金属材料性能
金属材料的性能
金属材料的性能
1）金属材料的性能
各种金属材料的性能一般包括两大类：一类叫使用性能，反映金属材料在使用过程中表现出来的特性，包括机械性能，物理性能和其他性能，它决定了金属材料的应用范围，安全可靠性和零件使用寿命。
另一方面是工艺性能，反映金属材料在加工制造过程中所表现出来的特性，如冲压性能，焊接性能，铸造性能，切削加工性能，热处理性能等，它决定了零件加工制造的难易程度。
因此，只有了解金属材料的各种性能，才能在钣金制品加工和汽车车身维修正确合理的选择和使用金属材料，达到提高维修质量，降低加工成本的目的。
2）金属材料的机械性能
（1）强度。
强度是金属材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力，金属材料的强度越高，表示所能承受的外力越大。
(2)屈服强度也称屈服极限，是金属材料发生屈服现象时应力。
（3）抗拉强度是指材料在抗拉伸作用时，断裂前承受的最大应力。
金属材料的性能
2.抗氧化性 金属材料在高温下，抵抗产生氧化皮的能力 。
3.化学稳定性 化学稳定性是金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性的总称。
三1 金属材料的力学性能
1.力学性能:
金属材料在外力作用下所表现出来的性能称为力学性能。
2.载荷：
拉伸过程
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
拉伸试验机
②塑性 δδ
金属材料在静载荷作用下，产生永久变形 而不破坏的能力称为塑性。
常用的塑性指标： 延伸率（δ）和断面收缩率（ψ）。
塑性 ：材料在载荷作用下，产生塑形变形而不被破坏的能力。
1.断后伸长率
断后伸长率是指试样拉断后，标距的伸长量与原标距长
度的百分比，用符号δ表示。
δ=
L1-L0 L0
L0—试样的原始标距（mm）
2.断面收缩率
L1—试样拉断后的标距（mm）
断面收缩率是指试样拉断后，缩颈处横截面积的最大缩
减量与原始横截面积的百分比，用符号ψ表示。
ψ=
S1-S0 S0
S0—试样的原始横截面积（mm2） S1—试样拉断后的横截面积（mm2）
裂纹扩展的基本形式
1943年美国T-2油轮发生
北
断裂
极 星
导
弹
⑤疲劳强度
• 材料在低于s的重复交变应力作用下发生断裂的现象。
材料在规定次数应力循环后仍不发生断裂时的 最大应力称为疲劳极限。用-1表示。
钢铁材料规定次数为107，有色金属合金为108。
疲劳应力示意图
疲劳曲线示意图
疲劳断口
式中：HBS(HBW) ——淬火钢球（硬质合金球）试验的布氏硬度值 Ｆ —— 试验力（N）； d —— 压痕平均直径（mm）； Ｄ —— 淬火钢球（硬质合金球）直径（mm）。
1.金属材料的性能
课外小知识： 1、金属的特性(密度、熔点、硬度等)
物理性质 物理性质比较
银 铜 金 铝 锌 铁 铅 100 99 74 61 27 17 7.9（良） （优） 铅 银 铜 铁 锌 铝 （小） 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.70 金 银 1064 962 金 铝 660 铝 锡 232（低） 铅
1.1金属材料的物理性能和化学性能
载荷是指零件或构件工作时所承受的 外力。 载荷的分类: 不随时间变化或变化较缓慢的载荷 称为静载荷， 如重力，锅炉中的压力，螺栓拧紧后 载 荷 受到的拉力; 随时间变化的栽荷称为冲击载荷， 如内燃机活塞杆受到的力，机器中的 齿轮受到的力等。 在工作过程中受到大小、方向随时 间呈周期性变化的载荷作用，这种载 荷称为交变载荷。 有许多机械零件，如轴、齿轮、连杆 和弹簧等，
1 耐腐蚀性 金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其他 化学介质腐蚀作用的能力，称为耐腐蚀 性。 常见的钢铁生锈，就是腐蚀现象。 2 抗氧化性 金属材料抵抗氧化作用的能力，称为抗氧 化性。 金属材料在加热时，氧化作用加速，
