金属材料基础知识(谷风研究)
金属材料知识
金属材料知识
金属材料是工程领域中最常用的材料之一，它具有优良的导热、导电、强度和塑性等特性，被广泛应用于机械制造、建筑工程、电子设备等领域。
本文将介绍金属材料的基本知识，包括金属的分类、性能特点、加工工艺等内容。
首先，我们来了解一下金属材料的分类。
根据金属的化学性质和晶体结构，可以将金属分为有色金属和黑色金属两大类。
有色金属主要包括铜、铝、镁等，它们具有良好的导电性和导热性，常用于电气设备和建筑材料中。
而黑色金属则以铁、钢为代表，具有较高的强度和硬度，广泛用于机械制造和汽车制造领域。
其次，我们需要了解金属材料的性能特点。
金属材料具有良好的导热性和导电性，这使得它们成为制造电子设备和导热导电元件的理想材料。
此外，金属材料还具有良好的塑性和可加工性，可以通过锻造、压延、拉伸等加工工艺制成各种形状的零件，满足不同工程需求。
另外，金属材料还具有一定的耐腐蚀性能，但在特定环境下仍会发生腐蚀，因此需要采取防腐措施。
最后，我们来讨论一下金属材料的加工工艺。
金属材料的加工工艺包括锻造、铸造、焊接、切削等多种方法。
锻造是将金属加热至一定温度后进行塑性变形，可以得到各种形状的零件；铸造则是将熔化的金属注入到模具中，冷却后得到所需形状的零件；焊接是将两个金属件通过加热熔化焊条或焊丝，使它们连接在一起；切削则是通过刀具对金属进行切削加工，得到精确尺寸和表面质量良好的零件。
综上所述，金属材料是工程领域中不可或缺的材料，具有优良的导热、导电、强度和塑性等特性。
通过本文的介绍，相信读者对金属材料有了更深入的了解，希望本文能够为工程领域的从业人员提供一些帮助。
金属常见冶炼方法(谷风技术)
金属常见冶炼方法一、电解法金属活动顺序表中金属的冶炼如：（熔融）（熔融）［生成的O2与阳极炭棒反应生成CO、CO2，所以应不断补充阳极炭棒，冰晶石（）为助熔剂。
］二、热还原法金属活动顺序表中金属的冶炼。
（1）用作还原剂（制很纯的还原性铁粉，这种铁粉具有很高的反应活性，在空中受撞击或受热时会燃烧，所以俗称“引火球”。
）（2）用C（焦炭、木炭）、CO作还原剂。
如：（我国是世界上冶炼锌最早的国家，明朝宋应星在《天工开物》一书中有记载）（3）作还原剂（铝热剂）冶炼难熔的金属（4）用等活泼金属为还原剂冶炼Ti等现代的有色金属。
（熔融）（熔融）钛是银白色金属，质轻和机械性能良好，耐腐蚀性强，广泛应用于化学工业、石油工业、近代航空、宇航、以及水艇制造中，被称为“空中金属”、“海洋金属”、“陆地金属”。
医学上利用它的亲生物性和人骨的密度相近，用钛板、钛螺丝钉制作人工关节、人工骨，很容易和人体肌肉长在一起。
所以又被称为“亲生物金属”。
钛的合金（如钛镍合金）具有“记忆”能力，可记住某个特定温度下的形状，只要复回这个温度，就会恢复到这个温度下的形状，又被称为“记忆金属”。
此外，钛还可制取超导材料，美国生产的超导材料中的90%是用钛铌合金制造的。
由于钛在未来科技发展中的前景广阔，又有“未来金属”之称。
三、加热法等不活泼金属的冶炼，可用加热其氧化物或锻烧其硫化物的方法。
如：唐代李白的秋浦歌：炉火照天地，红星乱紫烟。
郝郎明月夜，歌曲动川寒。
秋浦：在今安徽省池洲市西，当时产银、铜。
郝郎指冶炼工人。
四、物理提取——富集在自然界中存在，其密度很大，用多次淘洗法去掉矿粒、泥沙等杂质，便可得。
刘禹锡的浪淘沙：日照澄洲江雾开，淘金女伴满江隈。
美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来。
（隈：水转弯的地方）五、湿法冶金即利用溶液中发生的化学反应（如置换、氧化还原、中和、水解等），对原料中的金属进行提取和分离的冶金过程。
