金属材料性能知识大汇总(超全)
金属材料性能知识大汇总
1、关于拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线的问题
低碳钢的应力－应变曲线
a、拉伸过程的变形：弹性变形，屈服变形，加工硬化（均匀塑性变形），不均匀集中塑性变形。
b、相关公式：工程应力σ=F/A0；工程应变ε=ΔL/L0；比例极限σP；弹性极限σ
ε；屈服点σS；抗拉强度σb；断裂强度σk。
真应变e=ln(L/L0)=ln(1+ε) ；真应力s=σ(1+ε)= σ*eε指数e为真应变。
c、相关理论：真应变总是小于工程应变，且变形量越大，二者差距越大；真应力大于工程应力。弹性变形阶段，真应力—真应变曲线和应力—应变曲线基本吻合；塑性变形阶段两者出线显著差异。
2、关于弹性变形的问题
a、相关概念
弹性：表征材料弹性变形的能力
刚度：表征材料弹性变形的抗力
弹性模量：反映弹性变形应力和应变关系的常数，E=σ/ε；工程上也称刚度，表征材料对弹性变形的抗力。
弹性比功：称弹性比能或应变比能，是材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力，评价材料弹性的好坏。
包申格效应：金属材料经预先加载产生少量塑性变形，再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。
滞弹性：（弹性后效）是指材料在快速加载或卸载后，随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。
弹性滞后环：非理想弹性的情况下，由于应力和应变不同步，使加载线与卸载线不重合而形成一封闭回线。
金属材料在交变载荷作用下吸收不可逆变形功的能力，称为金属的循环韧性，也叫内耗
b、相关理论：
弹性变形都是可逆的。
理想弹性变形具有单值性、可逆性，瞬时性。但由于实际金属为多晶体并存在各种缺陷，弹性变形时，并不是完整的。
弹性变形本质是构成材料的原子或离子或分子自平衡位置产生可逆变形的反映
单晶体和多晶体金属的弹性模量，主要取决于金属原子本性和晶体类型。
包申格效应；滞弹性；伪弹性；粘弹性。
包申格效应消除方法：预先大塑性变形，回复或再结晶温度下退火。循环韧性表示材料的消震能力。
3、关于塑形变形的问题
a、相关概念
滑移：滑移系越多，塑性越好；滑移系不是唯一因素（晶格阻力等因素）；滑移面——受温度、成分和变形的影响；滑移方向——比较稳定
孪生：fcc、bcc、hcp都能以孪生产生塑性变形；一般在低温、高速条件下发生；变形量小，调整滑移面的方向
屈服现象：退火、正火、调质的中、低碳钢和低合金钢比较常见，分为不连续屈服和连续屈服；
屈服点：材料在拉伸屈服时对应的应力值，σs；
上屈服点：试样发生屈服而力首次下降前的最大应力值，σsu；
下屈服点：试样屈服阶段中最小应力，σsl；
屈服平台（屈服齿）：屈服伸长对应的水平线段或者曲折线段；
吕德斯带：不均匀变形；对于冲压件，不容许出现，防止产生褶皱。
屈服强度：表征材料对微量塑性变形的抗力
连续屈服曲线的屈服强度：用规定微量塑性伸长应力表征材料对微量塑性变形的抗力
（1）规定非比例伸长应力σp：
（2）规定残余伸长应力σr：试样卸除拉伸力后，其标距部分的残余伸长达到规定的原始标距百分比时的应力；残余伸长的百分比为0.2%时，记为σr0.2
（3）规定总伸长应力σt：试样标距部分的总伸长（弹性伸长加塑性伸长）达到规定的原始标距百分比时的应力。
晶格阻力（派纳力）；位错交互作用阻力
Hollomon公式： S=Ke n，S为真应力，e为真应变；n—硬化指数0.1~0.5，n=1,完全理想弹性体，n=0，没有硬化能力；K——硬化系数
缩颈：韧性金属材料在拉伸试验时变形集中于局部区域的特殊现象。
抗拉强度：韧性金属试样拉断过程中最大试验力所对应的应力。代表金属材料所能承受的最大拉伸应力，表征金属材料对最大均匀塑性变形的抗力。与应变硬化指数和应变硬化系数有关。等于最大拉应力比上原始横截面积。
塑性是指金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。
b、相关理论
常见的塑性变形方式：滑移，孪生，晶界的滑动，扩散性蠕变。
塑性变形的特点：各晶粒变形的不同时性和不均匀性（取向不同；各晶粒力学性能的差异）；各晶粒变形的相互协调性（金属是一个连续的整体，多系滑移；Von Mises 至少5个独立的滑移系）。
硬化指数的测定：①试验方法；②作图法lgS=lgK+nlge
硬化指数的影响因素：与层错能有关,层错能下降，硬化指数升高；对金属材料的冷热变形也十分敏感；与应变硬化速率并不相等。
缩颈的判据（失稳临界条件）拉伸失稳或缩颈的判据应为dF=0
两个塑性指标：断后伸长率δ=(L1-L0)/L O*100%；
断后收缩率：ψ=(A0-A1)/A0*100%
ψ>δ，形成为缩颈
ψ=δ或ψ<δ，不形成缩颈
4、关于金属的韧度断裂问题
a、相关概念
韧性：断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力
韧度：单位体积材料断裂前所吸收的功
韧性断裂：裂纹缓慢扩展过程中消耗能量；断裂最先发生在纤维区，然后快速扩展形成放射最后断裂形成剪切唇，放射区在裂纹快速扩展过程中形成，一般放射区汇聚方向指向裂纹源。
脆性断裂：基本不产生塑性变形，危害性大。低应力脆断，工作应力很低，一般低于屈服极限；脆断裂纹总是从内部的宏观缺陷处开始；温度降低，应变速度增加，脆断倾向增加。
穿晶断裂：裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂，断口明亮。
沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，都是脆性断裂，由晶界处的脆性第二相等造成，断口相对灰暗。穿晶断裂和沿晶断裂可混合发生。高温下，多由穿晶断裂转为沿晶韧性断裂。
沿晶断裂断口：断口冰糖状；若晶粒细小，断口呈晶粒状。
剪切断裂：材料在切应力作用下沿滑移面滑移分离而造成的断裂。（滑断、微孔
聚集型断裂）
