第三節(jié)金屬材料的工藝性能第一節(jié)金屬材料的物理、化學性能第二節(jié)金屬材料的力學性能第一章金屬材料的性能第一節(jié)金屬材料的物理、化學性能導電性是金屬材料的一種物理特性，幾乎所有的金屬材料都具有導電性，但不同金屬材料的導電性是不同的。在電力輸送工程中，為了減少電能在傳輸中的損耗，往往需選擇導電性較好的金屬材料作為傳輸電纜的制造材料。銅具有優(yōu)越的導電性，且化學穩(wěn)定性良好，因此是傳輸電纜最常用的制造材料，如圖所示。導電性是金屬材料眾多性能之一，掌握金屬材料的性能特點在實際生產(chǎn)中具有重要意義，本節(jié)主要介紹金屬材料的部分物理、化學性能。各種規(guī)格的傳輸電纜一、金屬材料的物理性能1.密度密度是物質(zhì)單位體積的質(zhì)量。不同金屬的密度是不同的，常用金屬的密度見表。一般將密度小于4.5×103kg/m3的金屬稱為輕金屬，密度大于4.5×103kg/m3的金屬稱為重金屬。密度是金屬材料一個重要的物理性能指標。密度的大小很大程度上決定了零件的自重。常用金屬的物理性能鑄鐵鉆床底座鈦鋁釩合金隱形飛機2.熔點金屬及其合金從固體狀態(tài)向液體狀態(tài)轉(zhuǎn)變時的熔化溫度稱為熔點。金屬都有固定的熔點。從理論上講，金屬的熔點也是其從液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)時的結(jié)晶溫度。常用金屬的熔點見上表。熔點對于冶煉、鑄造、焊接和配制合金等方面都很重要。熔絲焊接電極3.導熱性金屬材料能傳導熱的性能稱為導熱性。一般情況下，金屬材料的導熱性比非金屬好。金屬材料導熱性的好壞，取決于它的熱導率（導熱系數(shù)）λ［W/（m·K）］。熱導率越大，導熱性就越好。金屬的導熱性以銀為最好，銅、鋁次之。常用金屬的熱導率見上表。導熱性好的金屬材料具有好的散熱性，可用來制造散熱器、熱交換器等。4.導電性金屬材料能夠傳導電流的性能稱為導電性。金屬材料是良好的導電體，但各種金屬材料的導電性也各不相同。金屬材料導電性的好壞取決于它的電阻率ρ（Ω·m）。電阻率越小，導電性就越好。金屬的導電性以銀為最好，銅、鋁次之。銅導線電熱元件5.熱膨脹性金屬材料的體積隨著溫度變化而膨脹、收縮的特性稱為熱膨脹性。一般情況下，金屬材料加熱時體積脹大，冷卻時體積縮小。各種金屬材料的熱膨脹性能是不同的，可用其線脹系數(shù)αL或體脹系數(shù)αV來表示。體脹系數(shù)是線脹系數(shù)的三倍。常用金屬的線脹系數(shù)見上表。在實際工作中應該考慮金屬材料熱膨脹性的影響。6.磁性金屬材料能導磁的性能稱為磁性。具有磁性的金屬材料都能被磁鐵吸引。對某些金屬材料來說，磁性不是固定不變的，如鐵在常溫下是鐵磁性材料，但當溫度升高到770℃以上時就會失去磁性。金屬材料根據(jù)其在磁場中磁化程度的不同，可分為鐵磁性材料（如鐵、鈷等）、順磁性材料（如錳、鉻等）和抗磁性材料（如銅、鋅等）三種。順磁性材料和抗磁性材料也稱為無磁性材料。發(fā)電機轉(zhuǎn)子航海羅盤二、金屬材料的化學性能1.耐腐蝕性金屬材料抵抗化學介質(zhì)腐蝕破壞作用的能力，稱為耐腐蝕性。腐蝕不僅使金屬材料本身受到損失，嚴重時還會使金屬材料結(jié)構(gòu)遭到破壞以致引起重大事故。提高金屬材料的耐腐蝕性能，對于減少金屬材料的消耗，延長金屬材料的使用壽命等，具有現(xiàn)實意義。腐蝕的金屬材料2.抗氧化性金屬材料抵抗氧氣氧化作用的能力，稱為抗氧化性。金屬材料在常溫條件下的氧化作用并不明顯，但當溫度升高時，其氧化作用明顯加劇。在加熱時，常在坯件或材料的周圍制造一種還原氣氛或保護氣氛，以避免金屬材料的氧化。3.化學穩(wěn)定性化學穩(wěn)定性是金屬材料的耐腐蝕性和抗氧化性的總稱。