如金、银的工业冶炼：六、金属冶炼方法记忆（按金属活动性顺序）K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H）Cu Hg Ag Pt Au电解熔融的化合物用碳、氢气等还原加热法游离态，物理提取。
金属材料基础知识
金属材料基础知识1. 引言金属材料是人类使用最广泛的材料之一，应用于各种领域，如建筑、航空、汽车、电子等。
本文将介绍金属材料的基础知识，包括金属的特性、组织结构、合金等方面。
2. 金属的特性金属具有许多独特的特性，如良好的导热性、导电性、延展性和塑性。
这些特性使得金属成为制造各种器件和构件的理想选择。
此外，金属还具有良好的强度和硬度，能够承受较大的载荷。
3. 金属的组织结构金属的组织结构是由金属原子的排列方式和晶体结构决定的。
常见的金属组织结构包括等轴晶粒、柱状晶粒和层状晶粒。
这些结构对金属的性能有着重要影响，不同的结构具有不同的力学性能和导电性能。
4. 金属的力学性能金属的力学性能包括强度、硬度、韧性和延展性等。
强度是指金属抵抗外力破坏的能力，硬度是指金属表面抵抗变形和划伤的能力，韧性是指金属在断裂前能吸收外部能量的能力，而延展性是指金属的拉伸或扭曲变形能力。
5. 金属的热处理金属的热处理是通过控制金属的加热和冷却过程来改变金属的性能。
常见的热处理方法包括退火、淬火和回火。
退火可以提高金属的韧性和延展性，淬火可以提高金属的硬度和强度，回火可以降低金属的脆性。
6. 金属的腐蚀与保护金属容易遭受腐蚀，导致金属的性能下降甚至损坏。
为了保护金属材料，可以采取物理防护和化学防护措施。
物理防护包括涂层和电镀等，化学防护包括阳极保护和缓蚀剂等。
7. 合金的应用合金是由两种或更多种金属元素混合而成的材料。
通过改变合金的成分和比例，可以获得不同的性能。
合金常用于耐高温、耐磨损等特殊环境的应用，如航空发动机、汽车发动机等。
8. 小结金属材料是具有特殊特性和广泛应用的材料。
了解金属材料的基础知识对于正确选择和使用金属材料至关重要。
本文介绍了金属的特性、组织结构、力学性能、热处理、腐蚀与保护以及合金的应用等方面的知识，希望对读者有所帮助。
通过深入学习和研究金属材料，我们可以更好地利用金属的优势，推动技术和社会的发展。
金属材料的基础知识
金属材料的基础知识一、金属材料分类：1、按组成成分分类a、纯金属（简单金属）——指由一种金属元素组成的物质。
b、合金（复杂金属）——指由一种金属元素（为主）与另一种（或几种）金属元素（或非金属元素）组成的物质。
它的种类甚多，加工业上常用的生铁、钢就是铁碳合金；黄铜就是铜锌合金等。
由于合金的各项性能一般较优于纯金属，因此在工业上合金的应用比纯金属广泛。
2、实用分类：a、黑色金属——指铁和铁的合金，如生铁，铁合金，铸铁和钢等。
b、有色金属——又称非铁金属。
指除黑色金属外和金属和合金，如铜、锡、铅、锌、铝、钛、镁及黄铜、青铜、铝合金、钛合金、镁合金和轴承合金等。
c、贵金属——铂、金、银d、稀有金属——铀、镭等放射性金属。
二、物理性能名词简介：1、①密度：（kg/m3）②熔点：指金属材料从固态向液态转化时的熔化温度℃；③导电性：s/m（导电率）电阻率Ω·m④导热性：λ或k 单位w/cm·k⑤热膨胀性：指金属材料受热后产生体积增大的性能。
2、化学性能名词简介：①耐腐蚀性②抗氧化性：高温下抵抗氧化作用的能力；③化学稳定性：而腐蚀性和抗氧化性的总和。
三、力学（机械）性能简介：1、极限强度：单位MPa（或N/mm3）指金属材料抵抗外力破坏作用的能力。
按外力作用形式的不同可分为：a、抗拉强度（抗张强度），代号为：δb指外力是拉力时的极限强度；b、抗压强度，代号为：δy指外务是压力时的极限强度；c、抗弯强度，代号为：δw指外力与材料轴线垂直，并在作用后使材料呈弯曲的极限强度；d、抗剪强度，代号为：τ指外力与材料轴线垂直，并在材料呈剪切作用时的极限强度。