解理断裂：材料在正应力作用下，由于原于间结合键的破坏引起的沿特定晶面发生的脆性穿晶断裂。
金属的强度就是指金属材料原子间结合力的大小，一般说金属熔点高，弹性模量大，热膨胀系数小则其原子间结合力大，断裂强度高。断裂的实质就是外力作用下材料沿某个原子面分开的过程。
格里菲思理论：从热力学观点看，凡是使能量减低的过程都将自发进行，凡使能量升高的过程必将停止，除非外界提供能量。Griffth指出，由于裂纹存在，系统弹性能降低，与因存在裂纹而增加的表面能平衡。如弹性能降低足以满足表面能增加，裂纹就会失稳扩展，引起脆性破坏。
b、相关理论
断裂三种主要的失效形式：磨损、腐蚀、断裂
多数金属的断裂包括裂纹的形成和扩展两个阶段。
按断裂的性态：韧性断裂和脆性断裂；按裂纹扩展路径：穿晶断裂和沿晶断裂；按断裂机制：解理断裂和剪切断裂
韧性断裂和脆性断裂：根据材料断裂前产生的宏观塑性变形量的大小来确定。通常脆性断裂也会发生微量的塑性变形，一般规定断面收缩率小于5％则为脆性断裂。反之大于5％的为韧性断裂。
脆性断口平齐而光亮，与正应力垂直，断口常呈人字纹或放射花样。
解理断裂是沿特定的晶面发生的脆性穿晶断裂，通常总沿一定的晶面分离。
解理断裂总是脆性断裂，但脆性断裂不一定是解理断裂。
常见的裂纹形成理论：①位错塞积理论②位错反应理论
解理与准解理
共同点：穿晶断裂；有小解理刻面；台阶及河流花样
不同点：①准解理小刻面不是晶体学解理面②解理裂纹常源于晶界，准解理裂纹常源于晶内硬质点。准解理不是一种独立的断裂机理，而是解理断裂的变种。
格雷菲斯理论是根据热力学原理得出的断裂发生的必要条件，但并不意味着事实上一定断裂。裂纹自动扩展的充分条件是尖端应力等于或大于理论断裂强度。
5、关于硬度的问题
a、硬度概念
硬度是衡量金属材料软硬程度的一种性能指标。
b、硬度试验方法:
划痕法——表征金属切断强度
回跳法——表征金属弹性变形功
压入法——表征塑性变形抗力及应变硬化能力
布氏硬度
压头：淬火钢球（HBS），硬质合金球（HBW）
载荷：3000Kg 硬质合金，500Kg 软质材料
保载时间：10-15s 黑色金属，30s 有色金属
压痕相似原理
只用一种标准的载荷和钢球直径,不能同时适应硬的材料或者软的材料。为保证不同载荷和直径测量的硬度值之间可比，压痕必须满足几何相似。
布氏硬度表示方法：600HBW1/30/20
①度值，②符号HBW，③球直径，④试验力(1kgf=9.80665N)，⑤试验力保持时间
布氏硬度试验的优缺点：
优点：压头直径较大→压痕面积较大→硬度值可反映金属在较大范围内各组成相的平均性能，不受个别组成相及微小不均匀性的影响。
缺点：对不同材料需更换压头直径和改变试验力，压痕测量麻烦，自动检测受到限制；压痕较大时不宜在成品上试验
洛氏硬度
以测量压痕深度表示材料硬度值。
压头有两种：α＝120°的金刚石圆锥体，一定直径的淬火钢球。
洛氏硬度试验优缺点：
优点：操作简便、迅速，硬度可直接读出；压痕较小，可在工件上试验；用不同标尺可测定软硬不同和厚薄不一的试样。
缺点：压痕较小，代表性差；材料若有偏析及组织不均匀等缺陷，测试值重复性差，分散度大；用不同标尺测得的硬度值没有联系，不能直接比较。
维氏硬度
原理与布氏硬度试验相同，根据单位面积所承受的试验力计算硬度值。不同的是维氏硬度的压头是两个相对面夹角α为136°的金刚石四棱锥体。
努氏硬度
与维氏硬度的区别1）压头形状不同；2）硬度值不是试验力除以压痕表面积，而是除以压痕投影面积
肖氏硬度
一种动载荷试验法，原理是将一定质量的带有金刚石圆头或钢球的重锤，从一定高度落于金属试样表面，根据重锤回跳的高度来表征金属硬度值大小，也称回跳硬度。用HS表示。
里氏硬度
动载荷试验法，用规定质量的冲击体在弹力作用下以一定的速度冲击试样表面，用冲头的回弹速度表征金属的硬度值。用HL表示。
6、关于金属在冲击载荷下的力学性能
a、相关概念
冲击韧性：指材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力，常用标准试样的冲击吸收功AK表示。
冲击测量参数：测量冲击脆断后的冲击吸收功（AkU或AKV），冲击吸收功并不能真正反映材料的韧脆程度（冲击吸收功并非完全用于试样变形和破坏）
低温脆性:体心立方或某些密排六方晶体金属及合金，当试验温度低于某一温度tk或温度区间时，材料由韧性状态变为脆性状态，冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集变为穿晶解理，断口特征由纤维状变为结晶状。tk或温度区间称为韧脆转变温度，又称冷脆转变温度。
b、相关理论
韧脆的评价方法：材料的缺口冲击弯曲试验，材料的冲击韧性
韧脆的影响因素：温度（低温脆性）；应力状态（三向拉应力状态）；变形速度的影响（冲击脆断）
低温脆性的本质：低温脆性是材料屈服强度随温度降低急剧增加的结果。屈服强度σs的随温度降低而升高，而断裂强度σc随温度变化很小。
t>tk ,σc >σs ,先屈服再断裂；t 韧脆转变温度是金属材料的韧性指标，它反映了温度对韧脆性的影响。 影响韧脆转变温度的冶金因素： 晶体结构：体心立方金属及其合金存在低温脆性。普通中、低强度钢的基体是体心立方点阵的铁素体，故这类钢有明显的低温脆性。 化学成分：间隙溶质元素溶入铁素体基体中，偏聚于位错线附近，阻碍位错运动，致σs升高，钢的韧脆转变温度提高。 显微组织：晶粒大小，细化晶粒使材料韧性增加；减小亚晶和胞状结构尺寸也能提高韧性。 细化晶粒提高韧性的原因：晶界是裂纹扩展的阻力；晶界前塞积的位错数减少，有利于降低应力集中；晶界总面积增加，使晶界上杂质浓度减少，避免产生沿晶脆性断裂。 金相组织 7、关于金属疲劳的问题 a、金属疲劳现象 疲劳：金属机件在变动应力和应变长期作用下，由于积累损伤而引起的断裂现 象。 疲劳的破坏过程是材料内部薄弱区域的组织在变动应力作用下，逐渐发生变化和损伤累积、开裂，当裂纹扩展达到一定程度后发生突然断裂的过程，是一个从局部区域开始的损伤累积，最终引起整体破坏的过程。 循环应力的波形：正弦波、矩形波和三角波等。 