3 化学稳定性 化学稳定性是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化学 稳 定性。 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。
一、金属材料的物理性能
2.熔点 定义 金属从固体状态向液体状态转变时的温度称为熔 点。熔点一般用摄氏温度（℃）表示。各种金属都有 其固定熔点。如铅的熔点为323 ℃，钢的熔点为１５ ３８ ℃。 分类 低熔点金属——熔点低于 １０００ ℃， 中熔点金属——熔点在１０００～２０００ ℃， 高熔点金属——熔点 高于２０００ ℃。
金属材料的性能
金属材料的性能首先，金属材料的性能指其在特定条件下的物理、化学、力学、热学等方面的表现。
常见的金属材料有钢、铝、铜、镁、锌等。
下面就这些金属材料的性能作一简要介绍。
1. 钢钢是一种铁碳合金，具有高强度、耐热、耐腐蚀、机械加工性好等优点。
其主要特点是硬度高、弹性模量大、面心立方结构等。
但是，钢的铁含量高，易生锈，而且它的塑性和韧性较差，容易产生脆性断裂。
此外，由于不同钢材的化学成分、热处理状态和制造工艺不同，其性能会有所差异。
2. 铝铝是一种轻质、耐腐蚀的金属，密度低、导热性能好、可加工性强等。
铝的主要特点是具有高强度、低密度、良好的导热性和电导率等。
此外，铝的表面可以通过氧化、着色等特殊处理而获得不同的颜色和变化，达到美化和抗氧化的作用。
但是，铝的强度和刚度相对较差。
3. 铜铜是一种传统金属材料，具有高导电性、高热导性、良好的导磁性、良好的加工性等。
它的主要特点有良好的导电性、导热性和塑性等，具有优异的可加工性和冲压性。
但是，铜的密度较大、强度较低，容易氧化和变形。
4. 镁镁是一种轻金属，密度轻、强度高、刚度高，具有良好的加工性和耐腐蚀性等优点。
其主要特点是密度低，强度高，具有良好的刚性和韧性，能耐受高温，而且具有良好的可塑性和可加工性等。
但是，在常温下易受到腐蚀，所以需要进行特殊的表面处理。
5. 锌锌是一种富含金属，密度小、耐腐蚀、防氧化，满足了先进电子工业、新型材料和化学工业的需要。
其主要特点是耐腐蚀、良好的可加工性和防护性等。
但是，锌易受到热膨胀和浸蚀，环境因素、温度、湿度等因素都会影响锌的性能。
综上所述，除了同属于金属材料之外，不同的金属材料具有不同的物理、力学、化学等性能，在应用过程中必须仔细考虑各自的长处和短处，选用合适的材料。
同时我们也可以以不同的方式替代问题所在的金属材料，因为新的技术发展出了许多在不同环境中耐腐蚀、更加轻便、性能更好的材料。
常用金属材料及性能
常用金属材料及性能金属材料是指具有金属结构特征（金属键）并具有金属特性的材料，具有优良的导热、导电、强度高、可塑性好、耐腐蚀等特点。
金属材料在工业生产和日常生活中广泛应用，下面将介绍一些常用的金属材料及其性能。
1.钢铁钢铁是最常用的金属材料之一、其主要成分是铁和一定的碳（碳含量小于2%）。
钢的特点是强度高、韧性好、可塑性好、耐磨、耐蚀，适用于制造各种建筑结构、机械零件、工具以及车辆等。
2.铝铝是一种轻质金属，具有优良的导热、导电性能。
铝材料还具有耐腐蚀、可塑性好、焊接性强等特点。
由于其重量轻、易于加工，因此广泛应用于汽车、飞机、电子产品、建筑等领域。
3.铜铜是一种具有良好导电性能的金属材料。
铜具有优良的导热、电导性能，同时还具有耐腐蚀、可塑性好等特点。
铜材料广泛应用于电器、导线、制冷设备、建筑等领域。
4.锌锌是一种具有反腐蚀性能的金属材料。
锌具有良好的耐腐蚀性，可以用于制造防腐蚀材料、镀锌钢板等。
此外，锌还可以用于制造合金，如黄铜（铜与锌的合金）、锌铝合金等。
5.镁镁是一种具有轻质、高强度的金属材料。
镁具有良好的机械性能和耐腐蚀性能，可用于制造飞机、汽车、运动器材等。
除了上述常用的金属材料，还有一些其他金属材料也具有重要的应用价值，如钛、银、金等。
钛具有重量轻、耐高温、抗腐蚀等特点，广泛应用于航空航天、医疗器械等领域。
