金属材料的物理性能与化学性能

1、 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提问提问为什么现在门窗，自行车等都为什么现在门窗，自行车等都会选用铝合金会选用铝合金结论结论材料是机器的物质基础，金属材材料是机器的物质基础，金属材料

2、的性能是选择材料的主要依据料的性能是选择材料的主要依据金属金属 材料的性能分类材料的性能分类使用性能使用性能工性性能工性性能物理性能物理性能化学性能化学性能力学性能力学性能铸造性铸造性锻压性锻压性焊接性焊接性可加工性可加工性一、金属材料的物理性能一、金属材料的物理性能1，密度，密度单位体积金属的质量单位体积金属的质量单位单位Kg/m3g/cm3单位换算单位换算1g/cm3 103Kg/m3举例举例Cu=8.9g/cm3Fe=7.8g/cm3Al=2.7g/cm3Mg=1.8g/cm3密度最大的金属密度最大的金属锇锇os=22.57g/cm3按密度大小分类按密度大小分类轻金属（轻金属（ 4.5g

3、/cm3）重金属（重金属（ 4.5g/cm3）2，熔点，熔点 金属从固态向液态转变时的温度金属从固态向液态转变时的温度单位单位摄氏度（摄氏度（）物质的分类物质的分类晶体晶体非晶体非晶体单晶体单晶体多晶体多晶体金属熔点举例金属熔点举例铅铅323，铁，铁1538 按熔点高按熔点高低分类低分类低熔点金属低熔点金属中熔点金属中熔点金属高熔点金属高熔点金属（1000 以下以下 ）例：铅、锡）例：铅、锡（1000 2000 ）例：铁）例：铁（2000 以上）例：钨）例：钨按熔化难按熔化难易分类易分类易熔金属（易熔金属（320 以下以下 ）难熔金属难熔金属（1800 以上以上 ）熔断器和防火安全阀等熔断器和

4、防火安全阀等飞船外壳、火箭、导弹、飞船外壳、火箭、导弹、燃气轮机和喷气飞机等燃气轮机和喷气飞机等导热性导热性金属材料传导热量的能力金属材料传导热量的能力分类分类热的良导体：金属热的良导体：金属热的不良导体：非金属热的不良导体：非金属热导率（导热系数）热导率（导热系数）表示金属材料导表示金属材料导热性能的优劣热性能的优劣导热率大的金导热率大的金属材料导热性好属材料导热性好4，热膨胀性热膨胀性金属材料在受热时体积会增大，冷却金属材料在受热时体积会增大，冷却时则收缩，这种现象称为热膨胀性时则收缩，这种现象称为热膨胀性线胀系数线胀系数l l如铁在如铁在0100时时l l=11.76=11.7610-6

5、 -1实际工作中需实际工作中需要考虑热膨要考虑热膨胀的影响的胀的影响的铺设铁轨铺设铁轨架设桥梁架设桥梁测量尺寸测量尺寸5，导电性，导电性金属材料传导电流的性能金属材料传导电流的性能分类分类导体导体绝缘体绝缘体导电性好的用作导电材料导电性好的用作导电材料导电性差的用作电阻、电热元件导电性差的用作电阻、电热元件用作绝缘材料用作绝缘材料金属材料中导电性能最好的是金属材料中导电性能最好的是 银银铜铜铝铝6，磁性，磁性金属导磁的性能金属导磁的性能分类分类铁磁性材料铁磁性材料无（顺）磁性材料无（顺）磁性材料能被磁铁吸引能被磁铁吸引如铁、钴等如铁、钴等用作变器、电机的铁用作变器、电机的铁心和测量仪表零件心和

6、测量仪表零件如锰、铬、铜、锌等如锰、铬、铜、锌等用作要求避免磁场用作要求避免磁场干扰的零件干扰的零件注意注意磁性不是固定不变的磁性不是固定不变的二，金属材料的化学性能二，金属材料的化学性能1，耐腐，耐腐蚀性蚀性金属材料在常温下抵抗氧、水蒸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能力气及其他化学介质腐蚀作用能力腐蚀对金腐蚀对金属材料属材料的危害的危害2，抗氧化性金属材料在加热时抵抗氧化作用的能力会发生氧化情况锻造热处理焊接避免氧化方法还原保护气体3，化学，化学稳定性稳定性金属材料的耐腐蚀性和抗氧化金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性的总称性的总称热稳定性热稳定性金属材料在高温下的稳定性金属材

