金属的物理性能与化学性能 PPT
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金属材料的主要性能(共11张PPT)
无机非金属材料（陶瓷…
0
布氏硬度 Brinell Hardness （HB ）
35HRC～38HRC
用于测量有色金属、退火或正火钢件 、灰铸铁材料。
l 洛氏硬度 Rockwell Hardness (HR) 强度与塑性是应由变拉伸: 试验获得
l 而且也会对材料的加工工艺产生一定的影响。
抵抗各种介质侵蚀的能力。
5、疲劳强度 1 fatigue strength
疲劳强度（疲劳极限）——在周期性或非周期性动载 荷（疲劳载荷）作用下，零件材料在无数次循环载荷 作用下不致引起断裂的最大应力。
疲劳应力值往往大大低于材料的强度极限值。
第九页，共11页。
二、金属材料的物理性能： （一）密度 （二）热学性能
⒈ 熔点；⒉ 热容；⒊ 热膨胀；⒋ 热传导 （三）电学性能
第七页，共11页。
洛氏硬度 Rockwell Hardness (HR)
原理是用顶角为120°的金刚石圆锥或尺寸很小的淬火钢球作为压头，在规定的载荷压力作用下，
压入材料表面，在指示盘上显示出硬度值大小。 常用的是用符号 HRC 表示。
注： 1、数字在前、字母在后，如45HRC；35HRC～38HRC 2、HRC适用范围数值20～70；小于或大于这个范围均 为标注错误！如17HRC；75HRC；HRC=15～19等。
韧性——金属在断裂前吸收变形能量的能力。韧性的判断依据是通过冲击实验来测定，通常采用
摆锤式冲击试验机测定。
摆锤式一次冲击实验 GB229—94规定：将材料制成带有V型缺口标准冲击试样。
aK
响，比较复杂，所以冲击 值一般只作为选择材料的参考，不直接用于强度计算。
⒈ 电阻率ρ ；⒉ 电阻温度系数；⒊ 介电性 （四）磁学性能
金属工艺学第一章金属材料性能ppt课件.ppt
拉伸试验
强度：材料在外力作用下抵抗永久变形和 断裂的能力。
塑性：材料在外力作用下产生永久变形而 不破坏的能力。
硬度
硬度：金属材料抵抗其他更硬物体压入表面的 能力，衡量材料的软硬程度。
硬度试验方法很多，机械工业普遍采用 压入法来测定硬度，压入法又分为布氏硬度、 洛氏硬度、维氏硬度等。
布氏硬度是用单位压痕面积的力作 为布氏硬度值的计量，符号HBS、HBW
洛氏硬度是用压痕深度作为洛氏 硬度值的计量即，符号HR
维氏硬度也是以单位压痕面积的力作为 硬度值计量。试验力较小，压头是锥面夹角 为136°的金刚石正四棱锥体，维氏硬度用符 号HV表示。
冲击韧性和疲劳强度
冲击韧性：冲击载荷下材料抵抗变形和断 裂的能力。
疲劳强度：金属材料在无数次重复或交变 载荷作用下而不致引起断裂的 最大应力。
使用性能：金属材料在使用过程中所表现出来 的性能。
（物理性能、化学性能、力学性能） 工艺性能：金属材料在各种加工过程中所表现
出来的性能。 （铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削性能）
1. 金属材料的力学性能
力学性能：指金属材料在外力（载荷）作用下 所表现出的抵抗变形和破坏的能力。
强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳强度等。 外力形式：拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转等。 载荷形式：静载荷、冲击载荷、交变载荷等。