银具有良好的导电性和导热性能，广泛应用于电子、光学器件等。
金具有高导电性、耐腐蚀性以及良好的韧性，用于珠宝、电子器件等。
总之，金属材料具有众多优点，适用于各种工业领域和日常生活中。
不同的金属材料有不同的特点和应用范围，根据具体需求选择合适的金属材料可以提高生产效率和产品质量。
金属材料金属材料的性能与应用
金属材料金属材料的性能与应用金属材料的性能与应用金属材料是最常用的结构材料之一，其优异的性能使其在各个领域得到广泛应用。
本文将从金属材料的特性、性能和应用方面进行探讨。
一、金属材料的特性金属材料具有以下几个基本特性：1. 密度高：金属材料的原子排列较为紧密，因此其密度相对较高。
这使得金属材料在构造强度要求较高的场合得到应用，在航空航天、汽车制造等领域发挥着重要作用。
2. 导电性好：金属材料具有良好的导电性能，电子在金属中的传输速度快。
因此，金属材料广泛应用于电子元器件、电力输送以及通信等领域。
3. 导热性优异：金属材料具有优异的导热性能，能够快速传导热量。
这使得金属材料在制造散热器、热交换器等热传导要求高的设备中得到广泛应用。
4. 强度高：金属材料的强度较高，能够承受较大的载荷和应力。
这使得金属材料成为制造机械零件、桥梁等要求高强度的结构材料。
二、金属材料的性能金属材料的性能主要包括力学性能、物理性能和化学性能三个方面。
1. 力学性能：金属材料的力学性能包括强度、韧性、塑性等指标。
强度是指材料抵抗外力破坏的能力，韧性是指材料在受力作用下能够吸收较大的能量而不破断的性质，塑性是指材料受力后能够发生可逆形变的能力。
2. 物理性能：金属材料的物理性能包括热膨胀系数、热导率和电阻率等。
热膨胀系数是指材料在温度变化时长度或体积的变化程度，热导率是指材料导热的能力，电阻率是指材料电阻导电的能力。
3. 化学性能：金属材料的化学性能包括耐腐蚀性能和氧化性能等。
耐腐蚀性能是指金属材料在与介质接触时的抗腐蚀能力，氧化性能是指金属材料在氧气环境下的抗氧化能力。
三、金属材料的应用由于金属材料特性的优异，其应用范围广泛。
1. 结构材料：金属材料在建筑、桥梁、汽车、飞机等领域中作为结构材料使用，用于承担载荷和保证结构强度。
2. 电子领域：金属材料在电子器件、电缆、导线等领域中得到广泛应用，由于其导电性能优异，能够传输电流和信号。
金属材料的性能有哪些
金属材料的性能有哪些金属材料是一类常见的材料，其性能多种多样，具有许多优秀的特点，下面将从强度、塑性、硬度、导电性和导热性等方面进行介绍。
首先，金属材料的强度是其最重要的性能之一。
金属材料通常具有较高的强度，可以承受较大的外部载荷而不会发生破坏。
这使得金属材料成为制造结构件和机械零件的理想选择。
例如，钢材具有较高的抗拉强度和屈服强度，因此被广泛应用于建筑结构和汽车制造等领域。
其次，金属材料的塑性也是其重要性能之一。
金属材料具有良好的塑性，可以在外力作用下发生塑性变形而不断裂。
这使得金属材料可以通过锻造、拉伸、压缩等加工工艺成型各种复杂的零部件。
例如，铝材具有良好的塑性，可以通过挤压工艺制成各种型材和零件，广泛应用于航空航天和汽车制造领域。
此外，金属材料的硬度也是其重要性能之一。
金属材料通常具有一定的硬度，可以抵抗外部物体对其表面的划伤和磨损。
这使得金属材料可以用于制造刀具、轴承、齿轮等需要较高硬度的零件。
例如，不锈钢具有较高的硬度和耐磨性，因此被广泛应用于厨具和机械零件制造。
另外，金属材料具有良好的导电性和导热性。
金属材料中的自由电子可以在外加电场或温度梯度下自由移动，因此金属材料具有良好的导电性和导热性。
这使得金属材料可以广泛应用于电气设备和热传导设备中。
例如，铜材具有良好的导电性和导热性，因此被广泛应用于电线、电缆和散热器等领域。
综上所述，金属材料具有良好的强度、塑性、硬度、导电性和导热性等优秀性能，因此在工程领域中得到了广泛的应用。
随着材料科学的不断发展，金属材料的性能将会得到进一步提升，为各行各业的发展提供更加可靠的支持。
24种常用金属材料的性能和用途