2、屈服点规定残余伸长应力和规定非比例伸长应力a、屈服点（物理屈服强度）代号为：δS单位：MPa（N/mm2）指金属材料在受外力作用到某种程度时，其变形（伸长）突然增加很大时的材料低抗外力的能力。
b、规定残余伸长应力（屈服强度条件屈服强度）代号δr单位MPa（N/mm2）。
金属材料的基本知识
金属材料的基本知识金属材料是一类重要的材料，具有良好的导电性、导热性、可塑性和可焊性等特点。
金属材料广泛应用于建筑、汽车、机械制造、航空航天等行业。
本文将介绍金属材料的基本知识，包括金属的性质、金属的组织结构、金属的加工工艺以及金属的应用等内容。
1.金属的性质金属具有良好的导电性和导热性。
这是因为金属的结构中存在自由电子，电子可以自由移动，从而导致金属对电流和热的传导性能非常好。
此外，金属还具有高硬度、耐磨性和良好的韧性，使其在工程领域得到广泛应用。
2.金属的组织结构金属的组织结构主要有晶体结构和非晶态结构两种类型。
晶体结构是由晶粒组成的，晶粒是由原子周期排列形成的。
晶体结构的类型包括立方晶系、六方晶系、四方晶系等。
非晶态结构是指金属在快速冷却过程中形成的无序结构。
晶体结构和非晶态结构对金属材料的性能有着重要影响。
3.金属的加工工艺金属材料一般需要经过加工工艺才能获得所需形状和性能。
金属的加工工艺包括塑性加工、热处理和表面处理等。
塑性加工是指通过施加力量使金属材料发生塑性变形的工艺，包括锻造、轧制、拉伸等。
热处理是指通过加热和冷却控制金属的组织结构，改变其性能的工艺。
表面处理是指对金属材料的表面进行涂覆、喷涂、电镀等方式的处理，以提高金属材料的耐腐蚀性能和外观质量。
4.金属的应用金属材料广泛应用于各个领域。
在建筑领域，金属材料用于制作结构框架、铝合金门窗和金属屋面等。
在汽车和航空航天领域，金属材料用于制造车身、发动机和航空器部件等。
在机械制造领域，金属材料用于制造机床、工具和各种零部件等。
此外，金属材料还广泛应用于电子、能源和医疗器械等领域。
综上所述，金属材料具有良好的导电性、导热性、可塑性和可焊性等特点。
金属的组织结构、加工工艺和应用也是金属材料研究的重要内容。
金属材料的广泛应用和不断创新，为工业领域的发展做出了重要贡献。
然而，随着科技的不断进步，人们对金属材料的研究和应用也在不断深入，未来金属材料的发展仍然具有巨大潜力。
金属材料的基础知识
（2）多晶体金属的塑性变形 多晶体金属的塑性变形是通过各晶粒的 晶体滑移而进行的。与单晶体滑移不同的是，多晶体中各晶粒的 晶体滑移及位错运动受晶界和相邻晶粒位向差的阻碍，导致滑移 阻力增大，且不同位向晶粒的滑移难易程度不同。
多晶体金属的塑性变形会使金属组织发生变化并产生形变残余内应 力。塑性变形金属的组织变化如图所示
塑性变形度对金属显微组织的影响
2、金属强化的本质
金属的塑性变形主要是通过晶体滑移即位错沿晶面逐步运动而进 行的。金属塑性变形时，位错运动的阻力愈大，晶体滑移所需的 切应力愈大，则金属的塑性变形抗力愈大，即金属的强度和硬度 愈高。因此，凡是增大位错运动阻力使晶体滑移困难的因素，均 能使金属强化。
二、金属的强化
第2章 金属材料的基础知识
(2)晶格、晶胞 晶格:为了说明晶体中原子排列规律，用假象线条将各原子中心连接起来，构 成图a所示的空间格子称为晶格。 晶胞: 通常，从晶格中取出一个能代表晶格特征的基本几何单元体即晶胞（图 b）代表晶格的特征。
• 晶格
晶胞
第2章 金属材料的基础知识
2、金属中常见三种晶格 (1)体心立方晶格 体心立方晶格的晶胞是一个立方体，在其体心和八个顶角各排列一个 原子。属于这种晶格类型的常见金属有铬、钨、钼、钒、铁（α-Fe） 等
1、合金化强化 纯金属的强度很低，难以满足工程使用要求。在金属中加入某些
