項(xiàng)目一

金屬材料的性能本章內(nèi)容1金屬材料的物理性能2金屬材料的化學(xué)性能3金屬材料的力學(xué)性能4金屬材料的工藝性能項(xiàng)目概述要正確、合理地選擇和使用金屬材料，必須首先了解其性能。金屬材料的性能主要包括使用性能和工藝性能。使用性能是指金屬材料在使用過程中所表現(xiàn)出來的性能；工藝性能是指金屬材料在加工過程中所表現(xiàn)出來的性能。項(xiàng)目目標(biāo)【知識(shí)目標(biāo)】①了解金屬材料的物理性能、化學(xué)性能、工藝性能，以及它們的影響因素。②掌握金屬材料的常用力學(xué)性能及測(cè)試方法。【能力目標(biāo)】①理解各種材料性能指標(biāo)的概念、本質(zhì)、意義，掌握測(cè)試技術(shù)及實(shí)際應(yīng)用。②掌握根據(jù)材料性能所采取的防止零件失效的措施和注意事項(xiàng)，能利用所學(xué)知識(shí)科學(xué)解決生產(chǎn)、生活中遇到的實(shí)際問題。任務(wù)一金屬材料的物理性能相關(guān)知識(shí)

金屬材料的物理性能是指材料在各種物理?xiàng)l件下所表現(xiàn)出的性能，主要包括密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、熱膨脹性和磁性等。（1-1）

密度是指單位體積物質(zhì)的質(zhì)量，用符號(hào)表示，即一、密度式中：——物質(zhì)的密度，；

m——物質(zhì)的質(zhì)量，g；V——物質(zhì)的體積，。根據(jù)密度的大小不同，材料可分為輕金屬和重金屬兩大類。密度小于的金屬稱為輕金屬，如鋁、鎂、鈦及它們的合金；密度大于的金屬稱為重金屬，如鐵、鉛、鎢等。二、熔點(diǎn)

熔點(diǎn)是指金屬?gòu)墓虘B(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)的溫度，是金屬和合金冶煉、鑄造、焊接過程中的重要工藝參數(shù)。純金屬都有固定的熔點(diǎn)。根據(jù)熔點(diǎn)的不同，金屬一般可分為難熔金屬和易熔金屬。將熔點(diǎn)高的金屬（如鎢、鉬、釩等）稱為難熔金屬，多用來制造耐高溫零件，在火箭、導(dǎo)彈、燃?xì)廨啓C(jī)和噴氣飛機(jī)等方面應(yīng)用廣泛；將熔點(diǎn)低的金屬（如錫和鉛等）稱為易熔金屬，多用于制造保險(xiǎn)絲和防火安全閥零件等。

導(dǎo)熱性是指材料傳導(dǎo)熱量的能力，通常用熱導(dǎo)率

來衡量。熱導(dǎo)率越大，導(dǎo)熱性越好。大多數(shù)金屬材料都具有良好的導(dǎo)熱性，其中，銀、銅、鋁的導(dǎo)熱性最好。純金屬的導(dǎo)熱性比合金好，合金的導(dǎo)熱性比非金屬好。三、導(dǎo)熱性金屬的導(dǎo)熱性會(huì)影響焊接、鍛造和熱處理等工藝。導(dǎo)熱性好的金屬散熱也好。在熱加工和熱處理時(shí)，必須考慮金屬材料的導(dǎo)熱性，防止材料在加熱或冷卻過程中形成大的內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致工件變形或開裂。四、熱膨脹性熱膨脹性是指金屬材料隨溫度變化而膨脹、收縮的特性。一般來說，金屬受熱時(shí)膨脹，體積增大；冷卻時(shí)收縮，體積縮小。熱膨脹性的大小可用線膨脹系數(shù)和體膨脹系數(shù)表示，體膨脹系數(shù)近似為線膨脹系數(shù)的三倍。膨脹系數(shù)越大，金屬熱脹冷縮的程度就越大。金屬材料的熱脹冷縮性質(zhì)在機(jī)械制造的選材、加工、裝配中非常重要。五、導(dǎo)電性

導(dǎo)電性是指金屬材料傳導(dǎo)電流的能力，通常用電導(dǎo)率來衡量。電導(dǎo)率越大，金屬材料的導(dǎo)電性越好。所有金屬材料都具有導(dǎo)電性，其中以銀最好，銅、鋁次之。純金屬的導(dǎo)電性比合金好。工業(yè)上，常用導(dǎo)電性好的金屬（純銅和純鋁）制造導(dǎo)電零件和電線，用導(dǎo)電性差的金屬或合金（如鎢、鉬、鐵、鉻等）制造加熱爐的電阻絲和儀表零件等。六、磁性