7、料在高温下的稳定性用于制造在高温下工作的零件的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金属材料，要有良好的热稳定性三，力学性能三，力学性能定义定义是指金属材料在外力的作用下所表现出来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）。的性能（抵抗能力）。力力 学学 性性 能能强度强度塑性塑性硬度硬度韧性韧性疲劳强度疲劳强度载荷（负荷）载荷（负荷）机械零件在使用和制造过程中受到机械零件在使用和制造过程中受到的力的作用的力的作用载荷分类载荷分类静载荷静载荷变载荷变载荷交变载荷交变载荷冲击载荷冲击载荷变形变形弹性变形弹性变形塑性变形塑性变形应力应力单位截面上的内力单位截面上的内力

8、应力分类应力分类静应力静应力变应力变应力1，强度，强度金属材料在静载荷作用下抵抗变形和金属材料在静载荷作用下抵抗变形和破坏的能力破坏的能力单位单位Pa、Mpa单位换算单位换算1Mpa=106 Pa分分 类类抗拉强度抗拉强度抗压强度抗压强度抗扭强度抗扭强度抗弯强度抗弯强度抗剪强度抗剪强度2，塑性，塑性金属材料在静载荷作用下产生永久变形金属材料在静载荷作用下产生永久变形而不破坏的能力而不破坏的能力塑性指标塑性指标伸长率伸长率断面收缩率断面收缩率、值越大，表示材料的塑性越好值越大，表示材料的塑性越好注意注意3，硬度金属材料抵抗其他更硬物体压入其表金属材料抵抗其他更硬物体压入其表面的能力面的能力硬度是

9、衡量金属材料软硬的指标，是金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材料塑性、强度等性能的综合体现最常用的硬度最常用的硬度布氏硬度（布氏硬度（HB）洛氏硬度（洛氏硬度（HRC、HRB、HRA）维氏硬度（维氏硬度（HV）硬度的应用硬度的应用布氏硬度用于测定铸铁、有色金属、低布氏硬度用于测定铸铁、有色金属、低合金结构钢以及结构钢调质件的硬度合金结构钢以及结构钢调质件的硬度洛氏硬度应用最广，常用于测定工件的洛氏硬度应用最广，常用于测定工件的表面硬度表面硬度维氏硬度由于测试手续较繁、应用较少维氏硬度由于测试手续

10、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（k)k=Ak/A单位J/cm2k值越大，冲击韧度越高5，疲劳，疲劳强度强度金属材料在无限次交变载荷作金属材料在无限次交变载荷作用下而不破坏的最大应力用下而不破坏的最大应力疲劳强度的测疲劳强度的测试试试样承受交变载荷试样承受交变载荷钢的循环次数钢的循环次数107有色金属的循环次数有色金属的循环次数108疲劳断裂的特点疲劳断裂的特点突然性突然性危险性大危险性大提高疲劳极限的途径提高疲劳极限的途径改善零件的结构形状改善零件的结构形状降低表面粗糙度值降低表面粗糙度值采取表面强化采取表面强化四，金属材料的工艺性能四，金属材料

11、的工艺性能1，铸造性，铸造性金属材料能否用铸造方法制成优良金属材料能否用铸造方法制成优良铸件的性能。铸件的性能。影响铸造性能的因素影响铸造性能的因素流动性流动性冷却时的收缩冷却时的收缩率2，锻压性，锻压性金属材料能否用锻压的方法制成锻压金属材料能否用锻压的方法制成锻压件的性能件的性能影响锻压影响锻压性的因素性的因素塑性塑性塑性变形抗力塑性变形抗力常用钢铁材常用钢铁材料的锻压性料的锻压性低碳钢的锻压性最好低碳钢的锻压性最好中碳钢次之中碳钢次之高碳钢则较次高碳钢则较次3，焊接性，焊接性金属材料在一定的焊条件下，是否易于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获得优良焊接接头的能力焊接质焊接质量评价量评价焊缝裂纹焊缝裂纹焊缝气孔焊缝气孔常用钢铁材常用钢铁材料的焊性料的焊性较好：低碳钢较好：低碳钢较差：中高碳钢较差：中高碳钢差：铸铁差：铸铁4，可加工性，可加工性金属材料