金属材料基本知识

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1、《金属材料》在线培训教程目录第一章：金属材料的性能1第一节：金属材料的力学性能2一、强度指标2二、刚度指标3三、塑性指标3四、硬度指标4五、韧性指标5第二节：金属材料的物理和化学性能6一、金属材料的物理性能6二、金属材料的化学性能7第三节：金属的工艺性能7一、铸造性能7二、锻造性能8三、焊接性能8四、切削加工性能8第二章常用金属材料8第一节碳钢8一、常存元素对钢性能的影响8二、碳钢的分类9三、碳素钢的牌号、主要性能及用途10第二节合金钢12一、合金钢分类12二、合金钢的牌号、主要性能及用途131、合金结构钢：132、合

2、金工具钢：153、特殊性能钢：18第三节铸铁23一、灰铸铁24二、可锻铸铁24三、球墨铸铁25四、蠕墨铸铁25第四节有色金属及其合金26一、铝及其合金26二、铜及其合金28三、钛及其合金30四、镁及其合金31第一章：金属材料的性能金属材料的性能，是指用来表征材料在给定外界条件下的行为参量。当外界条件发生变化时，同一种材料的某些性能也会随之变化。通常所指的金属材料的性能包括以下两个方面：33《金属材料》在线培训教程1、使用性能：即为了保证零件、工程构件或工具等的正常工作，材料所应具备的性能，它包括力学性能、物理性能、化学

3、性能等。金属材料的使用性能决定了其应用范围、安全可靠性和使用寿命等。2、工艺性能：是指反映金属材料在被制造成各种零件、构件或工具的过程中，材料适应各种冷、热加工的性能。主要包括铸造性能、压力加工性能、焊接性能、切削加工性能以及热处理性能等。第一节：金属材料的力学性能定义：金属材料的力学性能是指金属材料在加工和使用过程中受不同形式的外力作用时所表现出来的一些性能（如强度、刚度、韧性、硬度、耐磨性等），这种性能称为材料的力学性能。当外力达到或超过某一限度时，材料就会发生变形，甚至断裂等。材料的力学性能，不仅是设计零件、选择

4、材料的重要依据，而且也是验收、鉴定材料性能的重要依据之一。对冶金产品的生产来说，金属材料的力学性能还是改进工艺、控制产品质量的重要参数之一。零件的受力情况可分为静载荷和动载荷两类。静载荷是指逐渐而缓慢地作用在工件上的力（如机床床头箱对床身的压力、钢索的拉力、梁的弯矩、轴的扭矩和剪切力等）。动载荷是指较快速或瞬时作用在工件上的力，与静载荷相反，其包括冲击载荷和交变载荷等，如空气锤锤杆所受的冲击力。内力：无论何种固体材料，其内部原子之间都存在相互平衡的原子结合力的相互作用。当工件材料受外力作用时，原来的平衡状态受到破坏，材

5、料中任何一个小单元与其邻近的各小单元之间就诱发了新的力，称为内力。应力：在单位面积上的内力，称为应力，以σ表示。变形：材料在外力作用下引起形状和尺寸的改变，称为变形。它包括弹性变形（卸载后可恢复原来的形状和尺寸）和塑性变形（卸载后不能完全恢复原来的形状和尺寸）。当载荷性质、环境温度与介质等外界因素改变时，对材料力学性能的要求也不同。金属材料的力学性能主要有强度、刚度、硬度、塑性和韧性等，一、强度指标强度：是指金属抵抗永久变形和断裂的能力。包括弹性极限、屈服点、抗拉强度和疲劳强度。屈服点：在拉伸试验中，试样表现为当外力达

6、到Fs时在拉伸曲线上出现一个小平台，此平台表明不增加载荷而试棒仍继续变形，好像材料已经失去抵抗外力的能力而屈服了，我们就称试棒屈服时的应力为材料的屈服点，以σs表示，单位为MPa。计算公式为：很多金属材料，如大多数合金钢、铜合金以及铝合金的拉伸曲线不出现平台，脆性材料如普通铸铁、镁合金等，甚至断裂之前也不发生塑性变形，33《金属材料》在线培训教程因此工程上规定试棒发生某一微量塑性变形（0.2%）时的应力作为该材料的屈服点，称为屈服强度或规定微量塑性伸长应力，并以σ0.2表示。当严格要求时，也可规定为0.1%、0.05%

7、的变形量，并以符号σ0.1、σ0.05表示。抗拉强度：材料断裂前所承受的最大应力，以σb表示，单位为MPa。代表金属材料抵抗大量塑性变形的能力。计算公式为：强度是表征金属材料抵抗过量塑性变形或断裂的物理性能。σs/σb的比值称为屈强比，是一个有意义的指标。比值越大，越能发挥材料的潜力，减小结构的自身重量。但为了使用安全，比值不宜过大，适合在0.65～0.75之间。疲劳：在交变应力的作用下，虽然零件所承受的应力低于材料的屈服点，但经过较长时间的工作而产生裂纹或突然断裂的过程称为金属的疲劳。疲劳强度：把试样承受无限次应力循

8、环或达到规定的循环次数才断裂的最大应力，作为材料的疲劳强度。金属材料的疲劳破坏过程，首先是在其薄弱部位，如在有应力集中或缺陷（如划伤、夹杂、显微裂纹等）处产生细小裂纹，即疲劳源，一般出现在零件的表面上，形成疲劳扩展区，当该区域达到某一临界尺寸时，零件就在甚至低于弹性极限的应力下突然脆断。实际上，金属材料不可能作无限次交变载荷试验。