金属材料与热处理：金属材料的性能PPT教学课件.pptx

2金属材料的性能

2金属材料的性能知识目标◎了解金属材料的物理性能和化学性能。◎掌握表征金属力学性能的主要指标的符号、单位、物理意义与试验方法。◎了解金属的工艺性能。

技能目标◎掌握拉伸试验方法。◎掌握硬度试验和冲击韧性试验方法。2金属材料的性能

金属材料是现代机械制造业的基本材料，被广泛地应用于制造生产和生活用品中。金属材料的性能直接关系到金属制品和金属结构的质量、使用寿命及加工成本，是产品选材和拟订加工工艺方案的重要依据。金属材料的性能可分为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，包括物理性能（密度、熔点、导电性、导热性、热膨胀性等）、化学性能（耐蚀性、抗氧化性等）和力学性能（机械性能）。工艺性能是指金属材料在各种加工过程中所表现出来的性能，包括铸造性能、锻造性能、焊接性能和切削加工性能等。2金属材料的性能

2.1金属的使用性能2金属材料的性能

22.1金属的使用性能2.1.1金属的物理性能热性能电性能磁性密度熔点是材料的固有属性

1.电性能1）导电性导电性是金属传导电流的能力，金属导电性的优劣常用电阻率ρ表示，也常用电导率σ表示，电导率是电阻率的倒数。电阻率是单位长度、单位截面积的电阻值，其单位为Ω·m。电阻率越小，电导率越大，导电性能越好。金属材料的导电性随温度升高而降低。金属中银的导电性最好，铜与铝次之。通常金属的纯度越高，其导电性越好，合金的导电性比纯金属差，高分子材料和陶瓷一般是绝缘体。22.1金属的使用性能

根据电阻率或电导率数值的大小，可将材料分成超导体、导体、半导体和绝缘体等。其电阻率分布如下：超导体ρ为0；导体ρ为1×10-8~1×10-5Ω·m；半导体ρ为1×10-5~1×107Ω·m；绝缘体ρ为1×107~1×1022Ω·m。电阻率是选用导电材料和绝缘材料的主要依据。导电器材常选用导电性良好的材料制作，以减少损耗；而加热元件、电阻丝则选用导电性差的材料制作，以提高功率。22.1金属的使用性能

2）介电能力电介质在电场内，虽然没有电荷或电流的传输，但仍对电场表现出某些相应特性，可用材料的介电性能来描述。介电性能用介电常数K来表示，介电常数是电介质储存电荷的相对能力。介电常数与材料成分、温度和电场频率等因素有关。在强电场中，当电场强度超过某一临界值（称为介电强度）时，电介质就会丧失其绝缘性能，这种现象称为电击穿。电绝缘体必须是介电体，要具有高电阻率、高介电强度和较小的介电常数。22.1金属的使用性能

3）超导现象温度下降到某一值时，导体的电阻会突然消失，这种现象叫作超导现象。电阻突然变为零时的温度称为临界温度。具有超导性的物质称为超导体。超导体在超导状态下电阻为零，可输送大电流而不发热、不损耗，具有高载流能力，并可长时间无损耗地储存大量的电能，产生极强的磁场。目前发现的具有超导性的金属元素有钛、钒、锆、铌、钼、钽、钨、铼等，非过渡族元素有铋、铝、锡等。但由于实现超导的温度太低，获得低温所消耗的电能远远超过超导所节省的电能，因而超导技术的推广受到限制。22.1金属的使用性能

2.热性能1）导热性导热性是材料受热作用而反映出来的性能，用热导率λ表示。热导率的含义是在单位温度梯度下，单位时间内从单位垂直断面通过的热量，单位为W/(m·℃)或W/（m·K）。热导率越大，导热性越好。一般纯金属具有良好的导热性，合金的成分越复杂，其导热性越差。22.1金属的使用性能

导热性是传热设备和元件应考虑的主要性能，如散热器等传热元件应采用导热性好的材料制造；保温器材应采用导热性差的材料制造。金属的热加工工艺与导热性有密切关系，在热处理、铸造、锻造、焊接过程中，若材料的导热性差，则会使工件内外产生大的温差而出现较大的内应力，导致工件变形或开裂。22.1金属的使用性能

常用金属的热导率如表2-1所示。22.1金属的使用性能

2）热膨胀性金属随温度的升高而出现体积增大的现象称为热膨胀性，用线膨胀系数α或体膨胀系数β来表示。线膨胀系数α是温度上升1℃时单位长度的伸长量，单位为1/℃。线膨胀系数不是一个固定不变的数值，它随温度的升高而增大。体膨胀系数约为线膨胀系数的3倍。由热膨胀系数大的材料制造的零部件或结构，在温度变化时，尺寸和形状变化较大。装配、热加工和热处理时应考虑材料热膨胀的影响。异种材料组成的复合结构还要考虑热膨胀系数的匹配问题。22.1金属的使用性能

3.磁性金属材料在磁场中被磁化并能吸引铁、钴、镍等物质的性能称为磁性。金属材料中只有三种金属（铁、钴、镍）及其合金具有显著的磁性。磁性只存在于具有一定温度的金属材料内，在高于一定温度时，其磁性就会消失，如铁在770℃以上就没有磁性，这一温度称为居里点。22.1金属的使用性能

4.密度密度是指在一定温度下单位体积金属的质量，用ρ