磁性是指金屬材料能導(dǎo)磁的性能。金屬材料可分為鐵磁性材料、順磁性材料和抗磁性材料三類。其中，鐵磁性材料在外磁場(chǎng)中能強(qiáng)烈地被磁化，如鐵、鈷等；順磁性材料在外磁場(chǎng)中只能微弱地被磁化，如錳、鉻等；抗磁性材料能抗拒或削弱外磁場(chǎng)對(duì)材料本身的磁化作用，如銅、鋅等。鐵磁性材料可用于制造變壓器、電動(dòng)機(jī)和測(cè)量?jī)x表等；溫度升高到一定數(shù)值時(shí)，鐵磁性材料的磁疇會(huì)被破壞，變?yōu)轫槾判圆牧?，這個(gè)轉(zhuǎn)變溫度稱為居里點(diǎn)?？勾判圆牧峡捎糜谥圃煲蟊苊怆姶艌?chǎng)干擾的零件，如航海羅盤等。部分金屬材料的物理性能及機(jī)械性能如表1-1所示。表1-1部分金屬材料的物理性能及機(jī)械性能任務(wù)二金屬材料的化學(xué)性能相關(guān)知識(shí)

金屬材料的化學(xué)性能是指金屬材料在常溫或高溫下，抵抗外界介質(zhì)侵蝕的能力，一般包括耐腐蝕性和抗氧化性。一、耐腐蝕性

耐腐蝕性是指金屬材料在常溫下抵抗氧氣、水蒸氣及其他化學(xué)介質(zhì)腐蝕的能力。常見的鋼鐵生銹、銅生銅綠等就是腐蝕現(xiàn)象。碳鋼、鑄鐵的耐腐蝕性較差，鈦及其合金、不銹鋼的耐腐蝕性好，鋁合金和銅合金也有較好的耐腐蝕性。金屬的本性和介質(zhì)都會(huì)影響金屬腐蝕，例如金屬越活潑，就越容易失去電子而被腐蝕；如果金屬中能導(dǎo)電的雜質(zhì)不如該金屬活潑，則容易形成原電池而使金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕。二、抗氧化性

抗氧化性是指金屬材料在加熱時(shí)抵抗氧化作用的能力。金屬材料的氧化過程會(huì)隨其溫度的提高而加速。例如，鋼鐵在鑄造、焊接和熱處理時(shí)都會(huì)發(fā)生明顯的氧化和脫碳，使金屬損耗和造成缺陷。所以，工業(yè)鍋爐、加熱設(shè)備和汽輪機(jī)等設(shè)備上在高溫下工作的零件，要求所用零件材料具有良好的抗氧化性。任務(wù)三金屬材料的力學(xué)性能相關(guān)知識(shí)金屬材料的力學(xué)性能是指金屬材料在承受外加載荷時(shí)表現(xiàn)出來的性能，包括強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性及疲勞強(qiáng)度等。一、強(qiáng)度強(qiáng)度是指材料抵抗塑性變形或斷裂的能力。機(jī)械制造中常用抗拉強(qiáng)度作為材料力學(xué)性能的主要指標(biāo)。根據(jù)載荷性質(zhì)的不同，強(qiáng)度可分為抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度和抗扭強(qiáng)度等。1．拉伸試驗(yàn)和力—伸長(zhǎng)曲線抗拉強(qiáng)度可以通過拉伸試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T228.1—2010中規(guī)定了拉伸試驗(yàn)的方法和拉伸試樣的制作標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)前，將金屬材料制成一定形狀和尺寸的標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，如圖1-3所示。圖1-3圓形標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣圖中，