表征应力循环特征的参量有： 最大循环应力σmax，最小循环应力σmin；平均应力:σm=(σmax+σmin)/2；应力幅或应力范围:σa=(σmax-σmin)/2；应力比:r=σmin/σmax 疲劳按应力状态分：弯曲疲劳、扭转疲劳、拉压疲劳、接触疲劳及复合疲劳； 疲劳按环境和接触情况分：大气疲劳、腐蚀疲劳、高温疲劳、热疲劳及接触疲劳等。 疲劳按应力高低和断裂寿命分：高周疲劳和低周疲劳。 b、金属疲劳特点 疲劳的特点：该破坏是一种潜藏的突发性破坏，在静载下显示韧性或脆性破坏的材料在疲劳破坏前均不会发生明显的塑性变形，呈脆性断裂。 疲劳对缺口、裂纹及组织等缺陷十分敏感，即对缺陷具有高度的选择性。因为缺口或裂纹会引起应力集中，加大对材料的损伤作用；组织缺陷(夹杂、疏松、白点、脱碳等)，将降低材料的局部强度，二者综合更加速疲劳破坏的起始与发展。 c、金属疲劳宏观断口 疲劳宏观断口的特征：疲劳断裂经历了裂纹萌生和扩展过程。由于应力水平较低，因此具有较明显的裂纹萌生和稳态扩展阶段，相应的断口上也显示出疲劳源、 疲劳裂纹扩展区与瞬时断裂区的特征。 疲劳源：是疲劳裂纹萌生的策源地。 位置：多出现在机件表面，常和缺口、裂纹、刀痕、蚀坑等缺陷相连。但若材料内部存在严重冶金缺陷(夹杂、缩孔、伯析、白点等)，也会因局部材料强度降低而在机件内部引发出疲劳源。 特点：因疲劳源区裂纹表面受反复挤压，摩擦次数多，疲劳源区比较光亮，而且因加工硬化，该区表面硬度会有所提高。 数量：机件疲劳破坏的疲劳源可以是一个，也可以是多个，它与机件的应力状态及过载程度有关。如单向弯曲疲劳仅产生一个源区，双向反复弯曲可出现两个疲劳源。过载程度愈高，名义应力越大，出现疲劳源的数目就越多。 产生顺序：若断口中同时存在几个疲劳源，可根据每个疲劳区大小、源区的光亮程度确定各疲劳源产生的先后，源区越光亮，相连的疲劳区越大，就越先产生；反之，产生的就晚。 疲劳区是疲劳裂纹亚稳扩展形成的区域。 宏观特征：断口较光滑并分布有贝纹线(或海滩花样)，有时还有裂纹扩展台阶。 断口光滑是疲劳源区的延续，其程度随裂纹向前扩展逐渐减弱，反映裂纹扩展快馒、挤压摩擦程度上的差异。 贝纹线——疲劳区的最典型特征：产生原因:一般认为是因载荷变动引起的，因为机器运转时常有启动、停歇、偶然过载等，均要在裂纹扩展前沿线留下弧状贝纹线痕迹。 形貌特点：疲劳区的每组贝纹线好像一簇以疲劳源为圆心的平行弧线，凹侧指向疲劳源，凸侧指向裂纹扩展方向。近疲劳源区贝纹线较细密，表明裂纹扩展较慢；远离疲劳源区贝纹线较稀疏、粗糙，表明此段裂纹扩展较快。 影响因素:贝纹区的总范围与过载程度及材料的性质有关。若机件名义应力较高或材料韧性较差，则疲劳区范围较小，贝纹线不明显；反之，低名义应力或高韧性材科，疲劳区范围较大，贝纹线粗且明显。贝纹线的形状则由裂纹前沿线各点的扩展速度、载荷类型、过载程度及应力集中等决定。 瞬断区是裂纹失稳扩展形成的区域。在疲劳亚临界扩展阶段，随应力循环增加，裂纹不断增长，当增加到临界尺寸ac时，裂纹尖端的应力场强度因子KI达到材料断裂韧性KIc(Kc)时。裂纹就失稳快速扩展，导致机件瞬时断裂。 瞬断区的断口比疲劳区粗糙，宏观特征如同静载，随材料性质而变。 脆性材料断口呈结晶状； 韧性材料断口，在心部平面应变区呈放射状或人字纹状，边缘平面应力区则有剪切唇区存在。 位置：瞬断区一般应在疲劳源对侧。但对旋转弯曲来说，低名义应力时，瞬断区位置逆旋转方向偏转一角度；高名义应力时，多个疲劳源同时从表面向内扩展，使瞬断区移向中心位置。 大小：瞬断区大小与机件承受名义应力及材料性质有关，高名义应力或低韧性材科，瞬断区大；反之。瞬断区则小。 d、疲劳曲线及基本疲劳力学性能 疲劳曲线：疲劳应力与疲劳寿命的关系曲线，即S－N曲线。 用途：它是确定疲劳极限、建立疲劳应力判据的基础。 有水平段（碳钢、合金结构钢、球铁等）：经过无限次应力循环也不发生疲劳断裂，将对应的应力称为疲劳极限，记为σ-1（对称循环） 无水平段（铝合金、不锈钢、高强度钢等）：只是随应力降低，循环周次不断增大。此时，根据材料的使用要求规定某一循环周次下不发生断裂的应力作为条件 疲劳极限。 疲劳曲线的测定——升降法测定疲劳极限 d、疲劳过程及机理 疲劳过程：裂纹萌生、亚稳扩展、失稳扩展三个过程。 疲劳寿命Nf＝萌生期N0＋亚稳扩展期Np 金属材料的疲劳过程也是裂纹萌生相扩展的过程。 裂纹萌生往往在材料薄弱区或高应力区，通过不均匀滑移、微裂纹形成及长大而完成。 疲劳微裂纹常由不均匀滑移和显微开裂引起。主要方式有：表面滑移带开裂；第二相、夹杂物与基体界面或夹杂物本身开裂；晶界或亚晶界处开裂。 e、如何提高疲劳强度 如何提高疲劳强度——滑移带开裂产生裂纹角度 从滑移开裂产生疲劳裂纹形成机理看，只要能提高材料滑移抗力（固溶强化、细晶强化等），均可阻止疲劳裂纹萌生，提高疲劳强度。 如何提高疲劳强度——相界面开裂产生裂纹角度 从第二相或夹杂物可引发疲劳裂纹的机理来看，只要能降低第二相或夹杂物脆性，提高相界面强度，控制第二相或夹杂物的数量、形态、大小和分布、使之“少、圆、小、匀”，均可抑制或延缓疲劳裂纹在第二相或夹杂物附近萌生，提高疲劳强度。 如何提高疲劳强度——晶界开裂产生裂纹 从晶界萌生裂纹来看，凡使晶界弱化和晶粒粗化的因素，如晶界有低熔点夹杂物 等有害元素和成分偏析、回火脆、晶界析氢及晶粒粗化等，均易产生晶界裂纹、降低疲劳强度；反之，凡使晶界强化、净化和细化晶粒的因素，均能抑制晶界裂纹形成，提高疲劳强度。 f、影响疲劳强度的主要因素 表面状态的影响：应力集中——机件表面缺口因应力集中往往是疲劳策源地，引起疲劳断裂，可用Kf与qf表征缺口应力集中对材料疲劳强度的影响。Kf与qf越大，材料的疲劳强度就降得越低。且这种影响随材料强度的增高，更加显著。 表面粗糙度——表面粗糙度越低，材料的疲劳极限越高；表面粗糙度越高，疲劳极限越低。材料强度越高，表面粗糙度对疲劳极限的影响越显著。 残余应力及表面强化的影响：残余压应力提高疲劳强度；残余拉应力降低疲劳强度。残余压应力的影响与外加应力的应力状态有关，不同应力状态，机件表面层的应力梯度不同。弯曲疲劳时,效果比扭转疲劳大；拉压疲劳时，影响较小。残余压应力显著提高有缺口机件的疲劳强度，残余应力可在缺口处集中，能有效地降低缺口根部的拉应力峰值。