2.金属材料物理性能和化学性能
物理性能：密度、熔点、导热性、导电 性金属材料的工艺性能（略）
工艺性能：铸造性能、锻造性能、 焊接性能、切削加工性能
金属材料学(全套课件)
物理性能
化学性能
热处理可以改变金属材料的化学性能 ，如耐腐蚀性、抗氧化性等。例如， 不锈钢经过热处理后，其耐腐蚀性会 得到显著提高。
热处理对金属材料的物理性能也有显 著影响，如导热性、导电性、磁性等 。
04
金属材料的力学性能
金属的拉伸性能
拉伸试验
通过拉伸试验测定金属材料的强 度、塑性和韧性等力学性能指标
02
金属材料的晶体结构
金属的晶体结构类型
01
体心立方晶格（BCC）
体心立方晶格的晶胞是一个立方体，在其中心有一个原子，八个顶点上
各有一个原子。具有此晶格的金属有铬、钨、钼、铁、铌等。
02 03
面心立方晶格（FCC）
面心立方晶格的晶胞是一个立方体，在其八个顶点上各有一个原子，六 个面的中心各有一个原子。具有此晶格的金属有铝、铜、镍、铅、金等 。
铝合金
密度小、比强度高、耐腐蚀性好，用于航空 航天、汽车、电子等领域。
钛合金
比强度高、耐腐蚀性好、高温性能优异，用 于航空航天、医疗等领域。
金属材料的发展趋势与挑战
高性能化
轻量化
发展更高强度、更高韧性、更耐腐蚀的金 属材料，以满足高端制造的需求。
通过合金化、复合化等手段降低金属材料 的密度，以适应节能减排的要求。
包括模具设计、熔炼、浇注、冷却、落砂、清理 等步骤，影响铸件的质量和性能。
铸造合金
常用的铸造合金有铸铁、铸钢、铝合金等，具有 不同的铸造性能和机械性能。
金属的压力加工与成型工艺
压力加工
01
通过外力使金属坯料产生塑性变形，从而获得所需形状、尺寸
和性能的加工方法。
成型工艺
02
包括锻造、轧制、挤压、拉拔等，可生产各种形状和规格的金
《实验活动4 金属的物理性质和某些化学性质》ppt课件
1、A组同学在4支试管里分别放入两小块铜、铁、锌、镁，再分别加入约5 mL稀盐 酸，观察现象，比较反应的剧烈程度。如果有气体生成，判断反应后生成了什么 气体？（用燃着的小木条放在试管口检验）
2、B组用稀硫酸代替稀盐酸进行实验，并比较 发生的现象。
A组（与盐酸）
B组（与稀硫酸）
金属 现 象
反应的化学方程式 金属
产生大量的气泡，放出热量，形成无
镁 色的溶液
Mg+2HCl == MgCl2+H2↑
金属
（B组 金属与硫酸反应） 现象
反应的化学方程式
铜
没有明显变化
产生气泡，放出热量，形成浅绿
＋2
铁 色的溶液
Fe+ H2SO4 == FeSO4+H2 ↑
硫酸亚铁
产生较多的气泡，放出热量，形成
锌 无色的溶液
Zn+ H2SO4 == ZnSO4+H2 ↑
比较合金及其组分的熔点 结论：合金的熔点比其组分的熔点高
性能优异的合金
一般情况下： 跟组成它的纯金属相比， 硬度和强度增大； 熔点降低； 抗腐蚀性能更好。
金属材料的发展
铜
铁
铝
钛
21世纪的金属——钛
形状记忆合金
金？
你还能想出记忆合金更别致的用途吗？你们想制出什么样的新合
（金属与盐酸、硫酸的反应）
产生大量的气泡，放出热量，形成无
镁 色的溶液
Mg+H2SO4 ==MgSO4+H2↑
比较铁片和铁粉与酸反应的剧烈程度
实验活动 金属的物理性质和某些化学性质
嫦 娥 一 号
金属和金属材料
身边金属大搜索
我们的身边哪些物品是由金属材料制成的？ 你知道它们是由什么金属材料制成的吗？
