示硬度值，除了采用鋼球直徑D為10mm,試驗(yàn)力為3000kgf,保持時(shí)間為10s試驗(yàn)條件外，在其它試驗(yàn)條件下，符號后面的數(shù)字按順序分別表示球體直徑、載荷及載荷保持時(shí)間。如:150HBS10/1000/30表示直徑為10mm的鋼球在1000kgf載荷作用下保持30s測得的布氏硬度值為150。一般在工程文件上可標(biāo)出布氏硬度值的大小和符號，如230HBS或230HB。2、洛氏硬度（Rockwellhardness）：

洛氏硬度試驗(yàn)法是由美國科學(xué)家洛克威爾（S.P.Rockwell）在1921年提出來的。使用洛氏硬度計(jì)所測定的金屬材料的硬度值沒有單位，只用代號“HR”表示。洛氏硬度試驗(yàn)是用一個(gè)錐角為120°的金剛石錐體或直徑為1.588mm（1/16″）的淬火鋼球，在規(guī)定的載荷作用下壓入被測金屬表面，由壓頭在金屬表面所形成的壓痕深度來確定其硬度值。洛氏硬度試驗(yàn)簡便、迅速，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)制造、科學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng)域。洛氏硬度計(jì)00112332F0F1F2h1-1初載10kgF02-2總載150kgF13-3卸載140kgF2最后測得：殘余壓痕深度增量eHR=k-e/0.002e=h2-h0

試驗(yàn)方法洛氏硬度試驗(yàn)是用標(biāo)準(zhǔn)型壓頭,先后兩次對被試材料表面施加試驗(yàn)力（初試驗(yàn)力F0與總試驗(yàn)力F0+F1），在試驗(yàn)力的作用下壓頭壓入試樣表面。在總試驗(yàn)力保持一定時(shí)間后，卸除主試驗(yàn)力F1，保留初始試驗(yàn)力F0的情況下測量壓入深度，以總試驗(yàn)力下壓入深度與在初試驗(yàn)力下的壓入深度之差h（即所謂的殘余壓入深度）來表示硬度的高低，殘余壓入深度值越大，硬度值越低，反之亦然。洛氏硬度試驗(yàn)時(shí)，硬度值可以從硬度計(jì)上的刻度盤直接讀出。洛氏硬度計(jì)算例題洛氏硬度：HR=k-h/s（0.002）式中K——為給定標(biāo)尺的硬度常數(shù)，用金剛錐體壓頭時(shí)，k=0.2mm,用鋼球壓頭時(shí)，k=0.26mm；S——為給定標(biāo)尺的單位，通常以0.002為一個(gè)硬度單位；h——?dú)堄鄩汉凵疃仍隽?。例：一淬火零件，測得殘余壓痕深度增量h為0.08mm，采用C標(biāo)尺測驗(yàn)，求HRC硬度值。解：代入公式

