教学PPT金属的性能.ppt

第1章 金属的性能 1.1 金属的物理性能和化学性能 1.2 金属的力学性能 1.3 金属的工艺性能 1.1 金属的物理性能和化学性能 1.1.1 金属的物理性能 1.1.2 金属的化学性能 1.1.1 金属的物理性能 1. 密度 某种物质单位体积的质量称为该物质的密度。金属的密度即是单位体积金属的质量。密度的表达式如下： (1.1) 式中 ——物质的密度(kg／m3)； ——物质的质量(kg)； ——物质的体积(m3)。 1.1.1 金属的物理性能 密度是金属材料的特性之一。不同金属材料的密度是不同的。在体积相同的情况下，金属材料的密度越大，其质量(重量)也就越大。金属材料的密度，直接关系到由它所制成设备的自重和效能。 一般将密度小于5×lO3kg／m3的金属称为轻金属，密度大于5×lO3kg／m3的金属称为重金属。 利用密度公式可以计算大型零件的质量，测量金属的密度可以鉴别金属和确定某些金属铸件的致密程度。 1.1.1 金属的物理性能 2. 熔点 金属和合金从固态向液态转变时的温度称为熔点。金属都有固定的熔点。 合金的熔点决定于它的成分，例如钢和生铁虽然都是铁和碳的合金，但由于含碳量不同，熔点也不同。熔点对于金属和合金的冶炼、铸造、焊接是重要的工艺参数。 熔点高的金属称为难熔金属(如钨、钼、钒等)，可以用来制造耐高温零件，如在火箭、导弹、燃气轮机和喷气飞机等方面得到广泛应用。熔点低的金属称为易熔金属(如锡、铅等)，可以用来制造印刷铅字(铅与锑的合金)、保险丝(铅、锡、铋、镉的合金)和防火安全阀等零件。 1.1.1 金属的物理性能 3. 导热性 金属材料传导热量的性能称为导热性。 导热性的大小通常用热导率来衡量。热导率的符号是λ，单位是W/(m·K)。热导率越大，金属的导热性越好。金属的导热能力以银为最好，铜、铝次之。合金的导热性比纯金属差。 1.1.1 金属的物理性能 4. 导电性 金属材料传导电流的性能称为导电性。 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·cm，电阻率越小，金属导电性越好。金属导电性以银为最好，铜、铝次之。合金的导电性比纯金属差。 导电性好的金属如纯铜、纯铝，适于做导电材料，导电性差的金属如康铜和铁铬铝合金适于做电热元件。 1.1.1 金属的物理性能 5. 热膨胀性 金属材料随着温度变化而膨胀、收缩的特性称为热膨胀性。一般来说，金属受热时膨胀而体积增大，冷却时收缩而体积缩小。 热膨胀性的大小用线胀系数αl和体胀系数αV来表示。线胀系数计算公式如下： （1.2） 式中 ——线胀系数(1／K或1／℃)； ——膨胀前长度(m)； ——膨胀后长度(m)； ——温度变化量 (K或℃)。 1.1.1 金属的物理性能 6.磁性 金属材料在磁场中受到磁化的性能称为磁性。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)、抗磁性材料(如铜、锌等) 三类。铁磁性材料在外磁场中能强烈地被磁化；顺磁性材料在外磁场中，只能微弱地被磁化；抗磁性材料能抗拒或削弱外磁场对材料本身的磁化作用。工程上实用的强磁性材料是铁磁性材料。 铁磁性材料当温度升高到一定数值时，磁畴被破坏，变为顺磁体，这个转变温度称为居里点。如铁的居里点是770℃。 1.1.2 金属的化学性能 1. 耐腐蚀性 金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其它化学介质腐蚀破坏作用的能力，称为耐腐蚀性。 腐蚀作用对金属材料的危害很大。它不仅使金属材料本身受到损伤，严重时还会使金属构件遭到破坏，引起重大的伤亡事故。这种现象在制药、化肥、制酸、制碱等化工部门更应引起足够的重视。因此，提高金属材料的耐腐蚀性能，对于节约金属、延长金属材料的使用寿命，具有现实的经济意义。 1.1.2 金属的化学性能 2. 抗氧化性 金属材料在加热时抵抗氧化作用的能力，称为抗氧化性。金属材料的氧化随温度升高而加速，例如钢材在铸造、锻造、热处理、焊接等热加工作业时，氧化比较严重。这不仅造成材料过量的损耗，也可形成各种缺陷。为此，常在工件的周围造成一种保护气氛，避免金属材料的氧化。 1.1.2 金属的化学性能 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。金属材料在高温下的化学稳定性称为热稳定性。在高温条件下工作的设备(如锅炉、加热设备、汽轮机、喷气发动机等)上的部件需要选择热稳定性好的材料来制造。 图1-1 载荷的作用形式 1.2 金属的力学性能 在机械设备及工具