2、B组用稀硫酸代替稀盐酸进行实验，并比较 发生的现象。
A组（与盐酸）
B组（与稀硫酸）
金属 现 象
反应的化学方程式 金属
产生大量的气泡，放出热量，形成无
镁 色的溶液
Mg+2HCl == MgCl2+H2↑
金属
（B组 金属与硫酸反应） 现象
反应的化学方程式
铜
没有明显变化
产生气泡，放出热量，形成浅绿
＋2
铁 色的溶液
Fe+ H2SO4 == FeSO4+H2 ↑
硫酸亚铁
产生较多的气泡，放出热量，形成
锌 无色的溶液
Zn+ H2SO4 == ZnSO4+H2 ↑
比较合金及其组分的熔点 结论：合金的熔点比其组分的熔点高
性能优异的合金
一般情况下： 跟组成它的纯金属相比， 硬度和强度增大； 熔点降低； 抗腐蚀性能更好。
金属材料的发展
铜
铁
铝
钛
21世纪的金属——钛
形状记忆合金
金？
你还能想出记忆合金更别致的用途吗？你们想制出什么样的新合
（金属与盐酸、硫酸的反应）
产生大量的气泡，放出热量，形成无
镁 色的溶液
Mg+H2SO4 ==MgSO4+H2↑
比较铁片和铁粉与酸反应的剧烈程度
实验活动 金属的物理性质和某些化学性质
嫦 娥 一 号
金属和金属材料
身边金属大搜索
我们的身边哪些物品是由金属材料制成的？ 你知道它们是由什么金属材料制成的吗？
金属材料的机械性能-精品ppt课件.ppt
第二章 金属材料基础
机械(力学)性能: 在机械载荷（外力）作用下表现出来的特性。
主要指标有: 强度、塑性、硬度、冲击韧性(度)、 疲劳强度
2
在 日 常 生 活 中，随 处都可 以看到 浪费粮 食的现 象。也 许你并 未意识 到自己 在浪费 ，也许 你认为 浪费这 一点点 算不了 什么
第二章 金属材料基础
0-0： 未加试验力时，压头与试件表面未接触 1-1： 加初试验力10kg时，压头从a压入至b 2-2： 加总试验力时，压头压入至c 3-3： 卸除主试验力，压头回复至d 保持规定时间： 测量残余压痕深度增量bd; 计算洛氏硬度值:
HRK bd 0.002
式中：K=100；金刚石压头。 K=130；淬火钢球压头。
100kg • HRC：1200金刚石圆锥体，总试验力
150kg ——应用最广
24
在 日 常 生 活 中，随 处都可 以看到 浪费粮 食的现 象。也 许你并 未意识 到自己 在浪费 ，也许 你认为 浪费这 一点点 算不了 什么
特点： 优点 ：测试简便、迅速、因压痕小、不损伤零 件，适合成品检验。 缺点 测得的硬度值重复性较差，需在不同的 部位测量数次。 适用范围：用于测定硬质材质（20－70 HRC）
即表示该材料可能经受无 数次应力循环而仍不发生 疲劳断裂，这个应力叫做 疲劳强度极限。。
用应力循环基数表示：
钢为107
非铁合金为108
在 日 常 生 活 中，随 处都可 以看到 浪费粮 食的现 象。也 许你并 未意识 到自己 在浪费 ，也许 你认为 浪费这 一点点 算不了 什么
31
在 日 常 生 活 中，随 处都可 以看到 浪费粮 食的现 象。也 许你并 未意识 到自己 在浪费 ，也许 你认为 浪费这 一点点 算不了 什么
1—2金属的物理性能与化学性能
第二节金属的物理性能与化学性能♦金属物理性能——是指金属在重力、电磁场、热力（温度）等物理因素作用下，其所表现出的性能或固有的属性。
它包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等。