為原始標(biāo)距，

為圓形橫截面試樣平行長(zhǎng)度的直徑，

為原始橫截面積，

為斷后標(biāo)距，

為圓形橫截面試樣斷裂后縮頸處最小直徑，

為斷后最小橫截面積。試驗(yàn)時(shí)，將標(biāo)準(zhǔn)試樣裝夾在拉伸試驗(yàn)機(jī)上，緩慢進(jìn)行拉伸。隨著拉伸力的不斷增加，試樣將發(fā)生彈性變形、塑性變形直至斷裂。試驗(yàn)機(jī)會(huì)自動(dòng)記錄拉伸過程中載荷與伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系，繪制出力—伸長(zhǎng)曲線。圖1-4低碳鋼的力—伸長(zhǎng)曲線圖如圖1-4所示為低碳鋼的力—伸長(zhǎng)曲線圖。由圖可以看出，低碳鋼試樣的拉伸過程可以分為以下幾個(gè)階段。①Oe段為彈性變形階段。在這個(gè)階段中，試樣變形完全是彈性的，變形量與外加載荷成正比，去掉載荷后，變形完全消失，試樣恢復(fù)到原來的形狀和尺寸，這種變形稱為彈性變形。②

eeL段為屈服階段。在這個(gè)階段中，試樣不僅發(fā)生彈性變形，還發(fā)生塑性變形，即去掉載荷后，一部分變形恢復(fù)，還有一部分變形不能恢復(fù)，這種不能隨載荷的去除而消失的變形稱為塑性變形。載荷增大到

時(shí)，載荷保持不變而試樣的變形繼續(xù)增加，這種現(xiàn)象稱為屈服。此時(shí)，在拉伸曲線上出現(xiàn)水平或鋸齒形線段。③eLm段為強(qiáng)化階段。在這個(gè)階段中，為使試樣繼續(xù)發(fā)生塑性變形，載荷必須不斷增加，直到

。④mz段為縮頸階段。當(dāng)載荷達(dá)到

后，試樣開始發(fā)生局部收縮，稱為縮頸。此時(shí)，變形所需的載荷逐漸降低。當(dāng)變形達(dá)到z點(diǎn)時(shí)，試樣在縮頸處斷裂。2．強(qiáng)度指標(biāo)金屬材料的強(qiáng)度通常是用應(yīng)力來度量的。應(yīng)力是指試樣單位橫截面積上所受的力，用符號(hào)R表示。常用的強(qiáng)度指標(biāo)有屈服強(qiáng)度、規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度（舊國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中稱為規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度）、抗拉強(qiáng)度。（1-2）1）屈服強(qiáng)度

屈服強(qiáng)度是指當(dāng)金屬材料呈現(xiàn)屈服現(xiàn)象時(shí)，在試驗(yàn)期間達(dá)到塑性變形發(fā)生而力不增加的應(yīng)力點(diǎn)。屈服強(qiáng)度應(yīng)區(qū)分為上屈服強(qiáng)度

和下屈服強(qiáng)度，一般用下屈服強(qiáng)度作為衡量指標(biāo)，其計(jì)算公式為屈服強(qiáng)度和規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度是大多數(shù)機(jī)械零件設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)的主要依據(jù)之一，同時(shí)也是評(píng)定材料質(zhì)量的重要指標(biāo)。有些材料（如鑄鐵、高碳鋼等）沒有明顯的屈服現(xiàn)象，很難測(cè)出屈服強(qiáng)度數(shù)值，可用規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度

來表示。使用

時(shí)，應(yīng)附以下腳注說明所規(guī)定的百分率。例如，

表示規(guī)定非比例延伸率為0.2%時(shí)的應(yīng)力。（1-3）抗拉強(qiáng)度

是指相應(yīng)最大力的應(yīng)力，其計(jì)算公式為抗拉強(qiáng)度表明了材料在拉伸條件下單位截面積上所能承受的最大應(yīng)力。2）抗拉強(qiáng)度機(jī)器零件工作時(shí)，所承受的拉應(yīng)力不允許超過

，否則就會(huì)產(chǎn)生斷裂，所以，抗拉強(qiáng)度也是機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算和選材的重要指標(biāo)之一，特別是對(duì)于脆性材料，拉伸過程中幾乎不發(fā)生塑性變形，也常常難以測(cè)定，故脆性材料沒有屈服強(qiáng)度指標(biāo)，只有抗拉強(qiáng)度指標(biāo)。工程上，把與的比值稱為屈強(qiáng)比。其值越高，材料強(qiáng)度的有效利用率越高，但會(huì)降低零件的安全可靠性。斷后伸長(zhǎng)率A是指斷后標(biāo)距長(zhǎng)度的殘余伸長(zhǎng)量與原始標(biāo)距之比的百分率，其計(jì)算公式為（1-4）二、塑性塑性是指材料在斷裂前發(fā)生不可逆永久變形的能力。常用的塑性性能指標(biāo)包括斷后伸長(zhǎng)率和斷面收縮率。1．?dāng)嗪笊扉L(zhǎng)率（1-5）2．?dāng)嗝媸湛s率斷面收縮率Z是指斷裂后試樣橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積之比的百分率，即金屬材料的斷后伸長(zhǎng)率A和斷面收縮率Z