24种常用金属材料的性能和用途1、45——优质碳素结构钢，是最常用中碳调质钢主要特征: 最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。
小型件宜采用调质处理，大型件宜采用正火处理。
应用举例: 主要用于制造强度高的运动件，如透平机叶轮、压缩机活塞。
轴、齿轮、齿条、蜗杆等。
焊接件注意焊前预热，焊后消除应力退火。
2、Q235A（A3钢）——最常用的碳素结构钢主要特征: 具有高的塑性、韧性和焊接性能、冷冲压性能，以及一定的强度、好的冷弯性能。
应用举例: 广泛用于一般要求的零件和焊接结构。
如受力不大的拉杆、连杆、销、轴、螺钉、螺母、套圈、支架、机座、建筑结构、桥梁等。
3、40Cr——使用最广泛的钢种之一，属合金结构钢主要特征: 经调质处理后，具有良好的综合力学性能、低温冲击韧度及低的缺口敏感性，淬透性良好，油冷时可得到较高的疲劳强度，水冷时复杂形状的零件易产生裂纹，冷弯塑性中等，回火或调质后切削加工性好，但焊接性不好，易产生裂纹，焊前应预热到100～150℃，一般在调质状态下使用，还可以进行碳氮共渗和高频表面淬火处理。
应用举例:调质处理后用于制造中速、中载的零件，如机床齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶针套等，调质并高频表面淬火后用于制造表面高硬度、耐磨的零件，如齿轮、轴、主轴、曲轴、心轴、套筒、销子、连杆、螺钉螺母、进气阀等，经淬火及中温回火后用于制造重载、中速冲击的零件，如油泵转子、滑块、齿轮、主轴、套环等，经淬火及低温回火后用于制造重载、低冲击、耐磨的零件，如蜗杆、主轴、轴、套环等，碳氮共渗处即后制造尺寸较大、低温冲击韧度较高的传动零件，如轴、齿轮等。
4、HT150——灰铸铁应用举例:齿轮箱体，机床床身，箱体，液压缸，泵体，阀体，飞轮，气缸盖，带轮，轴承盖等。
5、35——各种标准件、紧固件的常用材料主要特征: 强度适当，塑性较好，冷塑性高，焊接性尚可。
冷态下可局部镦粗和拉丝。
淬透性低，正火或调质后使用应用举例: 适于制造小截面零件，可承受较大载荷的零件：如曲轴、杠杆、连杆、钩环等，各种标准件、紧固件。
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（3）特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。
金属材料特质
1.塑性
塑性是指金属材料在载荷外力的作用下，产生永久变形（塑性变形）而不被破坏的能力。金属材料在受到拉伸时，长度和横截面积都要发生变化，因此，金属的塑性可以用长度的伸长（延伸率）和断面的收缩（断面收缩率）两个指标来衡量。
洛氏硬度（HR）：当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，可采用不同的压头和总试验压力组成几种不同的洛氏硬度标尺，每一种标尺用一个字母在洛氏硬度符号HR后面加以注明。常用的洛氏硬度标尺是A,B,C三种（HRA、HRB、HRC）。其中C标尺应用最为广泛。
（3）热疲劳：指由于温度变化所产生的热应力的反复作用，所造成的疲劳破坏。
（4）腐蚀疲劳：指机器部件在交变载荷和腐蚀介质（如酸、碱、海水、活性气体等）的共同作用下，所产生的疲劳破坏。
（5）接触疲劳：这是指机器零件的接触表面，在接触应力的反复作用下，出现麻点剥落或表面压碎剥落，从而造成机件失效破坏。
金属材料的疲劳现象，按条件不同可分为下列几种：
（1）高周疲劳：指在低应力（工作应力低于材料的屈服极限，甚至低于弹性极限）条件下，应力循环周数在100000以上的疲劳。它是最常见的一种疲劳破坏。高周疲劳一般简称为疲劳。
（2）低周疲劳：指在高应力（工作应力接近材料的屈服极限）或高应变条件下，应力循环周数在10000~100000以下的疲劳。由于交变的塑性应变在这种疲劳破坏中起主要作用，因而，也称为塑性疲劳或应变疲劳。
