金属材料性能与加工技术手册.doc

金属材料功能与加工技术手册

TOC\o1-2\h\u1896第一章金属材料基础知识 1

84451.1金属材料的分类 1

281611.2金属材料的结构与功能 2

1438第二章金属材料的力学功能 2

79312.1强度与硬度 2

239912.2塑性与韧性 2

16057第三章金属材料的物理功能 2

192023.1密度与熔点 3

172523.2导电性与导热性 3

16633第四章金属材料的化学功能 3

63354.1耐腐蚀性 3

209454.2抗氧化性 3

3997第五章金属材料的加工工艺 4

237155.1铸造工艺 4

240645.2锻造工艺 4

28046第六章金属材料的切削加工 4

238456.1车削加工 4

266346.2铣削加工 5

23824第七章金属材料的热处理 5

53267.1退火与正火 5

249147.2淬火与回火 5

14328第八章金属材料的表面处理 5

310068.1电镀与化学镀 5

146778.2喷涂与涂装 6

第一章金属材料基础知识

1.1金属材料的分类

金属材料的种类繁多，按照不同的标准可以进行多种分类。从化学成分上看，金属材料可以分为黑色金属和有色金属两大类。黑色金属主要包括铁、铬、锰以及它们的合金，如钢、生铁等。有色金属则是指除黑色金属以外的其他金属，如铜、铝、锌、镁、钛等。根据用途的不同，金属材料还可以分为结构材料和功能材料。结构材料主要用于承受载荷、传递力和能量，如建筑结构中的钢材、机械制造中的铸铁等。功能材料则主要用于实现某种特殊的物理、化学或生物学功能，如磁性材料、超导材料、生物医用材料等。

1.2金属材料的结构与功能

金属材料的功能与其结构密切相关。金属的晶体结构决定了其许多物理和化学性质。常见的金属晶体结构有体心立方结构、面心立方结构和密排六方结构。不同的晶体结构具有不同的原子排列方式和原子间结合力，从而导致了金属材料在强度、硬度、塑性、韧性等方面的差异。例如，面心立方结构的金属通常具有较好的塑性和韧性，而体心立方结构的金属则在强度和硬度方面表现较为突出。金属材料的微观组织也会对其功能产生重要影响。通过热处理、加工变形等手段，可以改变金属材料的微观组织，从而达到改善其功能的目的。

第二章金属材料的力学功能

2.1强度与硬度

强度和硬度是金属材料重要的力学功能指标。强度是指金属材料抵抗外力作用而不发生破坏的能力，通常用屈服强度和抗拉强度来表示。屈服强度是指金属材料开始产生塑性变形时的应力值，抗拉强度则是指金属材料在拉断前所能承受的最大应力值。硬度是指金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。常用的硬度测试方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。不同的硬度测试方法适用于不同类型的金属材料和工件。强度和硬度之间存在一定的关系，一般来说，材料的硬度越高，其强度也越高，但这种关系并不是绝对的，还受到材料的组织结构等因素的影响。

2.2塑性与韧性

塑性和韧性是金属材料的另外两个重要力学功能指标。塑性是指金属材料在断裂前发生不可逆塑性变形的能力，通常用伸长率和断面收缩率来表示。伸长率是指试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比；断面收缩率是指试样拉断后，缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。韧性是指金属材料在断裂前吸收能量的能力，通常用冲击韧性和断裂韧性来表示。冲击韧性是指材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力，断裂韧性则是指材料抵抗裂纹扩展的能力。塑性和韧性对于金属材料的加工和使用具有重要意义，良好的塑性和韧性可以使金属材料在加工过程中易于变形，同时在使用过程中能够承受一定的冲击和振动载荷。

第三章金属材料的物理功能

3.1密度与熔点

金属材料的密度和熔点是其重要的物理功能参数。密度是指物质单位体积的质量，不同的金属材料具有不同的密度。例如，铝的密度相对较小，约为2.7g/cm3，而铁的密度则较大，约为7.8g/cm3。密度的大小对于金属材料的应用具有重要影响，例如在航空航天领域，为了减轻飞行器的重量，通常会选用密度较小的金属材料。熔点是指金属材料由固态转变为液态时的温度，不同的金属材料具有不同的熔点。例如，钨的熔点非常高，约为3410℃，而汞的熔点则非常低，为38.87℃。熔点的高低决定了金属材料的加工和使用温度范围，对于高温环境下使用的金属材料，需要具有较高的熔点。

3.2导电性与导热性

导电性和导热性是金属材料的另两个重要物理功能。金属材料具有良好的导电性和导热性，这是由于金属原子中的自由电子在电场作用下能够自由移动，从而形成电流