數(shù)值越大，表示材料的塑性越好。塑性好的材料，不僅可用軋制、鍛造、沖壓等方法加工成形，而且在工作時(shí)若超載，可因其發(fā)生塑性變形而避免突然斷裂，提高了工作安全性。三、硬度硬度是指材料抵抗其他硬物壓入的能力，或者說材料抵抗局部塑性變形、壓痕或劃痕的能力。硬度是衡量材料軟硬程度的力學(xué)性能指標(biāo)。由于硬度試驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)單，操作迅速、方便，通常不會(huì)破壞零件或構(gòu)件，而且大多數(shù)金屬材料的硬度與其他的力學(xué)性能（如強(qiáng)度、耐磨性）及工藝性能（如可加工性、焊接性等）存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以在工程上常被用來檢驗(yàn)原材料和熱處理件的質(zhì)量，鑒定熱處理工藝的合理性以及作為評(píng)定工藝性能的參考。硬度的測(cè)定方法很多，常用的有布氏硬度測(cè)定法（主要用于檢驗(yàn)原材料）、洛氏硬度測(cè)定法（主要用于檢驗(yàn)熱處理后的產(chǎn)品）、維氏硬度測(cè)定法（主要用于檢驗(yàn)薄板材料及材料表層的硬度）、顯微硬度（主要用于檢驗(yàn)金屬材料的顯微組織及各組成相的硬度）等。在此主要介紹生產(chǎn)上常用布氏硬度和洛氏硬度。圖1-5布氏硬度的測(cè)定1．布氏硬度布氏硬度的測(cè)定原理如圖1-5所示。用一定直徑的硬質(zhì)合金球作為壓頭，施加試驗(yàn)力壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力，測(cè)量試樣表面壓痕的直徑。布氏硬度值與試驗(yàn)力除以壓痕表面積所得的商成正比，即（1-6）式中：F——試驗(yàn)力，N；D——球體直徑，mm；d——壓痕平均直徑，mm。由式（1-6）可以看出，當(dāng)F和D一定時(shí)，布氏硬度僅與d有關(guān)。d越小，布氏硬度值越大，材料的硬度越高；反之，材料的硬度越低。在實(shí)際測(cè)定時(shí)，應(yīng)根據(jù)被測(cè)金屬材料的種類和試件厚度，按規(guī)范正確選擇壓頭直徑、試驗(yàn)力和保持時(shí)間。只要先測(cè)出d，即可根據(jù)d值查表得出布氏硬度值，不需進(jìn)行計(jì)算。布氏硬度用符號(hào)HBW表示，其表示方法為：硬度數(shù)值位于符號(hào)前面，符號(hào)后面的數(shù)值依次是球體直徑（mm）、試驗(yàn)力（kgf）和試驗(yàn)力保持時(shí)間（10～15s不標(biāo)注）。例如，“350HBW5/750”表示用直徑為5mm的硬質(zhì)合金球在750kgf試驗(yàn)力下保持10～15s測(cè)定的布氏硬度值為350；“600HBW1/30/20”表示用直徑為1mm的硬質(zhì)合金球在30kgf試驗(yàn)力下保持20s測(cè)定的布氏硬度值為600。布氏硬度值的測(cè)量穩(wěn)定、準(zhǔn)確，常用于各種退火狀態(tài)下的鋼材、鑄鐵及有色金屬等，也可用于調(diào)質(zhì)處理的機(jī)械零件。但因測(cè)量費(fèi)時(shí)，壓痕較大，不適合測(cè)量成品零件，特別是有較高精度要求配合面的零件、小件和薄件，也不適合測(cè)量太硬的材料。圖1-6洛氏硬度的測(cè)定2．洛氏硬度洛氏硬度的測(cè)定原理如圖1-6所示。在初試驗(yàn)力