♦金属的化学性能——是指金属在室温或高温时抵抗各种化学介质作用所表现出来的性能，它包括耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性等。
一、金属物理性能1♦金属的密度——是指单位体积金属的质量。
一般将密度小于5×103kg/m3的金属称为轻金属，密度大于5×103kg/m3的金属称为重金属。
2．♦金属和合金从固态向液态转变时的温度称为熔点。
纯金属都有固定的熔点。
合金的熔点决定于它的化学成分，如钢和生铁虽然都是铁和碳的合金，但由于其碳的质量分数不同，其熔点也不同。
熔点高的金属称为难熔金属(如钨、钼、钒等)，可以用来制造耐高温零件。
熔点低的金属称为易熔金属(如锡、铅等)，可以用来制造保险丝(铅、锡、铋、镉的合金)3♦金属传导热量的能力称为导热性。
金属导热能力的大小常用热导率(亦称导热系数)λ表示。
金属材料的热导率越大，说明其导热性越好。
一般说来，金属越纯，其导热能力越大。
合金的导热能力比纯金属差。
金属的导热能力以银为最好，铜、铝4♦金属能够传导电流的性能，称为导电性。
金属导电性的好坏，常用电阻率ρ表示。
取长1m、截面积为1mm2的物体，在一定温度下所具有的电阻数，称为电阻率，单位是Ω·m。
电阻率导电性和导热性一样，是随合金化学成分的复杂化而降低的，因而纯金属的导电性总比合金好。
5♦金属材料随着温度变化而膨胀、收缩的特性称为热膨胀性。
一般来说，金属受热时膨胀而且体积增大，冷却时收缩而且体积缩小。
热膨胀性的大小用线胀系数αl和体胀系数αv6♦金属材料在磁场中被磁化而呈现磁性强弱的性能称为磁性。
铁磁性材料──在外加磁场中，能强烈地被磁化到很大程度，如铁、顺磁性材料──在外加磁场中呈现十分微弱的磁性，如锰、铬、钼抗磁性材料──能够抗拒或减弱外加磁场磁化作用的金属，如铜、二、金属的化学性能1.♦金属材料在常温下抵抗氧、水及其它化学介质腐蚀破坏作用的能力，称为耐腐蚀性。
电子课件-《金属材料及热处理(第二版)》-B01-1326 模块一 金属的性能
模块一 金属的性能
三、冲击韧性与疲劳强度
１．冲击韧性 ２．疲劳强度
模块一 金属的性能
金属材料在不同性质载荷作用下的性能分析
金属材料在不同性质载荷作用下的抵抗能力是不同的，因此，必须研 究金属材料在不同性质载荷作用下的力学性能和评价方法。
模块一 金属的性能
１．何谓强度？衡量强度的常用指标有哪些？分别用什么符号表示？ ２．何谓塑性？衡量塑性的指标有哪些？分别用什么符号表示？ ３．何谓硬度？常用的硬度试验方法有哪三种？各用什么符号表示？ ４．布氏硬度试验方法有哪些优缺点？说明其应用范围。 ５．洛氏硬度试验方法有哪些优缺点？说明其应用范围。 ６．有三种材料，硬度分别为 475HBW、512HV、62HRC，试比较这 三种材料的硬度高低。
模块一 金属的性能
二、试验内容及试验器材
１．试验内容 测定 20 钢、45 钢及 HT200 的硬度。 ２．试验器材 HB － 3000 型布氏硬度计、HR － 150 型洛氏硬度计 （ 可根据设备情 况自定） ，20 钢、45 钢及 HT200 试样若干组。
模块一 金属的性能
三、试验准备
１．制备 20 钢、45 钢及 HT200 试样 ２．校正 HB － 3000 型布氏硬度计和 HR － 150 型洛氏硬度计
模块一 金属的性能
一、切削加工与切Biblioteka 加工性１．常用切削加工方法 ２．金属的切削加工性
二、铸造加工与铸造性