金屬材料在高溫下的化學穩(wěn)定性稱為熱穩(wěn)定性。第二節(jié)金屬材料的力學性能港珠澳大橋及其結(jié)構(gòu)示意圖a）港珠澳大橋b）結(jié)構(gòu)示意圖一、強度與塑性1.載荷、變形與應力（1）載荷金屬材料在使用和加工過程中所受到的各種外力統(tǒng)稱為載荷，用符號F表示。載荷按作用性質(zhì)不同，可分為靜載荷、沖擊載荷及交變載荷三種。（2）變形金屬材料受到載荷作用而產(chǎn)生的幾何形狀和尺寸的變化稱為變形。變形分為彈性變形和塑性變形。（3）應力金屬材料在受到外力作用時，其內(nèi)部作用著與外力相對抗的力，稱為內(nèi)力。單位面積上的內(nèi)力稱為應力，用R表示。

2.拉伸試驗（1）試樣——拉伸試樣（2）試驗設備——拉伸試驗機（3）試驗結(jié)果與分析——拉伸曲線1）Oe——彈性變形階段。2）s點附近——屈服階段。3）屈服后至b點——強化階段。4）bz——縮頸階段（局部塑性變形階段）。低碳鋼的拉伸曲線3.強度與強度指標金屬材料在靜載荷作用下，抵抗塑性變形或斷裂的能力稱為強度，用符號R表示。（1）屈服強度（2）抗拉強度4.塑性與塑性指標（1）斷后伸長率（2）斷面收縮率二、硬度硬度是指金屬材料抵抗局部塑性變形和破壞的能力，硬度較高的金屬材料具有較強的抗磨損能力。1.布氏硬度（1）試驗原理（2）布氏硬度的表示方法（3）優(yōu)缺點及應用范圍2.洛氏硬度（1）試驗原理（2）洛氏硬度的表示方法（3）優(yōu)缺點及應用范圍3.維氏硬度三、沖擊韌性與疲勞強度1.沖擊韌性金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不被破壞的能力稱為沖擊韌性。金屬材料的沖擊韌性是通過沖擊試驗測量的。（1）一次沖擊試驗（2）多次重復沖擊試驗一次沖擊試驗示意圖2.疲勞強度（1）疲勞的概念許多機械零件，如軸、齒輪、軸承、葉片、彈簧等，都是在交變應力作用下工作的。雖然工作應力的最大值低于材料的屈服強度，但經(jīng)過較長時間的工作也會發(fā)生突然斷裂，這種現(xiàn)象稱為金屬的疲勞。疲勞斷裂是機械零件失效的主要原因之一。（2）疲勞斷裂的特點（3）疲勞曲線和疲勞強度第三節(jié)金屬材料的工藝性能一、切削加工性金屬材料使用某種切削方法以獲得優(yōu)良工件的性能，稱為切削加工性。它也是指金屬材料經(jīng)過切削加工而成為符合要求的工件的難易程度。生產(chǎn)中常見的切削加工方法有車削、鉆削、銑削、刨削、磨削等。二、鑄造性鑄造是將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進鑄型里，經(jīng)冷卻凝固、清整處理后，得到有預定形狀、尺寸和性能的鑄件的工藝過程（見圖）。鑄造成形過程示意圖金屬材料用鑄造的方法制成優(yōu)良鑄件的性能，稱為鑄造性。鑄造性主要取決于金屬的流動性、收縮率和偏析（化學成分不均勻的現(xiàn)象）傾向等指標。凡是流動性好、收縮率小以及偏析傾向小的金屬材料，其鑄造性良好。常用的鋼鐵材料中，鑄鐵具有優(yōu)良的鑄造性，而鋼的鑄造性低于鑄鐵。三、可鍛性金屬材料在壓力加工過程（見圖）中，通過塑性變形獲得優(yōu)良鍛件（見圖）的性能，稱為可鍛性。壓力加工過程鍛件可鍛性與材料的變形抗力和塑性有關(guān)。變形抗力越小，塑性越高，則可鍛性越好。就鋼而言，一般情況下，含碳量低的鋼比含碳量高的鋼可鍛性好。而鑄鐵的可鍛性很差，所以只能進行鑄造加工。四、可焊性可焊性是金屬材料對焊接加工的適應性，即在一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度?？珊感?/p>