合金元素形成合金即合金化，能有效地使其强化。合金化强化的 主要形式是固溶强化和第二相强化。
（1） 固溶强化 合金固溶 体因溶质原子溶入溶剂晶格 使溶剂晶格畸变（图2.28）， 导致位错运动的阻力增大， 晶体滑移困难，从而使合金 的强度和硬度升高，这一现 象称为固溶强化。
金属材料基础知识
金属材料基础知识金属材料是工程材料中最重要的一类，它们具有许多独特的物理和化学性质，广泛应用于各个领域。
本文将介绍金属材料的基础知识，包括金属的性质、分类、加工和应用等方面。
首先，我们来了解一下金属材料的性质。
金属具有良好的导电性和导热性，这使得它们在电子、电力和热能领域有着重要的应用。
此外，金属还具有良好的塑性和韧性，可以通过加工成各种形状，满足不同工程需求。
另外，金属还具有较高的强度和硬度，这使得它们在机械制造领域有着重要的地位。
其次，我们来看一下金属材料的分类。
按照化学成分和结构特点，金属可以分为有色金属和黑色金属。
有色金属主要包括铜、铝、镁等，它们具有良好的导电性和导热性，常用于电子、航空等领域。
而黑色金属主要包括铁、钢等，它们具有较高的强度和硬度，常用于机械制造领域。
接下来，我们来讨论一下金属材料的加工。
金属加工是指通过切削、锻造、焊接等工艺，将金属原料加工成所需形状和尺寸的过程。
切削是最常见的金属加工方法，它可以通过车削、铣削等工艺，将金属原料切削成各种形状。
锻造是指将金属原料加热至一定温度，然后通过冲击或挤压等方式，改变其形状和尺寸。
焊接是指将两个金属件通过加热或压力连接在一起，形成一个整体。
最后，我们来看一下金属材料的应用。
金属材料广泛应用于机械制造、建筑、电子、航空等各个领域。
在机械制造领域，金属材料常用于制造零部件、轴承、齿轮等。
在建筑领域，金属材料常用于制造结构件、管道等。
在电子领域，金属材料常用于制造导线、电路板等。
在航空领域，金属材料常用于制造飞机结构件、发动机零部件等。
总之，金属材料是工程材料中最重要的一类，具有良好的物理和化学性质，广泛应用于各个领域。
通过对金属材料的性质、分类、加工和应用的了解，我们可以更好地选择和应用金属材料，满足不同的工程需求。
金属材料的基础知识
抗拉强度: 在拉断前试样所能承受的最大应力 为该试样的抗拉强度，用符号σb 表示，计算公式为。
σb=
Fb So
二、 塑性
➢概念
塑性是指金属材料在外力作用下，产生永久性变形而不断裂的能 力。
➢ 衡量指标
伸长率：试样被拉断后，标距的伸长量与原始标距的百分比 称为伸长率，用符号δ表示。计算公式为：
δ= l1 l0 ×100% l0
δ ψ
性能指标
名称
抗拉强度 屈服点 规定残余伸长应力
伸长率 断面收缩率
硬度 冲击韧性
HBS(HBW) HRC HRB HRA 标尺洛氏硬度值 A标尺洛氏硬度值 维氏硬度值
冲击韧度
疲劳强度 σ-1
疲劳极限
单位 MPa MPa MPa
J/cm2 MPa
含义
试样拉断前所能承受的最大应力 拉伸过程中，力不增加（保持恒定）试 样仍能继续伸长时的应力 规定残余伸长率达0.2%时的应力
部永久性积累损伤经一定循环次数后产生裂纹或突发完全断 裂的过程称为金属疲劳。
五、疲劳强度
➢疲劳破坏可分为微观裂纹、宏 观裂纹和瞬时断裂三 个过程。
五、疲劳强度
➢疲劳曲线 ：疲劳曲线是指交变应力σ与循 环次数N的关系曲线，如下图所示。
常用金属材料的力学性能指标及其含义
力学性能
符号
强度 塑性
σb σs σ0.2
0.1
e 0.2
一、强度—拉伸曲线
1.弹性变形阶段 2.屈服阶段 3.强化阶段 4.缩颈阶段
低碳钢的应力-应变曲线
一、强度—衡量指标
屈服点： 用符号σs表示，计算公式为
σs=
Fs So
式中：Fb——试样断裂前所承受的最大拉力， 单位为N；
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技术研究