HR=k-h/s（0.002）=0.2-0.08/0.002=60HRC

此零件硬度為60HRC。硬度標(biāo)尺洛氏硬度試驗(yàn)采用三種試驗(yàn)力，三種壓頭，它們共有9種組合，對應(yīng)于洛氏硬度的9個(gè)標(biāo)尺：HRA、HRB、HRC、HRD、HRE、HRF、HRG、HRH和HRK。這9個(gè)標(biāo)尺的應(yīng)用涵蓋了幾乎所有常用的金屬材料。最常用標(biāo)尺是HRC、HRB和HRF，其中HRC標(biāo)尺用于測試淬火鋼、回火鋼、調(diào)質(zhì)鋼和部分不銹鋼。這是金屬加工行業(yè)應(yīng)用最多的硬度試驗(yàn)方法。HRB標(biāo)尺用于測試各種退火鋼、正火鋼、軟鋼、部分不銹鋼及較硬的銅合金。HRF標(biāo)尺用于測試純銅、較軟的銅合金和硬鋁合金。HRA標(biāo)尺盡管也可用于大多數(shù)黑色金屬，但是實(shí)際應(yīng)用上一般只限于測試硬質(zhì)合金和薄硬鋼帶材料。洛氏硬度的分類及應(yīng)用標(biāo)尺壓頭總載荷/N（kgf）應(yīng)用范圍適用材料HRA120o金剛石圓錐588.4（60）70~80硬質(zhì)合金、表面淬火的鋼HRBΦ1.588mm鋼球（1/16″）980.7（100）20~100軟鋼、退火鋼、銅合金HRC120o金剛石圓錐1471（150）20~70淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼等洛氏硬度標(biāo)注與洛氏硬度的特點(diǎn)洛氏硬度值為一無名數(shù)，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，硬度數(shù)值寫在符號HR的前面，HR后面為使用的標(biāo)尺，如50HRC，表示用C標(biāo)尺測定的洛氏硬度值為50。洛氏硬度試驗(yàn)是生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的一種硬度試驗(yàn)。其特點(diǎn)是，硬度試驗(yàn)壓痕小，對試件表面損傷小，常用來直接檢驗(yàn)成品或半成品的硬度；試驗(yàn)操作迅速簡便，可以直接從試驗(yàn)機(jī)上讀出硬度值。當(dāng)采用不同標(biāo)尺時(shí)，可測量出從極軟到極硬材料的硬度。主要缺點(diǎn)是，由于壓痕小，對內(nèi)部組織和硬度不均勻的材料，所測結(jié)果不夠準(zhǔn)確.3、維氏硬度（HV）由英國科學(xué)家維克斯1930年首先提出。以5~120kgf（49.03~1176.80N）的載荷,將相對面夾角為136°的方錐形金剛石壓入材料表面,保持規(guī)定時(shí)間后，用測量壓痕對角線長度，計(jì)算出壓痕面積S，求出單位面積上的平均壓力，稱維氏硬度，用符號HV表示。它適用于較大工件和較深表面層的硬度測定。

查三角函數(shù)表2sin68°=0.92718×2=1.85436表示方法維氏硬度值用符號“HV”表示。HV前面為硬度值，后面按“試驗(yàn)載荷/載荷保持時(shí)間（10～15S不標(biāo)注）”的順序用數(shù)值表示試驗(yàn)條件。例如：640HV30/20表示用294.21N（30kgf）試驗(yàn)載荷，保持20S，測定的維氏硬度值為640。2.1.3沖擊韌度以加速度作用于工件上的載荷，稱沖擊載荷。許多機(jī)械零件和工具在工作時(shí)要承受一定的沖擊載荷，如沖床的沖模、鍛造的鍛模、內(nèi)燃機(jī)的活塞銷、風(fēng)動(dòng)工具等。對這些零件，不僅要滿足在靜載荷下的強(qiáng)度、塑性、硬度等要求，還必須具有足夠的抵抗沖擊載荷的能力。金屬材料抵抗沖擊載荷的能力，稱沖擊韌性。為了評定金屬材料的沖擊韌性，需要進(jìn)行大能量一次沖擊試驗(yàn)。一次沖擊試驗(yàn)通常在擺錘式?jīng)_擊機(jī)上進(jìn)行。擺錘式?jīng)_擊實(shí)驗(yàn)機(jī)沖擊試樣沖擊試樣有夏比V型缺口試樣和夏比U型缺口試樣兩種:試驗(yàn)時(shí)，將試樣放在試驗(yàn)機(jī)兩支座上，把質(zhì)量為G的擺錘抬到高H，使擺錘自由落下，擺錘落下沖斷試樣后升至h高度。則擺錘沖斷試樣推動(dòng)的位能，就是試樣變形和斷裂所消耗的功稱為沖擊吸收功AK，即AK=Gg(H-h)用試樣的斷口處截面積SN（cm2）去除AK（J）即得到?jīng)_擊韌度，用ak表示，單位為J（焦耳）/cm2.aK=AK/S式中S—試樣缺口處面積，cm2.2.1.4疲勞極限