和主試驗(yàn)力的先后作用下，將壓頭（金剛石圓錐、鋼球或硬質(zhì)合金球）分兩個(gè)步驟壓入試樣表面，經(jīng)過規(guī)定保持時(shí)間后，卸除主試驗(yàn)力，測(cè)量在初試驗(yàn)力下的殘余壓痕深度h，用h的大小判斷材料的硬度。h越大，硬度越低；反之，硬度越高。實(shí)際測(cè)定時(shí)，可在硬度計(jì)上的表盤讀出硬度值的大小。為了能用同一硬度計(jì)測(cè)定從極軟到極硬材料的硬度，可采用不同類型的壓頭、試驗(yàn)力和硬度公式，組成不同的洛氏硬度標(biāo)尺來測(cè)量。常用的洛氏硬度標(biāo)尺有HRA，HRB，HRC，其中HRC在生產(chǎn)中應(yīng)用最多。洛氏硬度的表示方法為：硬度值標(biāo)在硬度符號(hào)前，如50HRC，60HRA等。三種常用洛氏硬度的試驗(yàn)規(guī)范如表1-3所示。表1-3三種常用洛氏硬度的試驗(yàn)規(guī)范洛氏硬度標(biāo)尺硬度符號(hào)壓頭類型初試驗(yàn)力F0/N主試驗(yàn)力F1/N總試驗(yàn)力F/N適用范圍應(yīng)用舉例AHRA金剛石圓錐98.07490.3588.420～88硬質(zhì)合金、表面淬火層、滲碳層等BHRB直徑

1.5875mm球98.07882.6980.720～100有色金屬，退火、正火鋼等CHRC金剛石圓錐98.071373147120～70淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼等洛氏硬度測(cè)定簡(jiǎn)單，方便快捷，壓痕小，對(duì)工件表面損傷小，適宜大量生產(chǎn)中的成品件檢驗(yàn)。同時(shí)由于壓痕小，易受金屬表面不平或材料內(nèi)部組織不均勻的影響，因此，測(cè)量時(shí)需在被測(cè)表面的不同部位測(cè)量數(shù)點(diǎn)，取平均值。洛氏硬度沒有單位，各個(gè)標(biāo)尺之間沒有直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

韌性是指材料抵抗沖擊載荷作用而不被破壞的能力。韌性的常用指標(biāo)是沖擊吸收能量K（J）。沖擊吸收能量采用夏比擺錘沖擊試驗(yàn)測(cè)定。四、韌性式中：——試樣缺口橫截面積，mm2。1．沖擊韌度沖擊韌度是指金屬材料在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力。夏比擺錘沖擊試驗(yàn)的原理如圖1-8所示。擺錘一次沖斷試樣所消耗的能量用表示，它可從試驗(yàn)機(jī)刻度盤上直接讀出。材料的沖擊韌度的計(jì)算公式為圖1-8夏比擺錘沖擊試驗(yàn)原理對(duì)于一般的鋼材，測(cè)得的吸收能量越大，材料的韌性越好。但由于吸收能量還與試樣形狀、尺寸、表面粗糙度、內(nèi)部組織、缺陷以及環(huán)境溫度有關(guān)，由及該值計(jì)算出的沖擊韌度不能真正反映材料的韌脆性質(zhì)。因此，一般只用于選材參考，并不直接用于強(qiáng)度計(jì)算。2．?dāng)嗔秧g度低應(yīng)力脆斷是指金屬材料在遠(yuǎn)低于屈服強(qiáng)度的狀態(tài)下發(fā)生脆性斷裂。這種情況可能發(fā)生在高強(qiáng)度材料的機(jī)件，中、低強(qiáng)度的重型機(jī)件、大型構(gòu)件等。突然折斷類事故大多都屬于低應(yīng)力脆斷。研究和試驗(yàn)表明，低應(yīng)力脆斷與材料內(nèi)部的裂紋及其擴(kuò)展有關(guān)。衡量材料是否容易斷裂的一個(gè)重要指標(biāo)就是裂紋是否容易擴(kuò)展。如圖1-9所示，裂紋擴(kuò)展可以分為三種基本形式：張開型（Ⅰ型）、滑開型（Ⅱ型）和撕開型（Ⅲ型），其中張開型最容易引起脆性斷裂，也就最危險(xiǎn)。（a）張開型（b）滑開型（c）撕開型圖1-9裂紋擴(kuò)展的三種基本形式如果材料中存在裂紋，在外力的作用下，裂紋尖端附近某點(diǎn)處的實(shí)際應(yīng)力值與施加的應(yīng)力F（稱為名義應(yīng)力）、裂紋長(zhǎng)度a以及距裂紋尖端的距離有關(guān)，該應(yīng)力在裂紋尖端附近形成了一個(gè)應(yīng)力場(chǎng)。應(yīng)力場(chǎng)的應(yīng)力值隨著名義應(yīng)力F和裂紋長(zhǎng)度a

