3.1.1 金属材料的物理性能(课件）-高一《机械基础》同步教学（人民邮电版）

第3章 机械工程材料 金属材料的性能 3.1 常用金属材料 3.2 钢的热处理 3.3 常用非金属材料 3.4 新材料简介 3.5 企业现场参观、材料选用调查 3.6 现代材料种类繁多，在机械工程上常用的材料有金属材料和非金属材料。 为了正确选择和使用工程材料，我们必须熟悉常用工程材料的分类、牌号、性能、用途和热处理等基础知识，并及时了解新材料的性能和用途。 3.1 金属材料的性能 3.1.1 金属材料的物理性能 金属材料的物理性能是金属固有的属性，它包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等。 1．密度 密度是指单位体积金属的质量，其单位为kg/m3。 根据密度的大小，金属材料可分为轻金属（密度小于4.5 × 103kg/m3）和重金属（密度大于4.5 × 103kg/m3）。 密度是金属材料的特性之一，与材料的使用和监测等都有关系，通过测量金属的密度可以鉴别金属和确定铸件的致密程度。 在航空工业和汽车工业中，为增加有效载重量，密度是选材需要考虑的重要因素。 2．熔点 熔点是指金属或合金从固态向液态转变时的温度，其单位一般用摄氏温度（℃）表示。 金属都有固定的熔点，合金的熔点取决于它的成分。 熔点对金属材料的熔炼、热加工有直接影响，并与材料的高温性能有很大关系。 3．导热性 导热性是指金属材料传导热量的能力。 导热性的大小通常用热导率来衡量，热导率的单位是W/(m·K)。 导热率大表示金属的导热性好，一般情况下，金属材料的导热性比非金属材料好，纯金属的导热性比合金好。 金属导热性最好的是银，其次是铜和铝。 4．导电性 导电性是指金属材料传导电流的性能。 衡量金属材料导电性能的指标是电阻率ρ，电阻率的单位是Ω·m，电阻率越小，金属导电性越好。 金属导电性最好的是银，其次是铜和铝。 工业上常用铜、铝做导电的材料。 导电性差的高电阻金属材料，如铁铬合金、镍铬铝等用于制造仪表零件或电热元件，如电热丝等。 5．热膨胀性 金属材料在受热时体积会增大，冷却时体积则收缩，这种现象称为热膨胀性。 常用线膨胀系数1表示热膨胀性，亦即温度变化1℃时，材料长度的增减量与其0℃时的长度之比。 6．磁性 金属材料导磁的性能称为磁性。 根据金属材料在磁场中受到磁化程度的不同，可分为铁磁性材料（如铁、钴等）、顺磁性材料（如锰、铬等）和抗磁性材料（如铜、锌等）3类。 但对某些金属来说，磁性也不是固定不变的，如铁在768℃以上转变为顺磁体。 铁磁性材料可用于制造变压器、电动机和测量仪表等；抗磁性材料则可用于制作要求避免电磁场干扰的零件和结构。 3.1.2 金属材料的化学性能 1．耐腐蚀性 耐腐蚀性是指金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其他化学介质腐蚀破坏作用的能力。 2．抗氧化性 抗氧化性是指金属材料抵抗氧化作用的能力。 3．化学稳定性 化学稳定性是金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性的总称。 3.1.3 金属材料的力学性能 金属材料的力学性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的性能，是材料抵抗外力的能力。 力学性能指标有强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。 1．强度 2．塑性 3．硬度 4．韧性 5．疲劳强度 小结 常用金属材料的力学性能指标，如表3.1所示。 3.1.4 金属材料的工艺性能 1．铸造性能 2．锻压性能 3．焊接性能 4．切削加工性能 5．热处理性能 $