金属材料知识

金属材料知识•金属材料的分类

１. 按组成的成分　　纯金属也就是简单金属：指由一种金属元素组成的物质。目前已知纯金属约有八十多种，但工业上采用的很少。

　　合金也就是复杂金属：指由一种金属元素为主的与另外一种或几种金属元素或非金属元素组成的物质。它的种类甚多，如工业上常用的生铁和钢就是铁碳合金，黄铜就是钢锌合金。由于合金的各项性能一般较优于纯金属，因此在工业上合金的应用比纯金属广泛。

２.按实用分为　　1.0、黑色金属：指和铁的合金，加生铁、铁合金、铸铁和钢　　1.1、有色金属：又称为非铁金属，指除黑色金属外的金属和合金，如铜、铝、锌、锡、 镍、铅、钛、镁以及铜合金、铝合金、镍合金、钛合金、镁合金和轴承合金等等。

　　其次，在工业上还采用铬、锰、钼、钨、钒、钴等，作为改善金属性能用的合金 元素，其中钨、钴多用于生产刀具用的硬质合金。所有上述有色金属，都称为工 业用金属，以区别于贵金属（铂、金、银等）与稀有金属（包括放射性的铀、镭 等）。又密度小于4.5g/cm3的有色金属称为重金属,如铜、镍、铅、锌、锡等金属 及其合金。•金属材料的性能　　为更合理的使用金属材料，充分发挥其作用，我们必须掌握各种金属材料制成的零构件在正常工作情况下应具备的性能，使用性能．及在其冷热加工过程中材料应具备的性能－工艺性能。

　　材料的使用性能包括物理性能，如比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等、化学性能－耐用腐蚀性、抗氧化性，力学性能也叫机械性能。

　　材料的工艺性能也称着材料适应冷、热加工方法的能力。

材料的机械性能　　机械性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的特性　　1、强度：材料在外力作用下，抵抗变形和断裂的能力。材料单位面积受载荷称应力。 　　2、屈服点：称屈服强度，指材料在拉抻过程中，材料所受应力达到某一临界值时，载荷不再增加变形却继续增加或产生0.2%L。时应力值，单位用牛顿/毫米2（N/mm2）表示。　　3、抗拉强度：也称强度极限指材料在拉断前承受最大应力值。单位用牛顿/毫米2（N/mm2）表示。　　4、延伸率：材料在拉伸断裂后，总伸长与原始标距长度的百分比。　　5、断面收缩率：指的是材料在拉伸断裂后、断面最大缩小面积与原断面积百分比。　　6、硬度：材料抵抗其它更硬物压力其表面的能力，常用硬度按其范围测定分布氏硬度（HBS、HBW）和洛氏硬度（HKA、HKB、HRC）　　7、冲击韧性：指的是材料抵抗冲击载荷的能力，单位为焦耳/厘米2（J/cm2）

（二）、工艺性能　　工艺性能指材料承受各种加工、处理的能力的那些性能。　　1、铸造性能：指金属或合金是否适合铸造的一些工艺性能，主要包括流性能、充满铸模能力；收缩性、铸件凝固时体积收缩的能力；偏析指化学成分不均性。　　2、焊接性能：指金属材料通过加热或加热和加压焊接方法，把两个或两个以上金属材料焊接到一起，接口处能满足使用目的的特性。　　3、顶气段性能：指金属材料能承授予顶锻而不破裂的性能。　　4、冷弯性能：指金属材料在常温下能承受弯曲而不破裂性能。弯曲程度一般用弯曲角度α（外角）或弯心直径d对材料厚度a的比值表示，a愈大或d/a愈小，则材料的冷弯性愈好。　　5、冲压性能：金属材料承受冲压变形加工而不破裂的能力。在常温进行冲压叫冷冲压。检验方法用杯突试验进行检验。　　6、锻造性能：金属材料在锻压加工中能承受塑性变形而不破裂的能力。

（三）、化学性能　　指金属材料与周围介质扫触时抵抗发生化学或电化学反应的性能。　　1、耐腐蚀性：指金属材料抵抗各种介质侵蚀的能力。　　2、抗氧化性：指金属材料在高温下，抵抗产生氧化皮能力。 •金属组织与热处理

（一）、金属组织　　1、金属：具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特性的物质。金属内部原子具有规律性排列的固体（即晶体）。　　2、合金：由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属特性的物质。　　3、相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分。　　4、固溶体：是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。　　5、固溶强化：由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。　　6、化合物：是指合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。　　7、机械混合物：由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是两面种晶体，却是一种组成成分具有独立的机械性能。　　8、铁素全：碳在α-Fe（体心立方结构的铁）中的间隙固溶体。　　9、奥氏体：碳在γ-Fe（面心立方结构的铁）中的间隙固溶体。　　10、渗碳体：碳和铁形成的稳定化合物（Fe3c）。　　11、珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物（F+Fe3c 含碳0.8%）　　12、莱氏体：渗碳体和奥氏体组成的机械混合物（含碳4.3%）（二）、热处理　　把金属材料在固态范围内通过一定的加热，保温和冷却以改变其组织和性能的一种工艺。　　退火：将金属或合金的材料或制件加热到相变或部分相变温度，保温一段时间，然后缓慢冷却的一种热处理工艺。　　1、退火：将金属或合金的材料或制件加热到相变或部分相变温度，保温一段时间，然后缓慢冷却的一种热处理工艺。　　2、正火：将钢加热到完全相变以上的某一温度，保温一定的时间后，在空气中冷却的一种热处理工艺。　　3、淬火：是将钢加热到相变或部分相变温度，保温一段时间后，快速冷却的热处理工艺。　　4、回火：是将经过淬火的钢，重新加热到一定温度（相对温度以下），保温一段时间，然后冷却的热处理工艺。　　5、调质处理：是将钢件淬火，随之进行高温回火，这种复合工艺称调质处理。　　6、表面热处理：指的是改变钢件表面组织或化学成分，以其改面表面性能的热处理工艺。