《机械常识与维修基础（第二版）》 课件 模块五 金属材料.pptx

;;学习目标

掌握金属材料的物理性能、化学性能和力学性能的概念及其表示符号。;?相关知识

一、金属的物理性能

金属材料的物理性能有密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性等。

1．密度

密度是物体单位体积内所具有的质量，用符号ρ表示，单位是kg/m3。

工程上常将密度小于5×103kg/m3的金属称为轻金属，密度大于5×103kg/m3的金属称为重金属。金属的密度通常作为选材的依据。如图所示发动机活塞，其用密度较小的铝合金制造是为了减小惯性。;388;2．熔点

金属材料在缓慢加热的条件下，由固态开始熔化为液态时的温度，称为该金属的熔点，单位为摄氏度（℃）。工业上常用的金属中，锡的熔点最低，为231.9℃；钨的熔点最高，为3410℃。

掌握各种金属材料和合金的熔点，对于铸造、焊接以及制备合金等方面都很重要。如图所示为发动机气门，是用熔点高的金属材料制成的。;3．导热性

导热性是指金属材料传导热量的能力。一般用导热系数来表示金属材料导热性能的优劣，导热系数又称热导率。金属的导热性越差，其加热或冷却时，部件表面和内部的温度差就越大，由此产生的内应力就越大，就越容易发生裂纹。一般来说，导电性好的材料，其导热性也好。银的导热性最好，其次是铜和铝。汽车上的散热器常用导热性好的铜和铝来制造，如图所示。;4．导电性

金属材料传导电流的能力称为导电性。衡量金属材料导电能力的指标是电导率，电导率越大，其导电性能就越好。导电性以银最好，其次是铜和铝。汽车上广泛采用纯铜作为导体，如汽车起动机线束。;5．热膨胀性

金属材料在加热时体积增大的性能称为热膨胀性。一般用线膨胀系数来表示金属材料热膨胀性的大小，单位为1/℃。在生产实践中，必须考虑金属材料热膨胀性所产生的影响。如图所示为转子式发动机，其转子与定子之间要留有足够的间隙，以防止机组启动加热时，因其热膨胀性的差异，发生转子与定子磨损事故。;6．磁性

金属材料能导磁的性能称为磁性。根据这种性能的不同，通常将金属材料分为铁磁材料、顺磁材料和逆磁材料三种。铁磁材料有铁、钴、镍等，它们在外磁场中能???烈被磁化。;二、金属的化学性能

金属材料的化学性能是指在室温或高温条件下抵抗各种化学作用的能力，主要包括耐腐蚀性和抗氧化性。

1．耐腐蚀性

耐腐蚀性是指金属材料抵抗酸碱化学物质侵蚀的能力。工作在酸、碱、油、水等环境下的零件在选材时要选用耐腐蚀性好的材料。

2．抗氧化性

高温下金属材料不易被氧化的性能称为抗氧化性。金属零件被氧化会失去正常工作能力，因此，工作在高温环境下的零件在选材时要充分考虑材料的抗氧化性，如汽车发动机排气门。;三、金属的力学性能

机械零件或工具在使用过程中往往会受到各种形式外力的作用，这就要求金属材料必须具有一种承受机械载荷而不超过许可变形或不被破坏的能力，这种能力称为材料的力学性能。

金属表现出来的强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等特征就是用来衡量金属材料在外力作用下所表现出的力学性能指标。;1．强度

（1）定义

材料在静载荷作用下，抵抗永久变形（塑性变形）或断裂的能力称为强度。由于材料承受外力的方式不同，其变形存在多种形式，因此材料的强度又分为抗拉强度、抗压强度、抗扭强度、抗弯强度、抗剪强度等。

（2）强度指标

材料受外力作用后，导致其内部之间的相互作用力称为内力，其大小和外力相等，方向相反。单位面积上的内力称为应力。材料强度的大小用应力表示。;2．塑性

（1）定义

塑性是指材料在受到外力作用时，产生永久变形而不发生断裂的能力。

在外力作用下产生较显著变形而不被破坏的材料，称为塑性材料。在外力作用下发生微小变形即被破坏的材料，称为脆性材料。如图所示，在切削钢件（塑性材料）时，形成的切屑产生了明显的塑性变形，切屑呈带状并发生卷曲；在切削铸铁件（脆性材料）时，切屑呈完全崩碎状态，分离的金属没有产生塑性变形就碎裂了。;398;（2）塑性指标

塑性指标是通过拉伸试验获得的，用断后伸长率A和断面收缩率Z来表示。断后伸长率是指试样拉断后，标距的伸长量与原始标距之比的百分率。断面收缩率是指试样拉断后，缩颈处横截面面积最大缩减量与原始横截面面积之比的百分率。

A、Z的数值越大，说明材料在破坏前受外力作用所产生的永久性变形越大，表示材料的塑性越好。材料具有塑性才能进行变形加工，塑性好的材料受力时要先发生塑性变形，然后才会断裂，所以制成的零件在使用时也较安全。;3．硬度

（1）定义

材料表层抵抗局部变形特别是塑性变形、压痕或划痕的能力称为硬度，它是衡量材料软硬程度的指标。

机床刀具可以将工件表面的金属切削下来，说明刀具的硬度比其所加工工件的硬度要高。;（2）硬度的测试方法及指标

硬度是在专用的硬度试验机上测得的，如图所示。常用的硬度试验法有布氏硬度试验法、洛氏硬度试验法