残余压应力的大小、深度、分布以及是否发生松弛都会影响疲劳强度。 表面强化的影响——表面强化可在机件表面产生残余压应力，同时提高强度和硬度。两方面的作用都会提高疲劳强度。（方法：喷丸、滚压、表面淬火、表面化学热处理）硬度由高到低的顺序：渗氮→渗碳→感应加热淬火；强化层深度由高到低顺序：表面淬火→渗碳→渗氮。 材料成分及组织的影响：疲劳强度是对材料组织结构敏感的力学性能。合金成分、显微组织、非金属夹杂物及冶金缺陷 g、低周疲劳 低周疲劳：金属在循环载荷作用下，疲劳寿命为102～105次的疲劳断裂。 循环硬化和循环软化现象与位错循环运动有关。 在一些退火软金属中，在恒应变幅的循环载荷下，由于位错往复运动和交互作用，产生了阻碍位错继续运动的阻力，从而产生循环硬化。 在冷加工后的金属中，充满位错缠结和障碍，这些障碍在循环加载中被破坏；或在一些沉淀强化不稳定的合金中。由于沉淀结构在循环加载中校破坏均可导致循环软化。 热疲劳：机件在由温度循环变化时产生的循环热应力及热应变作用下发生的疲劳。 热机械疲劳：温度循环和机械应力循环叠加所引起的疲劳。 产生热应力的两个条件：①温度变化②机械约束 冲击疲劳：冲击次数N>105次时，破坏后具有典型的疲劳断口，即为冲击疲劳。 金属材料性能知识大汇总 1、关于拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线的问题 低碳钢的应力－应变曲线 a、拉伸过程的变形：弹性变形，屈服变形，加工硬化（均匀塑性变形），不均匀集中塑性变形。 b、相关公式：工程应力σ=F/A0；工程应变ε=ΔL/L0；比例极限σP；弹性极限σ ε；屈服点σS；抗拉强度σb；断裂强度σk。 真应变e=ln(L/L0)=ln(1+ε) ；真应力s=σ(1+ε)= σ*eε指数e为真应变。 c、相关理论：真应变总是小于工程应变，且变形量越大，二者差距越大；真应力大于工程应力。弹性变形阶段，真应力—真应变曲线和应力—应变曲线基本吻合；塑性变形阶段两者出线显著差异。 2、关于弹性变形的问题 a、相关概念 弹性：表征材料弹性变形的能力 刚度：表征材料弹性变形的抗力 弹性模量：反映弹性变形应力和应变关系的常数，E=σ/ε；工程上也称刚度，表征材料对弹性变形的抗力。 弹性比功：称弹性比能或应变比能，是材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力，评价材料弹性的好坏。 包申格效应：金属材料经预先加载产生少量塑性变形，再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。 滞弹性：（弹性后效）是指材料在快速加载或卸载后，随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。 弹性滞后环：非理想弹性的情况下，由于应力和应变不同步，使加载线与卸载线不重合而形成一封闭回线。 金属材料在交变载荷作用下吸收不可逆变形功的能力，称为金属的循环韧性，也叫内耗 b、相关理论： 弹性变形都是可逆的。 理想弹性变形具有单值性、可逆性，瞬时性。但由于实际金属为多晶体并存在各种缺陷，弹性变形时，并不是完整的。 弹性变形本质是构成材料的原子或离子或分子自平衡位置产生可逆变形的反映 概述 金属材料就是指金属元素或以金属元素为主构成得具有金属特性得材料得统称.包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物与特种金属材料等.(注：金属氧化物（如氧化铝）不属于金属材料） 1、意义 人类文明得发展与社会得进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现得铜器时代、铁器时代,均以金属材料得应用为其时代得显著标志。现代,种类繁多得金属材料已成为人类社会发展得重要物质基础。 2、种类 金属材料通常分为黑色金属、有色金属与特种金属材料。 （１）黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90％以上得工业纯铁，含碳2％～4％得铸铁，含碳小于 2％得碳钢，以及各种用途得结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精密合金等。广义得黑色金属还包括铬、锰及其合金. (2)有色金属就是指除铁、铬、锰以外得所有金属及其合金,通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属与稀土金属等。有色合金得强度与硬度一般比纯金属高,并且电阻大、电阻温度系数小。 (3）特种金属材料包括不同用途得结构金属材料与功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得得非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等;还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。 3、性能 一般分为工艺性能与使用性能两类.所谓工艺性能就是指机械零件在加工制造过程中,金属材料在所定得冷、热加工条件下表现出来得性能。金属材料工艺性能得好坏，决定了它在制造过程中加工成形得适应能力。由于加工条件不同，要求得工艺性能也就不同,如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等. 所谓使用性能就是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来得性能，它包括力学性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能得好坏，决定了它得使用范围与使用寿命.在机械制造业中，一般机械零件都就是在常温、常压与非常强烈腐蚀性介质中使用得，且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷得作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏得性能，称为力学性能(过去也称为机械性能）.