機(jī)械零件在循環(huán)應(yīng)力作用下，經(jīng)過一定的周期工作，發(fā)生突然斷裂的現(xiàn)象，稱為金屬的疲勞現(xiàn)象。疲勞破壞具有很大的危險(xiǎn)性，也是機(jī)械零件失效的主要原因之一。這種現(xiàn)象稱為疲勞斷裂。疲勞斷裂可用交變應(yīng)力——循環(huán)次數(shù)曲線表示，如圖2.1.6所示。據(jù)統(tǒng)計(jì)，機(jī)械零件斷裂中有80%是由于疲勞引起。

圖2.1.6疲勞曲線示意圖提問:疲勞斷裂是如何產(chǎn)生的？

疲勞斷裂是由于零件中存在缺陷，如裂紋、夾雜、刀痕等疲勞源，在循環(huán)應(yīng)力作用下疲勞源處產(chǎn)生疲勞裂紋，這種疲勞裂紋不斷擴(kuò)展，減小了零件的有效承載面積，最后當(dāng)截面減小到不能承受外力時(shí)，零件即發(fā)生突然斷裂。

疲勞曲線-1Nn21N1N2NnNc鋼鐵材料：107次有色金屬：108次材料經(jīng)受相當(dāng)循環(huán)周次不發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力點(diǎn)實(shí)際生產(chǎn)中提高疲勞強(qiáng)度的方法：1、避免或減少材料在冶煉和加工過程中造成的裂紋、夾雜、疏松、氣孔、表面刀痕和碰傷等缺陷；2、零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能避免出現(xiàn)尖角、溝槽、圓角過小和截面突變等，以減少應(yīng)力集中。3、對零件表面采用噴丸、冷滾壓、表面淬火和滲、鍍處理等工藝，以強(qiáng)化零件表面。總結(jié)力學(xué)性能性能判據(jù)含義名稱符號強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度Rm試樣拉斷前所能承受的最大應(yīng)力彈性極限Re金屬材料不產(chǎn)生塑性變形時(shí)所能承受的最大應(yīng)力。屈服點(diǎn)ReH(上)ReL(下)拉伸試驗(yàn)產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的應(yīng)力，試驗(yàn)產(chǎn)生明顯塑形變形規(guī)定殘余伸長應(yīng)力R0.2規(guī)定殘余伸長率為0.2%時(shí)的應(yīng)力力學(xué)性能性能判據(jù)含義名稱符號塑性斷面收縮率Z試樣橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比斷后伸長率A斷后標(biāo)距的殘余伸長與原始標(biāo)距的百分比韌性沖擊吸收功Ak試樣沖斷所吸收的能量疲勞疲勞極限σ-1試樣受無數(shù)次循環(huán)應(yīng)力作用后仍不破斷的最大應(yīng)力力學(xué)性能性能判據(jù)含義名稱符號硬度布氏硬度HBSHBW球形壓痕單位面積上承受的平均壓力洛氏硬度HRAHRBHRC用洛氏硬度標(biāo)尺的滿程與壓痕深度之差計(jì)算的硬度值維氏硬度HV正四棱錐壓痕單位面積上承受的平均壓力

