机械加工及热处理知识培训

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1、机械加工及热处理知识培训第一部分金属分类与金属性能在机械制造中，大多数的零件制造都是由各种金属材料制成的。为了合理的使用和加工金属材料以充分发挥其性能潜力，必须充分了解和掌握金属材料的基本性能。一、金属和金属材料的分类金属具有良好的导电性和导热性，有一定的强度和塑性，并具有表面光泽的物质，如铁、铝和铜等。金属材料是由金属元素或以金属元素为主要材料组成的、并具有金属特性的工程材料。包括纯金属和合金。金属材料一般按其化学成份分为黑色金属和有色金属两大类：黑色金属以铁或以铁为主而形成的物质，称为黑色金属。它包括纯铁、碳素钢、合金钢和铸铁

2、。有色金属除黑色金属以外的其他金属，称为有色金属。按照它们的特性不同，又可分为轻金属、重金属、贵金属、稀有金属和放射金属等。在机械制造工业中，常用的金属材料如下图所示：碳素结构钢碳素钢碳素工具钢铸造碳钢金属结构钢合金钢合金工具钢黑色金属特殊性能钢铸造合金钢灰铸铁铸铁可锻铸铁球墨铸铁蠕墨铸铁金属纯铜铜及其合金黄铜青铜白铜纯铝铝及其合金变形铝合金有色金属铸造铝合金锡基轴承合金轴承合金铅基轴承合金铝基轴承合金钛及其合金二、金属的物理性能和化学性能（一）物理性能金属材料在各种物理条件作用下所表现的性能称为物理性能。它包括：密度、熔点、导热

3、性、导电性、热膨胀性和磁性等。常用金属的物理性能见表1表1常用金属材料的物理性能金属名称符号密度(200C)/kg/m3熔点/0C热导率λ/W/m.k线胀系数α1/10-6/0C(0-1000C)电阻率ρ/10-6Ω.com银Ag10.49×103960.8418.619.71.5铜Cu8.96×1031083393.5171.67-1.68（200C）铝Al2.7×103660221.923.62.655镁Mg1.74×103650153.724.34.47钨W19.3×1033380166.24.6（200C）5.1镍Ni4.

4、5×103145392.113.46.84铁Fe7.87×103153875.411.769.7锡Sn7.3×103231.962.82.311.5铬Cr7.19×1031903676.212.9钛Ti4.508×103167715.18.242.1-47.8锰Mn7.43×10312444.98（-1920C）37185（200C）1、密度：物质单位体积的质量称为该物质的密度，用符号ρ表示。密度是金属材料的一个重要物理性能，体积相同的不同金属，密度越大，其质量也越大。在日常应用中，往往根据不同的要求，选用不同密度的材料。2、熔点

5、：金属从固态转变为液态的最低温度，即材料的熔化温度称为熔点。3、导热性：金属材料传导热量的性能称为导热性。常用热导率λ表示。常见金属的热导率见表1，一般说来金属及其合金的导热性远高于非金属。金属材料的热导率越高，说明导热性越好。金属中银的导热性最好，铜、铝次之。金属的导热性对焊接、锻造、热处理等工艺影响较大，导热性好的金属在加热和冷却过程中不会产生过大的内应力，可防止工件变形和开裂。4、导电性：金属材料传到电流的性能称为导电性，以电导率表示，但常用其倒数——电阻率ρ表示。金属材料的电阻率越小，导电性越好。5、热膨胀性：金属材料在受

6、热时体积增大，冷却时体积缩小的性能称为热膨胀性。热膨胀性的大小常用线膨胀系数来表示。常见金属线膨胀系数见表1，体积膨胀系数近似为线膨胀系数的3倍。6、磁性：金属材料的导磁性能称为磁性。不同的金属材料，其导磁性能不同。常用金属材料中，铁、镍、钴等具有较高的磁性。称为磁性材料；铜、铝、锌等没有磁性，称为抗磁金属。（二）化学性能金属的化学性能是指在室温或高温下抵抗外界介质化学的侵蚀能力，包括耐腐蚀性和抗氧化性。耐腐蚀性多数金属材料会与其周围的介质发生化学作用而使其表面被破坏，如钢铁会生锈，铜会产生铜绿等，这种现象称为锈蚀或腐蚀。金属的耐

7、蚀性就是指它在常温下抵抗大气、水蒸气、酸及碱等介质的腐蚀能力。非金属材料的耐蚀性远远高于金属材料。提高材料的耐蚀性，对于节省材料和延长构件的使用寿命具有现实的经济意义。抗氧化性金属材料在高温下容易被周围环境中的氧气氧化而遭破坏，金属材料在高温下抵抗氧化作用的能力称为抗氧化性。在高温环境工作的设备（如锅炉、汽轮机、汽车发动机等）上的一些部件极易因氧化而失去使用性能，所以，对长期在高温下工作的部件，应采用抗氧化性好的材料来制造。一般金属材料的耐蚀性和抗氧化性都不是很好，为了满足化学性能要求，必须使用特殊的合金钢或某些有色合金。三、金属

8、的力学性能金属的力学性能是指金属材料抵抗各种外加载荷的能力，其中包括弹性和刚度、强度、塑性、硬度、冲击韧性、断裂韧性以及疲劳强度，它们是衡量材料性能极其重要的指标。1、弹性和刚度材料在外力作用下会或多或少地产生变形，当所受外力去除后能恢复其原来形状