金属材料得力学性能就是零件得设计与选材时得主要依据。外加载荷性质不同（例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等），对金属材料要求得力学性能也将不同。常用得力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力与疲劳极限等。 金属材料特质 金属和金属材料复习教案 [考点梳理] 考点1 金属材料 1.金属材料包括纯金属（90多种）和合金（几千种）两类。 金属属于金属材料，但金属材料不一定是纯金属，也可能是合金。 2.金属制品是由金属材料制成的，铁、铜、铝及其合金是人类使用最多的金属材料。 考点2 金属材料的发展史 根据历史的学习，我们可以知道金属材料的发展过程。商朝，人们开始使用青铜器；春秋时期开始冶铁；战国时期开始炼钢；铜和铁一直是人类广泛应用的金属材料。在100多年前，又开始了铝的使用，因铝具有密度小和抗腐蚀等许多优良性能，铝的产量已超过了铜，位于第二位。 金属分类：重金属：如铜、锌、铅等 轻金属：如钠、镁、铝等； 黑色金属：通常指铁、锰、铬及它们的合金。Fe、Mn、Cr（铬） 有色金属：通常是指除黑色金属以外的其他金属。 考点3 金属的物理性质 1.共性：大多数金属都具有金属光泽，密度和硬度较大，熔沸点较高，具有良好的延展性和导电、导热性，在室温下除汞为液体，其余金属均为固体。 （1）常温下一般为固态（汞为液态），有金属光泽。 （2）大多数呈银白色（铜为紫红色，金为黄色） （3）有良好的导热性、导电性、延展性 2.一些金属的特性：铁、铝等大多数金属都呈银白色，铜呈紫红色，金呈黄色；常温下大多数金属都是固体，汞却是液体；各种金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等差异较大；银的导电性和导热性最好，锇的密度最大，锂的密度最小，钨的熔点最高，汞的熔点最低，铬的硬度最大。 （1）铝：地壳中含量最多的金属元素（2）钙：人体中含量最多的金属元素 （3）铁：目前世界年产量最多的金属（铁>铝>铜）（4）银：导电、导热性最好的金属（银>铜>金>铝）（5）铬：硬度最高的金属（6）钨：熔点最高的金属（7）汞：熔点最低的金属 （8）锇：密度最大的金属（9）锂：密度最小的金属 检测一：金属材料(包括和 ) 1、金属的物理性质 《金属材料基础知识》 第一部分金属材料及热处理基本知识 一，材料性能：通常所指的金属材料性能包括两个方面： 1，使用性能即为了保证机械零件、设备、结构件等能够正常工作，材料所应具备的性能，主要有力学性能（强度、硬度、刚度、塑性、韧性等），物理性能（密度、熔点、导热性、热膨胀性等）。使用性能决定了材料的应用范围，使用安全可靠性和寿命。 2，工艺性能即材料被制造成为零件、设备、结构件的过程中适应的各种冷、热加工的性能，如铸造、焊接、热处理、压力加工、切削加工等方面的性能。 工艺性能对制造成本、生产效率、产品质量有重要影响。 二，材料力学基本知识 金属材料在加工和使用过程中都要承受不同形式外力的作用，当达到或超过某一限度时，材料就会发生变形以至于断裂。材料在外力作用下所表现的一些性能称为材料的力学性能。 承压类特种设备材料的力学性能指标主要有强度、硬度、塑性、韧性等。这些指标可以通过力学性能试验测定。 1，强度金属的强度是指金属抵抗永久变形和断裂的能力。材料强度指标可以通过拉伸试验测出。抗拉强度σb和屈服强度σs是评价材料强度性能的两个主要指标。一般金属材料构件都是在弹性状态下工作的。是不允许发生塑性变形，所以机械设计中一般采用屈服强度σs作为强度指标，并加安全系数。2，塑性材料在载荷作用下断裂前发生不可逆永久变形的能力。评定材料塑性的指标通常用伸长率和断面收缩率。 伸长率δ=[（L1—L0）/L0]100% L0---试件原来的长度L1---试件拉断后的长度 断面收缩率φ=[（A1—A0）/A0]100% A0----试件原来的截面积A1---试件拉断后颈缩处的截面积 断面收缩率不受试件标距长度的影响，因此能够更可靠的反映材料的塑性。 对必须承受 强烈变形的材料，塑性优良的材料冷压成型的性能好。 3，硬度金属的硬度是材料抵抗局部塑性变形或表面损伤的能力。硬度与强度有一定的关系，一般情况下，硬度较高的材料其强度也较高，所以可以通过测试硬度来估算材料强度。另外，硬度较高的材料耐磨性也较好。 工程中常用的硬度测试方法有以下四种 （1）布氏硬度HB （2）洛氏硬度HRc（3）维氏硬度HV （4）里氏硬度HL 4，冲击韧性指材料在外加冲击载荷作用下断裂时消耗的能量大小的特性。 材料的冲击韧性通常是在摆锤式冲击试验机是测定的，摆锤冲断试样所作的功称为冲击吸收功。以Ak表示，Sn为断口处的截面积，则冲击韧性ak=Ak/Sn。 在承压类特种设备材料的冲击试验中应用较多。 三金属学与热处理的基本知识 1，金属的晶体结构--物质是由原子构成的。根据原子在物质内部的排列方式不同，可将物质分为晶体和非晶体两大类。凡内部原子呈现规则排列的物质称为晶体，凡内部原子呈现不规则排列的物质称为非晶体，所有固态金属都是晶体。 晶体内部原子的排列方式称为晶体结构。常见的晶体结构有： 概述 金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。（注：金属氧化物（如氧化铝）不属于金属材料） 1. 意义 人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。 2. 种类 金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。 （1）黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90%以上的工业纯铁，含碳2%- 4% 的铸铁，含碳小于2%的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。 （2）有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。 （3）特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有 通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。 3. 性能 一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。 所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它包括力学性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能的好坏，决定了它的使用范围与使用寿命。在机械制造业中，一般机械零件都是在常温、常压和非常强烈腐蚀性介质中使用的，且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷的作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为力学性能（过去也称为机械性能）。金属材料的力学性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载荷性质不同（例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等），对金属材料要求的力学性能也将不同。常用的力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。 金属材料特质 1. 疲劳 许多机械零件和工程构件，是承受交变载荷工作的。在交变载荷的作用下，虽然应力水平低于材料的屈服极限，但经过长时间的应力反复循环作用以后，也会发生突然脆性断 九年级化学 第八单元金属与金属材料（知识点) 第一课时金属材料 一．金属 １。金属材料 金属材料包括纯金属与它们得合金。 ①人类从石器时代进入青铜器时代，继而进入铁器时代，1０0多年前才开始 使用铝. ②铁、铝、铜与它们得合金就是人类使用最多得金属材料,世界上年产量最多 得金属就是铁，其次就是铝（铝得密度小，抗腐蚀性强，在当今社会被广泛使用) ２.金属得物理性质 金属具有很多共同得物理性质：常温下金属都就是固体（汞除外)，有金属光泽，大多数金属就是电与热得优良导体，有延展性,能够弯曲,密度大,熔点高。 ①金属除具有一些共同得物理性质外,还具有各自得特性，不同种金属得颜 色、硬度、熔点、导电性、导热性等物理性质差别较大。 ②铁、铝、银、铂、镁等金属呈银白色,铜却呈紫红色，金呈黄色. ③常温下，铁、铝、铜等大多数金属就是固体，但体温计中得汞(俗称水银) 却就是液体。 ３、金属之最 ①地壳中含量最高得金属元素就是铝(其次就是铁)。 ②人体中含量最高得金属元素就是钙。 ③目前世界上年产量最高得金属就是铁。 ④导电，导热性最好得金属就是银（较好得有铜、金、铝）. ⑤密度最大得金属锇（密度较大得金属有金、铅）。 ⑥密度最小得金属就是锂（密度较小得金属有铝、镁等)。 ⑦熔点最高得得金属就是钨，熔点最低得金属就是汞.为什么?（熔点较低得金 属就是锡） ⑧硬度最大得金属就是铬,（硬度较小得金属有铅Pｂ）。 4.影响物质用途得因素 讨论: ①为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铅制？——铅硬度小，铅有毒。 ②银得导电性比铜好,但电线一般用铜制而不用银制，原因就是银得价格昂贵, 资源稀少。 ③为什么灯泡里得灯丝用钨制而不用锡制？如果用锡得话，可能会出现什么情 况?(钨得熔点高,锡得熔点低，用锡做灯丝会熔化.） ④为什么有得铁制品如水龙头等要镀铬？如果镀金怎么样？(铬得硬度大，不 生锈,金虽然美观但价格高。） ⑤在制造保险丝时，则要选用熔点较低得金属。(为什么？） ⑥在制造硬币时，要选用光泽好、耐磨、耐腐蚀易加工得金属。(为什么？） 结论：物质得性质在很大程度上决定了物质得用途，但这不就是唯一得决定因素，在考虑物质得用途时，还需要考虑价格、资源、就是否美观、使用就是否便利以及废料就是否易于回收与对环境得影响等多种因素。 二、合金 金属和金属材料知识点梳理及经典练习(超详细)经典 一、金属和金属材料选择题 1．取一定量的Mg放入Cu(NO3)2和AgNO3的混合溶液中充分反应后过滤，得到固体和滤液。下列说法错误的是( ) A．固体中只有Ag时，滤液一定呈蓝色 B．固体中有Cu和Ag时,滤液一定呈无色 C．固体中一定有 Ag,滤液中可能有AgNO3 D．固体中可能有Cu,滤液中一定有Mg (NO3)2 【答案】B 【解析】镁比铜活泼，铜比银活泼。取一定量的Mg放入Cu(NO3)2和AgNO3的混合溶液中充分反应后过滤，得到固体和滤液。A、固体中只有Ag时，镁质量不足，没有与硝酸铜反应，滤液一定呈蓝色，硝酸铜溶液呈蓝色，故A正确；B、固体中有Cu和Ag时，滤液不一定呈无色，只有镁质量充足时，滤液一定呈无色，故B错误；C、固体中一定有 Ag，滤液中可能有AgNO3，如果镁质量比较少时，滤液中有AgNO3是完全有可能的，故C正 确；D、固体中可能有Cu，滤液中一定有Mg (NO3)2，这是由镁的质量决定的，故D正确。点睛∶物质发生化学反应后生成物的成分组成要成分考虑到反应物的质量以及是否过量，不足或恰好完全反应。 2．下列图像分别与选项中的操作相对应，其中合理的是（） A．向一定量的稀硫酸中加入锌粒 B．向氢氧化钠溶液中滴加稀盐酸 C．向一定量的CuSO4溶液中加NaOH溶液 D．加热一定质量的KClO3和MnO2混合物制O2 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 A、向一定量的稀硫酸中加入锌粒，氢气的质量应不断增大至一定值，反应速率不断变缓，选项A不正确； B、向氢氧化钠溶液中滴加稀盐酸，pH值应由大逐渐变小，选项B不正确； C、向一定量的CuSO4溶液中加NaOH溶液，沉淀质量不断增大至一定值，选项C正确； D、加热一定质量的KClO3和MnO2混合物制O2，反应完成后容器中有催化剂MnO2剩余，选项D不正确； 故选C。 