金属材料与热处理 教学课件 作者 彭广威 等 课题2　金属材料的结构与性能测试.ppt

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1、金属材料与热处理主编课题2　金属材料的结构与性能测试课题引入课题说明课题目标2.1　金属材料的性能分类2.2　金属的力学性能指标2.3　金属的晶体结构2.4　金属的塑性变形2.5　金属的回复与再结晶2.6　金属的热加工2.1　思考题2.2　练习题2.1　金属材料的性能分类2.1.1　金属的物理性能2.1.2　金属的化学性能2.1.3　金属的力学性能2.1.4　金属的工艺性能2.1.1　金属的物理性能1.密度2.熔点3.导电性4.导热性5.热膨胀性6.磁性1.密度密度是物体的质量与体积的比值。根据密度大小，可将金属分为轻金属和

2、重金属。一般将密度小于45g/cm3的金属称为轻金属，而把密度大于45g/cm3的金属称为重金属。材料的密度，直接关系到由它所制成的设备的自重与效能。汽车制造业与航空工业为了减轻汽车和飞行器的自重，应尽量采用密度小的材料来制造，如铝合金在汽车零部件中的应用比例越来越大；钛及钛合金在航空工业中得到广泛应用。2.熔点熔点指材料从固态变为液态的转变温度。工业上一般把熔点低于700℃的金属或合金称为易熔金属或易熔合金，把熔点高于700℃的金属或合金称为难熔金属或难熔合金。高温下工作的零件，应选用熔点高的金属来制作；而焊

3、锡、熔体等则应选用熔点低的金属制作。此外，熔点对于金属和合金的冶炼、铸造、焊接等来说是重要的工艺参数。3.导电性导电性是指工程材料传导电流的能力，其衡量指标是电阻率ρ，ρ越小，说明材料的导电性越好。纯金属中，银的导电性最好，其次为铜和铝。合金的导电性比纯金属差。导电性好的金属如纯铜、纯铝适宜作电线和电缆等导电材料。导电性差的某些合金如镍铬合金、铁铬铝合金可用作电热元件如电阻丝等。4.导热性导热性是指材料传导热量的能力，其衡量指标是热导率λ，λ越大，说明材料的导热性越好。金属材料的导热性与导电性之

4、间有密切的关系，凡是导电性好的金属其导热性也好。所以，金属中银的导热性最好，其次为铜和铝。导热性好的金属，在加热或冷却时，温度升高和降低比较均匀和迅速。有些需要迅速散热的零件，如散热片、气缸头等一般选用导热性好的铜合金和铝合金来制作。5.热膨胀性热膨胀性是指材料热胀冷缩的特性，其大小可用线胀系数αl来衡量。金属材料在工业生产应用中应当考虑热膨胀性的影响。工业上常用热膨胀性来紧密配合组合件，如热压铜套就是利用加温时孔径扩大而压入衬套，待冷却后孔径收缩而使衬套在孔中固紧不动。铺设钢轨时，在两根钢轨衔接处应留有一定的间

5、隙，以便钢轨在长度方向有膨胀的余地。热膨胀性对精密零件的加工和测量都不利。因为切削热、摩擦热等，都会改变零件的形状和尺寸，有的造成测量误差，所以精密仪器或精密机床的工作常需要在标准温度或规定温度下加工或测量。6.磁性磁性是指材料能否被铁吸引和被磁磁化的性质。铁磁性材料（如钴、铁等）容易被外磁场磁化和吸引；顺磁性材料（如锰、铬等）在外磁场中只能微弱地被磁化；抗磁性材料（如铜、锌等）不但不会被外磁场吸引，还会削弱磁场。铁磁性材料可用来制造电动机、变压器；顺弹性材料和抗磁性材料可用来制造防磁结构件，如仪表外壳等2.1.2　金属

6、的化学性能1.耐蚀性2.高温抗氧化性1.耐蚀性耐蚀性是指工程材料在常温下，抵抗氧、水蒸气、海水及其他化学介质腐蚀破坏作用的能力。腐蚀作用对材料危害很大，因此，提高工程材料的耐蚀性能，对于节约工程材料、延长材料的使用寿命，具有现实的意义。船舶上所用的金属构件必须具有抗海水腐蚀的能力；储藏及运输酸类化学品的容器、管道应有较高的耐酸性能。2.高温抗氧化性高温抗氧化性是指工程材料在高温下抵抗氧化和腐蚀的能力。高温腐蚀可以产生各种各样有害的影响，它不仅使许多金属腐蚀生锈，造成大量金属的耗损，还破坏了金属表面许多优良的使用性能，降低

7、了金属横截面承受负荷的能力，并且使高温机械疲劳和热疲劳性能下降。在高温条件下工作的设备，如锅炉、加热设备、喷气发动机上的部件需要选择高温抗氧化性好的耐热合金或高温合金制造。2.1.3　金属的力学性能材料在外力作用下抵抗变形或破坏的能力，称为材料的力学性能。力学性能主要包括强度、塑性、硬度、韧性及疲劳强度等。在机械制造中，金属材料的使用性能以力学性能最为重要。力学性能不仅可以为零件的选材、零件（构件）的截面尺寸设计提供主要依据，也可通过性能检测对产品的加工工艺进行质量控制，而且还能为挖掘材料性能潜力，发展新材料提供评价依

8、据。2.1.4　金属的工艺性能1.铸造性能(可铸性)2.锻造性能(可锻性)3.切削加工性能(可加工性)4.焊接性能(可焊性)1.铸造性能(可铸性)铸造性能指金属材料能用铸造的方法获得合格铸件的性能。铸造性主要包括流动性，收缩性和偏析。流动性是指液态金属充满铸模的能力；收缩性是指铸件凝固时