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▪ 2.3按成形方法分类： (1)锻钢；(2)铸钢；(3)热轧钢；(4)冷拉钢。
▪ 2.4按用途分类: 1)建筑及工程用钢： a.普通碳素结构钢；b.低合金结构钢；c.钢筋钢。 2)结构钢： a.机械制造用钢;b.弹簧钢;c.轴承钢 3)工具钢： a.碳素工具钢；b.合金工具钢；c.高速工具钢。 4)特殊性能钢： a.不锈耐酸钢；b.耐热钢包括抗氧化钢、热强钢、气阀钢；c.电热合 金钢；d.耐磨钢；e.低温用钢；f.电工用钢。 5)专业用钢:如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农 机用钢等。
▪ 可锻铸铁按热处理后显微组织不同分两类；一类 是黑心可锻铸铁和珠光可锻铸铁。另一类是白心 可锻铸铁，白心可锻铸铁组织决定于断面尺寸， 小断面的以铁素体为基体，大断面的表面区域为 铁素体、心部为珠光体和退火碳。可锻铸铁牌号、 性能（根据GB9440-88）见下两表：
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▪ 2.钢及其分类：
▪ 钢是含碳量在0.04%~2.3%之间的铁碳合金。 为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超 过1.7%。钢的主要元素除铁、碳外，还有 硅、锰、硫、磷等。钢的分类方法多种多 样，其主要方法有如下七种：
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▪ 1.2 铸铁:
▪ 铸铁是含碳大于2.11%的铁碳合金，它是将 铸造生铁（部分炼钢生铁）在炉中重新熔 化，并加进铁合金、废钢、回炉铁调整成 分而得到。与生铁区别是铸铁是二次加工， 大都加工成铸铁件。铸铁件具有优良的铸 造性可制成复杂零件，一般有良好的切削 加工性。另外具有耐磨性和消震性良好， 价格低等特点。
白色。主要用作炼钢原料和可锻铸铁原料，炼钢生铁见下表所示。
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▪ 2）铸造用生铁 ▪ 铸造生铁硅含量为1.25~3.6%。碳多以石墨状态存在。断口呈灰色。
软、易切削加工。主要用来生产各种铸铁件原料如床身、箱体等。 铸造生铁见下表所示：
▪ 3）球墨铸造用生铁
▪ 球墨铸造用生铁也是一种铸造生铁，只是低硫低磷。低硫使碳充分在 铁中石墨化。低磷提高生铁的机械性能；主要用于生产性能（机械性 能）较好的球墨铸铁件。球墨生铁见下表所示：
▪ 3）灰口铸铁
▪ 铸铁中的碳大部或全部以自由状态片状石墨存在。
断口呈灰色。它具有良好铸造性能、切削加工性
好，减磨性，耐磨性好、加上它熔化配料简单，
成本低、广泛用于制造结构复杂铸件和耐磨件。
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▪ 4）可锻铸铁
▪ 可锻铸铁是用碳、硅含量较低的铁碳合金铸成白 口铸铁坯件，再经过长时间高温退火处理，使渗 碳体分解出团絮状石墨而成，即可锻铁是一种经 过石墨化处理的白口铸铁。
▪ ②抗氧化性：指金属材料在高温下，抵抗 产生氧化皮能力。
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二.黑色金属：
黑色金属：如生铁、铁合金、铸铁、钢、合金钢等。钢和生铁都是以铁 为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁碳合金。习惯上把碳含 量＞2.11%的归类于铁，碳含量＜2.11%的归类于钢。
