金属材料的物理性能和化学性能教案资料

金属材料的物理性能和化学性能金属材料的性能分类使用性能工性性能物理性能化学性能力学性能铸造性锻压性焊接性可加工性一、金属材料的物理性能1，密度单位体积金属的质量单位Kg/m3g/cm3单位换算1g/cm3

＝103Kg/m3举例ρCu=8.9g/cm3ρFe=7.8g/cm3ρAl=2.7g/cm3ρMg=1.8g/cm3密度最大的金属锇ρos=22.57g/cm3按密度大小分类轻金属（ρ

﹤4.5g/cm3）重金属（ρ

﹥4.5g/cm3）2，熔点金属从固态向液态转变时的温度单位摄氏度（℃）物质的分类晶体非晶体单晶体多晶体金属熔点举例铅323℃，铁1538℃按熔点高低分类低熔点金属中熔点金属高熔点金属（1000℃以下

）例：铅、锡（1000℃——2000℃

）例：铁（2000℃

以上）例：钨按熔化难易分类易熔金属（320℃以下

）难熔金属（1800℃以上

）熔断器和防火安全阀等飞船外壳、火箭、导弹、燃气轮机和喷气飞机等导热性金属材料传导热量的能力分类热的良导体：金属热的不良导体：非金属热导率（导热系数）λ表示金属材料导热性能的优劣导热率大的金属材料导热性好4，热膨胀性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线胀系数αl如铁在0——100℃时αl=11.76×10-6

℃-1实际工作中需要考虑热膨胀的影响的铺设铁轨架设桥梁测量尺寸5，导电性金属材料传导电流的性能分类导体绝缘体导电性好的用作导电材料导电性差的用作电阻、电热元件用作绝缘材料金属材料中导电性能最好的是银铜铝6，磁性金属导磁的性能分类铁磁性材料无（顺）磁性材料能被磁铁吸引如铁、钴等用作变器、电机的铁心和测量仪表零件如锰、铬、铜、锌等用作要求避免磁场干扰的零件注意磁性不是固定不变的二，金属材料的化学性能1，耐腐蚀性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腐蚀对金属材料的危害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，化学稳定性金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性的总称热稳定性金属材料在高温下的稳定性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三，力学性能定义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）。力学性能强度塑性硬度韧性疲劳强度载荷（负荷）机械零件在使用和制造过程中受到的力的作用载荷分类静载荷变载荷交变载荷冲击载荷变形弹性变形塑性变形应力单位截面上的内力应力分类静应力变应力1，强度金属材料在静载荷作用下抵抗变形和破坏的能力单位Pa、Mpa单位换算1Mpa=106Pa分类抗拉强度抗压强度抗扭强度抗弯强度抗剪强度2，塑性金属材料在静载荷作用下产生永久变形而不破坏的能力塑性指标伸长率δ断面收缩率Ψδ、Ψ值越大，表示材料的塑性越好注意3，硬度金属材料抵抗其他更硬物体压入其表面的能力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，是材料塑性、强度等性能的综合体现最常用的硬度布氏硬度（HB）洛氏硬度（HRC、HRB、HRA）维氏硬度（HV）硬度的应用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洛氏硬度应用最广，常用于测定工件的表面硬度维氏硬度由于测试手续较繁、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（αk)αk=Ak/A单位J/cm2αk值越大，冲击韧度越高5，疲劳强度金属材料在无限次交变载荷作用下而不破坏的最大应力疲劳强度的测试试样承受交变载荷钢的循环次数107有色金属的循环次数108疲劳断裂的特点突然性危险性大提高疲劳极限的途径改善零件的结构形状降低表面粗糙度值采取表面强化四，金属材料的工艺性能1，铸造性金属材料能否用铸造方法制成优良铸件的性能。影响铸造性能的因素流动性冷却时的收缩率2，锻压性金属材料能否用锻压的方法制成锻压件的性能影响锻压性的因素塑性塑性变形抗力常用钢铁材料的锻压性低碳钢的锻压性最好中碳钢次之高碳钢则较次3，焊接性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焊接质量评价焊缝裂纹焊缝气孔常用钢铁材料的焊性较好：低碳钢较差：中高碳钢差：铸铁4，可加工性金属材料切削加工的难易程度可加工性评价依据刀具磨损加工表面质量影响可加工性的因素硬度（过高、过