2.2材料的物理性能材料的物理性能雖然不是結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)的主要參數(shù)，但在某些特定情況下卻是必須加以考慮的因素。工程材料的物理性能包括密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、熱膨脹性和磁性等，各種機(jī)械零件由于用途不同，對材料的物理性能要求也有所不同。1.密度材料單位體積所具有的質(zhì)量稱為密度?？估瓘?qiáng)度與密度之比稱為比強(qiáng)度。密度是工程材料特性之一，工程上通常用密度來計(jì)算零件毛坯的質(zhì)量。材料的密度直接關(guān)系到由它所制成的零件或構(gòu)件的重量或緊湊程度，這一點(diǎn)對于要求減輕機(jī)件自重的航空和宇航工業(yè)制件具有特別重要的意義，例如飛機(jī)、火箭等。用密度小的鋁合金制作同樣零件，比鋼材制造的零件重量可減輕1/3～1/4。2.熔點(diǎn)材料由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)的熔化溫度稱為熔點(diǎn)。金屬都有固定的熔點(diǎn)，而合金的熔點(diǎn)取決于成分，例如，鋼是鐵和碳組成的合金，含碳量不同，熔點(diǎn)也不同。根據(jù)熔點(diǎn)的不同，金屬材料又分為低熔點(diǎn)金屬和高熔點(diǎn)金屬。熔點(diǎn)高的金屬稱為難熔金屬(如W、Mo、V等)，可用來制造耐高溫零件，例如，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室需用高熔點(diǎn)合金來制造。熔點(diǎn)低的金屬(Sn、Pb等)，可用來制造印刷鉛字和電路上的熔絲等。對于熱加工材料，熔點(diǎn)是制定熱加工工藝的重要依據(jù)之一，例如，鑄鐵和鑄鋁熔點(diǎn)不同，它們的熔煉工藝有較大區(qū)別。3.導(dǎo)熱性材料傳導(dǎo)熱量的能力稱為導(dǎo)熱性。導(dǎo)熱性能是工程上選擇保溫或熱交換材料的重要依據(jù)之一，也是確定機(jī)件熱處理保溫時(shí)間的一個(gè)參數(shù)。如果熱處理件所用材料的導(dǎo)熱性差，則在加熱或冷卻時(shí)，表面與心部會(huì)產(chǎn)生較大的溫差，造成不同程度的膨脹或收縮，導(dǎo)致機(jī)件破裂。一般來說，金屬材料的導(dǎo)熱性遠(yuǎn)高于非金屬材料，而合金的導(dǎo)熱性比純金屬差。例如，合金鋼的導(dǎo)熱性較差，當(dāng)其進(jìn)行鍛造或熱處理時(shí)，加熱速度應(yīng)慢一些，否則會(huì)形成較大的內(nèi)應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋。4.熱膨脹性材料隨溫度變化體積發(fā)生膨脹或收縮的特性稱為熱膨脹性。一般材料都具有熱脹和冷縮的特點(diǎn)。在工程實(shí)際中，許多場合要考慮熱膨脹性。例如，相互配合的柴油機(jī)活塞和缸套之間間隙很小，既要允許活塞在缸套內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)又要保證氣密性，這就要求活塞與缸套材料的熱膨脹性要相近，才能避免二者卡住或漏氣；鋪設(shè)鐵軌時(shí)，兩根鋼軌銜接處應(yīng)留有一定空隙，讓鋼軌在長度方向有伸縮的余地；制定熱加工工藝時(shí)，應(yīng)考慮材料的熱膨脹影響，盡量減小工件的變形和開裂等。5.導(dǎo)電性材料的導(dǎo)電性常用電阻率表示。電阻率表示單位長度、單位面積導(dǎo)體的電阻，其單位為Ω·m。電阻率越低，材料的導(dǎo)電性越好。金屬通常具有較好的導(dǎo)電性，其中最好的是銀，銅和鋁次之。金屬具有正的電阻溫度系數(shù)，即隨溫度升高，電阻增大。含有雜質(zhì)或受到冷變形會(huì)導(dǎo)致金屬的電阻上升。6.磁性材料在磁場中能被磁化或?qū)Т诺哪芰ΨQ為導(dǎo)磁性或磁性。金屬材料可分為鐵磁性材料、順磁性材料和抗磁性材料。鐵磁性材料（如鐵、鈷等）在外磁場中能強(qiáng)烈地被磁化，可用于制造變壓器、電動(dòng)機(jī)、測量儀表等；抗磁性材料（如銅、鋅等）能抗拒或削弱外磁場對材料本身的磁化作用，可用于要求避免電磁場干擾的零件和結(jié)構(gòu)材料，如航海羅盤等；順磁性材料（如錳、鉻等）在外磁場中只能微弱地被磁化，多用于磁量子放大器和光量子放大器，在工業(yè)上應(yīng)用極少。2.3材料的化學(xué)性能

金屬