1.铁及其分类： 1.1生铁：
▪ 生铁是含碳量大于2％（2.11%）的铁碳合金，工业生铁含碳量一般 在2.5%~4.0%，并含Si、Mn、S、P 等元素，是用铁矿石经高炉冶炼的 产品。生铁生铁按含硅（Si）量划分铁号，按含锰（Mn）量分组，按含 磷（P）量分级，按含硫（S）量分类。 1）炼钢生铁： ▪ 炼钢生铁含硅量不大于1.7%，碳以Fe3C 状存在。故硬而脆，断口呈
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▪ 2）白口铸铁
▪ 白口铸铁中的碳全部以渗透碳体（Fe3C）形式 存在，因断口呈亮白色。故称白口铸铁，由于有 大量硬而脆的Fe3C，白口铸铁硬度高、脆性大、 很难加工。因此，在工业应用方面很少直接使用， 只用于少数要求耐磨而不受冲击的制件，如拔丝 模、球磨机铁球等。大多用作炼钢和可锻铸铁的 坯料。
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2.6 综合分类：
▪ (1)普通钢 a.碳素结构钢：Q195；Q215(A、B)；Q235(A、B、C)； Q255(A、B)；Q275。 b.低合金结构 c.特定用途的普通结构钢
▪ (2)优质钢（包括高级优质钢） a.结构钢：(a)优质碳素结构钢；(b)合金结构钢；(c)弹簧钢； (d)易切钢；(e)轴承钢；(f)特定用途优质结构钢。 b.工具钢：(a)碳素工具钢；(b)合金工具钢；(c)高速工具钢。 c.特殊性能钢：(a)不锈耐酸钢；(b)耐热钢；(c)电热合金钢； (d)电工用钢；(e)高锰耐磨钢。
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▪ 2.1 按品质分类： 按照钢中硫（S）和磷(P)的含量可分为普通钢、优质钢和高级优质钢。 (1)普通钢（P≤0.045%，S≤0.055%） (2)优质钢（P、S 均≤0.035%） (3)高级优质钢（P≤0.035%，S≤0.030%）
▪ 2.2 按化学成份分类 (1)碳素钢： a.低碳钢（C ≤ 0.25%）； b.中碳钢（C ≤ 0.25~0.60%）； c.高碳钢（C >= 0.60%）。 (2)合金钢： a.低合金钢（合金元素总含量≤5%） b.中合金钢（合金元素总含量＞5~10%） c.高合金钢（合金元素总含量＞10%）
▪ 材料的使用性能包括物理性能（如比重、熔点、 导电性、导热性、热膨胀性、磁性等）、化学性 能（耐用腐蚀性、抗氧化性），力学性能（机械 性能）。材料的工艺性能指材料适应冷、热加工 方法的能力。
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▪ 2.3 化学性能：
指金属材料与周围介质扫触时抵抗发生化 学或电化学反应的性能。
▪ ①耐腐蚀性：指金属材料抵抗各种介质侵 蚀的能力。
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一.概述：
▪ 1.在机械、工程等工业领域中，采用的金属材料 种类及品种繁多，其分类如下：
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▪ 2.金属材料性能：
▪ 为更合理使用金属材料，充分发挥其作用，必须 掌握各种金属材料制成的零、构件在正常工作情 况下应具备的性能（使用性能）及其在冷热加工 过程中材料应具备的性能（工艺性能）。
2.7按脱氧程度和浇注制度分：
a.沸腾钢；b.半镇静钢；c.镇静钢；d.特殊镇静钢。
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三、有色金属材1有色金属分类： ▪ （1）有色纯金属：