所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它包括力学性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能的好坏，决定了它的使用范围与使用寿命。在机械制造业中，一般机械零件都是在常温、常压和非常强烈腐蚀性介质中使用的，且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷的作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为力学性能（过去也称为机械性能）。金属材料的力学性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载荷性质不同（例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等），对金属材料要求的力学性能也将不同。常用的力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。
金属材料性能
金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。（注：金属氧化物（如氧化铝）不属于金属材料）
性能
一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。
HRA：是采用60kg载荷钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料（如硬质合金等）。
HRB：是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料（如退火钢、铸铁等）。
HRC：是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火钢等）。
维氏硬度（HV）：以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值（HV）。硬度试验是机械性能试验中最简单易行的一种试验方法。为了能用硬度试验代替某些机械性能试验，生产上需要一个比较准确的硬度和强度的换算关系。实践证明，金属材料的各种硬度值之间，硬度值与强度值之间具有近似的相应关系。因为硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的，材料的强度越高，塑性变形抗力越高，硬度值也就越高。
种类
金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。
（1）黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90%以上的工业纯铁，含碳2%～4%的铸铁，含碳小于2%的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。
（2）有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。
3.疲劳
许多机械零件和工程构件，是承受交变载荷工作的。在交变载荷的作用下，虽然应力水平低于材料的屈服极限，但经过长时间的应力反复循环作用以后，也会发生突然脆性断裂，这种现象叫做金属材料的疲劳。金属材料疲劳断裂的特点是：
（1）载荷应力是交变的；
（2）载荷的作用时较长；
（3）断裂是瞬时发生的；
（4）无论是塑性材料还是脆性材料，在疲劳断裂区都是脆性的。所以，疲劳断裂是工程上最常见、最危险的断裂形式。
2.硬度
硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
布氏硬度（HB）：以一定的载荷（一般3000kg）把一定大小（直径一般为10mm）的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值（HB），单位为公斤力/mm2（N/mm2）。