3．化学趣味小组在学习了金属的化学性质后，对金属R的活动性进行探究发现：将金属R 放入稀盐酸中，观察到有气泡产生（该反应的化学方程式可表示为： R+2HCl2=RCl2+H2↑），将R放入ZnSO4溶液中无任何变化。下列化学方程式书写错误的是（） A．R+MgSO4=RSO4+Mg B．R+CuSO4=RSO4+Cu C．R+H2SO4=RSO4+H2↑D．2A1+3RSO4=Al2（SO4）3+3R 【答案】A 【解析】 将金属R放入稀盐酸中，观察到有气泡产生，说明R能与稀盐酸反应，即活动性R＞H；由R+2HCl2=RCl2+H2↑可知，R在化合物中显+2价；将R放入ZnSO4溶液中无任何变化，说明Zn的金属活动性比R强，即Zn＞R。A、由于金属活动性Mg＞Zn＞R，所以R不能与MgSO4反应，错误；B、由于金属活动性R＞H＞Cu，所以R能与CuSO4反应，化学方程式R+CuSO4=RSO4+Cu，正确；C、金属活动性R＞H， R能与H2SO4反应，化学方程式R+H2SO4=RSO4+H2↑，正确；D、由于金属活动性Al＞Zn＞R，所以Al能与RSO4反应，化学方程式2A1+3RSO4=Al2（SO4）3+3R，正确。故选A。 点睛：掌握金属活动性应用“反应则活泼、不能反应则不活泼”是正确解答此类题的关键。 4．下列物质中，可由金属和盐酸反应制得的是（） A．AgCl B．CuCl2C．FeCl3D．AlCl3 【答案】D 【解析】 第八单元金属和金属材料 考点1 金属材料 1.金属材料包括纯金属和合金两类。金属属于金属材料，但金属材料不一定是纯金属，也可能是合金。 2.金属制品是由金属材料制成的，铁、铜、铝及其合金是人类使用最多的金属材料。 考点2 金属材料的发展史 根据历史的学习，我们可以知道金属材料的发展过程。商朝，人们开始使用青铜器；春秋时期开始冶铁；战国时期开始炼钢；铜和铁一直是人类广泛应用的金属材料。在100多年前，又开始了铝的使用，因铝具有密度小和抗腐蚀等许多优良性能，铝的产量已超过了铜，位于第二位。 考点3 金属的物理性质 1.共性：大多数金属都具有金属光泽，密度和硬度较大，熔沸点较高，具有良好的延展性和导电、导热 性，在室温下除汞为液体，其余金属均为固体。 2.一些金属的特性：铁、铝等大多数金属都呈银白色，铜呈紫红色，金呈黄色；常温下大多数金属都是 固体，汞却是液体；各种金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等差异较大；银的导电性和导热性最好，锇的密度最大，锂的密度最小，钨的熔点最高，汞的熔点最低，铬的硬度最大。铁是目前世界年产量最高的金属，钙是人体含量最高的金属元素，铝是地壳中含量最高的金属元素。 考点4 物质的性质与物质的用途之间的关系 1.物质的性质决定物质的用途，而物质的用途又反映出物质的性质。 2.物质的性质很大程度上决定了物质的用途。但这不是唯一的决定因素， 在考虑物质的用途时，还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利，以及废料是否易于回收和对环紧的影响等多种因素。 考点5 合金 1.合金：在金属中加热熔合某些金属和非金属，形成具有金属特性的物质。 注意：（1）合金是金属与金属或金属与非金属的混合物。 （2）合金的很多性能与组成它们的纯金属不同，使合金更容易适于不同的用途。 （3）日常使用的金属材料，大多数为合金。 （4）金属在熔合了其它金属和非金属后，不仅组成上发生了变化，其内部组成结构也发生了改变，从而引起性质的变化。即：合金的强度、硬度、和抗腐蚀 性能一般比组成它们的纯金属更高，但是熔点会比组成它们的纯金属要低。 2.合金的形成条件：其中任一金属的熔点不能高于另一金属的沸点（当两种金属形成合金时）。 3.合金与组成它们的纯金属性质比较。 4.几种常见合金 （1）铁合金：主要包括生铁和钢，它们的区别是含碳量不同，生铁含碳量2%-4.3%，钢的含碳量为0.03% 金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。（注：金 属氧化物（如氧化铝）不属于金属材料） 1.意义 人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后 出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。 2.种类 金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。 （1）黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90%以上的工业纯铁，含碳2%～4%的铸铁，含碳小于 2%的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。 （2）有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬 度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。 （3）特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及 金属基复合材料等。 3.性能 一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制 造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工 艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、 切削加工性等。 所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它 包括力学性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能的好坏，决定了它 的使用范围与使用寿命。