１．铸造加工方法 ２．金属的铸造性
模块一 金属的性能
三、压力加工与可锻性
１．压力加工方法 ２．可锻性
四、焊接加工与可焊性
１．焊接加工方法 ２．金属的可焊性
模块一 金属的性能
钢和铸铁加工方法的选择
金属材料的力学性能(共9张PPT)
知识点一 金属材料的性能
工艺性能 制造性能，加工过程特性，铸、锻、焊
使用性能
使用过程表现的特性，力学性能、物理性能、化 学性能
1、工艺性能
金属和合金加工工艺性能是指在保证加工质 量的前提下加工过程的难易程度。
工艺性能主要有： 铸造性能、锻造性能、焊接性 能、切削加工性能、热处理性能等。这些性能直接影 响化工设备和零部件的制造工艺方法，也是选择材料 时必须考虑的因素。
伸长之比。对于各种钢材它近乎为一个常数约为0.3。
第8页，共9页。
4、化学性能
a. 耐腐蚀性
金属和合金对周围介质，如大气、水汽、各 种电解质溶液侵蚀的抵抗能力叫做耐腐蚀性。 b. 抗氧化性
金属和合金抵抗自由氧和其它气体介质如水 蒸气、二氧化碳、二氧化硫等的腐蚀能力。
第9页，共9页。
某些工程塑料也有良好的可焊性，但与金属的焊接机制及工艺方法并不相同。
（4）疲劳强度б 一般说来，硬度高强度也高，耐磨性较好。
金属在无数次交变载荷作用下，而不致引起断裂的最大应力。 金属在无数次交变载荷作用下，而不致引起断裂的最大应力。 金属和合金加工工艺性能是指在保证加工质量的前提下加工过程的难易程度。
第4页，共9页。
（3）蠕变强度б
金属材料承受载荷作蠕用，变当载是荷不指再增在加时高，温仍句时续发，生明在显的一索性定变的形，应这种力现象下，习，惯应上称变为“屈随服”时。 间而增加的现
制造性能，加工过程特性，铸、锻、焊
c使、用硬过度程：表是现指象的金特，属性材，或料力表学者面性上金能不、大属物的理体在性积能高内、抵化温抗学其性和他能更应硬物力体压作入用表面下发生逐变形渐或破产裂生的能变力。形的现象。
释放，摆锤冲断式样所失去的能量，称为冲击功Ak，
工艺性能 制造性能，加工过程特性，铸、锻、焊
使用性能
使用过程表现的特性，力学性能、物理性能、化 学性能
1、工艺性能
金属和合金加工工艺性能是指在保证加工质 量的前提下加工过程的难易程度。
工艺性能主要有： 铸造性能、锻造性能、焊接性 能、切削加工性能、热处理性能等。这些性能直接影 响化工设备和零部件的制造工艺方法，也是选择材料 时必须考虑的因素。
伸长之比。对于各种钢材它近乎为一个常数约为0.3。
第8页，共9页。
4、化学性能
a. 耐腐蚀性
金属和合金对周围介质，如大气、水汽、各 种电解质溶液侵蚀的抵抗能力叫做耐腐蚀性。 b. 抗氧化性
金属和合金抵抗自由氧和其它气体介质如水 蒸气、二氧化碳、二氧化硫等的腐蚀能力。
第9页，共9页。
某些工程塑料也有良好的可焊性，但与金属的焊接机制及工艺方法并不相同。
（4）疲劳强度б 一般说来，硬度高强度也高，耐磨性较好。
金属在无数次交变载荷作用下，而不致引起断裂的最大应力。 金属在无数次交变载荷作用下，而不致引起断裂的最大应力。 金属和合金加工工艺性能是指在保证加工质量的前提下加工过程的难易程度。
第4页，共9页。
（3）蠕变强度б
金属材料承受载荷作蠕用，变当载是荷不指再增在加时高，温仍句时续发，生明在显的一索性定变的形，应这种力现象下，习，惯应上称变为“屈随服”时。 间而增加的现
制造性能，加工过程特性，铸、锻、焊
