1.1金属材料的物理性能（课件）-《金属材料与热处理》同步教学（航空工业出版社）

项目一 金属材料的性能 本章内容 1金属材料的物理性能 2金属材料的化学性能 3金属材料的力学性能 4金属材料的工艺性能 项目概述 要正确、合理地选择和使用金属材料，必须首先了解其性能。金属材料的性能主要包括使用性能和工艺性能。使用性能是指金属材料在使用过程中所表现出来的性能；工艺性能是指金属材料在加工过程中所表现出来的性能。 项目目标 【知识目标】 ① 了解金属材料的物理性能、化学性能、工艺性能，以及它们的影响因素。 ② 掌握金属材料的常用力学性能及测试方法。 【能力目标】 ① 理解各种材料性能指标的概念、本质、意义，掌握测试技术及实际应用。 ② 掌握根据材料性能所采取的防止零件失效的措施和注意事项，能利用所学知识科学解决生产、生活中遇到的实际问题。 任务一 金属材料的物理性能 相关知识 金属材料的物理性能是指材料在各种物理条件下所表现出的性能，主要包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等。 （1-1） 密度是指单位体积物质的质量，用符号 表示，即 一、密度 式中： ——物质的密度， ； m ——物质的质量，g； V ——物质的体积， 。 根据密度的大小不同，材料可分为轻金属和重金属两大类。密度小于 的金属称为轻金属，如铝、镁、钛及它们的合金； 密度大于 的金属称为重金属，如铁、铅、钨等。 二、熔点 熔点是指金属从固态向液态转变时的温度，是金属和合金冶炼、铸造、焊接过程中的重要工艺参数。纯金属都有固定的熔点。 根据熔点的不同，金属一般可分为难熔金属和易熔金属。 将熔点高的金属（如钨、钼、钒等）称为难熔金属，多用来制造耐高温零件，在火箭、导弹、燃气轮机和喷气飞机等方面应用广泛； 将熔点低的金属（如锡和铅等）称为易熔金属，多用于制造保险丝和防火安全阀零件等。 导热性是指材料传导热量的能力，通常用热导率 来衡量。热导率越大，导热性越好。 大多数金属材料都具有良好的导热性，其中，银、铜、铝的导热性最好。纯金属的导热性比合金好，合金的导热性比非金属好。 三、导热性 金属的导热性会影响焊接、锻造和热处理等工艺。导热性好的金属散热也好。在热加工和热处理时，必须考虑金属材料的导热性，防止材料在加热或冷却过程中形成大的内应力，导致工件变形或开裂。 四、热膨胀性 热膨胀性是指金属材料随温度变化而膨胀、收缩的特性。 一般来说，金属受热时膨胀，体积增大；冷却时收缩，体积缩小。 热膨胀性的大小可用线膨胀系数 和体膨胀系数 表示，体膨胀系数 近似为线膨胀系数 的三倍。 膨胀系数越大，金属热胀冷缩的程度就越大。金属材料的热胀冷缩性质在机械制造的选材、加工、装配中非常重要。 五、导电性 导电性是指金属材料传导电流的能力，通常用电导率来衡量。 电导率越大，金属材料的导电性越好。所有金属材料都具有导电性，其中以银最好，铜、铝次之。纯金属的导电性比合金好。 工业上，常用导电性好的金属（纯铜和纯铝）制造导电零件和电线，用导电性差的金属或合金（如钨、钼、铁、铬等）制造加热炉的电阻丝和仪表零件等。 六、磁性 磁性是指金属材料能导磁的性能。金属材料可分为铁磁性材料、顺磁性材料和抗磁性材料三类。 其中，铁磁性材料在外磁场中能强烈地被磁化，如铁、钴等； 顺磁性材料在外磁场中只能微弱地被磁化，如锰、铬等； 抗磁性材料能抗拒或削弱外磁场对材料本身的磁化作用，如铜、锌等。 铁磁性材料可用于制造变压器、电动机和测量仪表等； 温度升高到一定数值时，铁磁性材料的磁畴会被破坏，变为顺磁性材料，这个转变温度称为居里点。 抗磁性材料可用于制造要求避免电磁场干扰的零件，如航海罗盘等。 部分金属材料的物理性能及机械性能如表1-1所示。 表1-1 部分金属材料的物理性能及机械性能 任务二 金属材料的化学性能 相关知识 金属材料的化学性能是指金属材料在常温或高温下，抵抗外界介质侵蚀的能力，一般包括耐腐蚀性和抗氧化性。 一、耐腐蚀性 耐腐蚀性是指金属材料在常温下抵抗氧气、水蒸气及其他化学介质腐蚀的能力。 常见的钢铁生锈、铜生铜绿等就是腐蚀现象。碳钢、铸铁的耐腐蚀性较差，钛及其合金、不锈钢的耐腐蚀性好，铝合金和铜合金也有较好的耐腐蚀性。 金属的本性和介质都会影响金属腐蚀，例如金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀；如果金属中能导电的杂质不如该金属活泼，则容易形成原电池而使金属发生电化学腐蚀。 二、抗氧化性 抗氧化性是指金属材料在加