的增大而增大，裂紋也會(huì)隨之自動(dòng)擴(kuò)展。在零（構(gòu)）件安全設(shè)計(jì)上，斷裂韌度可為其提供重要的力學(xué)性能指標(biāo)，它是強(qiáng)度和韌性的綜合體現(xiàn)。斷裂韌度主要取決于材料的成分、內(nèi)部組織和結(jié)果，而與裂紋的大小、形狀、外加應(yīng)力等無關(guān)。五、疲勞許多零件（如軸、齒輪、連桿及彈簧等）都是在交變應(yīng)力（循環(huán)應(yīng)力）作用下工作的。在交變應(yīng)力作用下，雖然零件所承受的最大應(yīng)力通常都低于材料的屈服強(qiáng)度，但經(jīng)過一定時(shí)間的工作后，零件會(huì)產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為疲勞斷裂。疲勞斷裂前，零件無明顯塑性變形，具有很大的危險(xiǎn)性，常常會(huì)造成嚴(yán)重事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，大部分機(jī)械零件的損壞都是由疲勞引起的。圖1-10疲勞曲線材料在循環(huán)應(yīng)力作用下經(jīng)受無數(shù)次循環(huán)而不斷裂的最大應(yīng)力值稱為材料的疲勞極限或疲勞強(qiáng)度。由疲勞曲線示意圖（見圖1-10）可知，應(yīng)力值R越低，斷裂前的循環(huán)次數(shù)越多。實(shí)際上，金屬材料不可能作無數(shù)次交變載荷試驗(yàn)。通常規(guī)定，鋼鐵材料的N

取107次，有色金屬的N取108次，不銹鋼及腐蝕介質(zhì)作用下的N取106次。影響疲勞極限的因素很多，除設(shè)計(jì)時(shí)在結(jié)構(gòu)上注意減輕零件應(yīng)力集中外，改善零件表面粗糙度和進(jìn)行表面熱處理（表面淬火、化學(xué)熱處理、表面復(fù)合強(qiáng)化等）也可提高材料的疲勞極限。任務(wù)四金屬材料的工藝性能相關(guān)知識(shí)用金屬材料制造各種零件和構(gòu)件時(shí)，首先需要對(duì)其進(jìn)行各種加工。因此，在了解金屬材料力學(xué)性能的同時(shí)，還必須了解其各種加工工藝性能。根據(jù)不同的工藝方法，金屬材料的工藝性能主要包括鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、切削加工性能和熱處理性能等。一、鑄造性能鑄造性能是指金屬材料鑄造成形獲得優(yōu)良鑄件的能力，它主要取決于材料的流動(dòng)性、收縮性和偏析傾向。1．流動(dòng)性流動(dòng)性是指熔融金屬的流動(dòng)能力。流動(dòng)性好的金屬容易充滿鑄型，從而獲得外形完整、尺寸精確、輪廓清晰的鑄件。流動(dòng)性的好壞主要與金屬材料的化學(xué)成分、澆注溫度和熔點(diǎn)有關(guān)。同一種金屬材料，澆注溫度越高，流動(dòng)性越好。2．收縮性

收縮性是指鑄件在凝固和冷卻過程中，其體積和尺寸減小的現(xiàn)象。鑄件收縮不僅會(huì)影響鑄件的尺寸精度，還會(huì)使鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松、內(nèi)應(yīng)力等缺陷，在冷卻過程中容易產(chǎn)生變形，甚至開裂，因此，鑄造用金屬材料的收縮率越小越好。3．偏析傾向偏析是指金屬凝固后，鑄錠或鑄件化學(xué)成分和組織不均勻的現(xiàn)象。偏析現(xiàn)象會(huì)使鑄件各部分的組織和性能不一致，從而引起強(qiáng)度、塑性和抗蝕性等下降，降低鑄件質(zhì)量。二、鍛造性能鍛造性能是指金屬材料用鍛壓加工方法成形的能力。它主要取決于金屬材料的塑性和變形抗力。塑性越好，變形抗力越小，金屬的鍛造性能越好。金屬材料的化學(xué)成分與加工條件對(duì)鍛造性能的影響很大。例如，銅合金和鋁合金在室溫下就具有良好的鍛造性能；