c使、用硬过度程：表是现指象的金特，属性材，或料力表学者面性上金能不、大属物的理体在性积能高内、抵化温抗学其性和他能更应硬物力体压作入用表面下发生逐变形渐或破产裂生的能变力。形的现象。
释放，摆锤冲断式样所失去的能量，称为冲击功Ak，
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永磁性材料
材料经磁化后，当外磁场 去除后仍保留磁性
软磁材料
容易磁化和退磁的材料 6
4、密度
密度是指在一定温度下单位体积金属的质 量，用ρ表示。
重金属
ρ＞5×103Kg/m3
密度
轻金属
ρ＜5×103Kg/m3
7
重金属污染指由重金属或其化合物造成的 环境污染。主要由采矿、废气排放、污水灌 溉和使用重金属超标制品等人为因素所致。 因人类活动导致环境中的重金属含量增加， 超出正常范围，直接危害人体健康，并导致 环境质量恶化。
12
2、抗氧化性 金属在高温下抵抗氧化的能力。
提高抗氧化性的措施是是材料表面迅速氧化 后形成一层连续而致密并与母体结合牢靠的 膜，从而阻止其进一步氧化。
13
三、小结
1、
电性能
物理性能
热性能 磁性
密度
熔点
14
2、
耐蚀性
化学性能
抗氧化性
15
四、作业
1、简述金属材料的物理性能及化学性能有哪 些？
16
金属材料及热处理
第二章 金属材料的性能 第一节 金属的物理性能与化学性能
1
金属材料的性能
物
化
力
理
学
学
性
性
性
能
能
能
工 艺 性 能
2
一、物理性能
1、电性能 导电性：导电性是金属传导电流的能力。 金属导电性的好坏常用电阻率ρ表示，也常用 电导率δ表示，电导率是电阻率的倒数。 电阻率越小，电导率越大，导电性能越好。 金属材料的导电性能随温度升高而降低。 金属中的导电性能：银最好，铜与铝次之。
电阻率是选用导电材料和绝缘材料的主要依 据。
3
2、热性能 （1）导热性：导热性是材料受热作用而反映 出来的性能。 用热导率λ反映，热导率越大，导热性越好。 导热性是传热设备和元件应考虑的主要性能， 如散热器等传热元件应采用导热性好的材料 制作：保温器材应采用导热性能差的材料制 作。纯金属具有良好的导热性。 举例：铁锅和砂锅
可以互相讨论下，但要小声点
10
5、熔点 熔点是金属由固态转变为液态的温度。
熔点
低熔点金属（低 于7000C）
锡、铅、铋、锌（熔丝、焊接钎料）
难熔金属
钨、钼、铬、钒（火箭、导弹、燃气 轮机零件）
11
二、化学性能
金属材料抵抗各种化学作用的能力称为化 学性能。 1、耐蚀性：金属材料在常温下氧、水及其他 化学物质腐蚀的能力称为耐蚀性。 金属材料的腐蚀形式有两种：一种是化学腐 蚀。另一种是电化学腐蚀。 提高材料的耐蚀性的方法很多，如均匀化处 理、表面处理等都可以提高材料的耐蚀性。
4
（2）热膨胀性：金属随温度的升高而出现 体积增大的现象称为热膨胀性，用线膨胀系 数α或体膨胀系数β来表示。
装配、加热工和热处理时应考虑材料热膨 胀性的影响。
5
3、磁性
金属材料在磁场中被磁化能吸引铁、鈷、 镍等物质的性能称为磁性。
铁磁性材料ຫໍສະໝຸດ 铁、鈷、镍及其合金，以 及某些稀土合金
磁性
亚磁性材料
各种铁氧体
排污图片及36计
8
法制渗透点
《中华人民共和国环境保护法》 第四十二条排放污染物的企业事业单位和
其他生产经营者，应当采取措施，防治在生 产建设或者其他活动中产生的废气、废水、 废渣、医疗废物、粉尘、恶臭气体、放射性 物质以及噪声、振动、光辐射、电磁辐射等 对环境的污染和危害。
9
大家有疑问的，可以询问和交流