在机械制造业中，一般机械零件都是在常温、常压和 非常强烈腐蚀性介质中使用的，且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷 的作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为力学性能（过去也称为 机械性能）。金属材料的力学性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载 荷性质不同（例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等），对金属材料要求 的力学性能也将不同。常用的力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、 多次冲击抗力和疲劳极限等。 金属材料特质 金属材料基本知识 1、什么是变形？变形有几种形式？ 构件在外力作用下，发生尺寸和形状改变的现象。变形的基本形式：有弹性变形、永久变形（塑性变形）和断裂变形三种。构件在外力作用下发生变形，外力去除后能恢复原来形状和尺寸，材料的这一特性称为弹性。这种在外力去除后能消失的变形称为弹性变形。若外力去除后，只能部分的恢复原状，还残留一部分不能消失的变形，材料的这一特性称为塑性。外力去除后不能消失而永远残留的变形，称为塑性变形或残余变形，也称永久变形。工程上，一般要求构件在正常工作时，只能发生少量弹性变形，而不能出现永久变形。但对材料进行某种加工（如弯曲、压延、锻打）时，则希望它产生永久变形。 3、什么是强度？什么是刚度？什么是韧性？ 材料或构件承受外力时，抵抗塑性变形或破坏的能力称强度。钢材在较大外力作用下可能不被破坏，木材在较小外力作用下而可能会断裂，我们说钢材的强度比木材高。材料或构件承受外力时抵抗变形的能力称为刚度。刚度不仅与材料种类有关，还与构件的结构形式、尺寸等有关。比如管式空气预热器管箱与钢管省煤器组件相比，前者抗变形能力要比后者好，我们称前者的刚度强（好），后者的刚度弱（差）。刚度好的构件，在外力作用下的稳定性也好。材料抵抗冲击载荷的能力称为韧性或冲击韧性，即材料承受冲击载荷时迅速产生塑性变形的性能。锅炉承压部件所使用的材料应具有较好的韧性。 4、什么是塑性材料？什么是脆性材料？ 在外力作用下，虽然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。材料的塑性和韧性的重要性并不亚于强度。塑性和韧性差的材料，工艺性能往往很差，难以满足各种加工及安装的要求，运行中还可能发生突然的脆性破坏。这种破坏往往滑事故前兆，其危险性也就更大。脆性材料抵抗冲击载荷的能力更差。 5、什么是应力、应变和弹性模量？ 材料或构件在单位截面上所承受的垂直作用力称为应力。外力为拉力时，所产生的应力为拉应力；外力为压缩力时，产生的应力为压应力。在外力作用下，单位长度材料的伸长量或缩短量，称为应变量。在一定的应力范围（弹性形变）内，材料的应力与应变量成正比，它们的比例常数称为弹性模量或弹性系数。对于一定的材料，弹性模量是常数，弹性模量越大，在一定应力下，产生的弹性变形量越小。弹性模量随温度升高而降低。转动机械的轴与叶轮，要求在转动过程中产生较小的变形，就需要选用弹性模量较大的材料。 6、什么叫应力集中？ 应力集中：由于构件截面尺寸突然变化而引起应力局部增大的现象，称为应力集中。在等截面构件中，应力是均匀分布的。若构件上有孔、沟槽、凸肩、阶梯等，使截面尺寸发生突然变化时，在截面发生变化的部位，应力不再是均匀分布，在附近小范围内，应力将局部增大。应力集中的程度，可用应力集中系数来表示。应力集中系数的大小，只与构件形状和尺寸有关，与材料无关。工程上常用典型构件的应力集中系数，已通过试验确定。应力集中处的局部应力值，有时可能很大，会影响部件使用奉命，是部件损坏的重要原因之一。为防止和减小这种不利影响，应尽可能避免截面尺寸发生突然变化，构件的外形轮廓应平缓光滑，必要的孔、槽最好配置在低应力区。另外，金属材料内部或焊缝有气孔、夹渣、裂纹以及“焊不透”、“咬边”等缺陷，也会引起应力集中。 7、什么是强度极限（抗拉强度）与屈服极限？ 强度极限与屈服极限是通过试验确定的。在拉伸试验过程中，应力达到某一数值后，虽然不再增加甚至略有下降，试件的应变还在继续增加，并产生明显的塑性变形，好像材料暂 钢的合金化概论 1、钢中常存的杂质有哪些？硫、磷对钢的性能有哪些影响？ 钢中常存的杂质有:Mn、Si、S、P、N、H、O等。 S易产生热脆；P易产生冷脆。 2、合金元素对纯铁γ相区的影响可分为几种，请举例说明。 合金元素对纯铁γ相区的影响可分为四种： （1）开启γ相区(无限扩大γ相区)，如Mn、Ni、Co （2）扩展γ相区(有限扩大γ相区)，如C、N、Cu、Zn、Au （3）封闭γ相区(无限扩大α相区)，如Cr、V，W、Mo、Ti、Si、Al、P、Be （4）缩小γ相区(但不能使γ相区封闭)，如B、Nb、Zr 3、在铁碳相图中，含有0.77%C的钢称为共析钢，如果在此钢中添加Mn或Cr元素，含碳量不变，那么这种Fe-C-Mn或Fe-C-Cr钢分别是亚共析钢还是过共析钢？为什么？含有0.77%C的Fe-C-Mn或Fe-C-Cr钢为过共析钢。因为几乎所有合金元素都使Fe-C 相图中S点左移，S点左移意味着共析碳含量降低。 4、合金元素V、Cr、W、Mo、Mn、Co、Ni、Cu、Ti、Al中哪些是铁素体形成元素？哪些是奥氏体形成元素？哪些能在α-Fe中形成无限固溶体？哪些能在γ-Fe中形成无限固溶体？ 铁素体形成元素： V、Cr、W、Mo、Ti； 奥氏体形成元素：Mn、Co、Ni、Cu； 能在α-Fe中形成无限固溶体的元素：Cr、V； 能在γ-Fe中形成无限固溶体的元素：Mn、Co、Ni。 5、合金元素对钢的共析温度有哪些影响？合金元素对钢的共析体含碳量有何影响？ 扩大γ相区的元素使铁碳合金相图的共析转变温度下降；缩小γ相区的元素使铁碳合金相图的共析转变温度上升。 几乎所有合金元素都使S点碳含量降低；尤其以强碳化物形成元素的作用最为强烈。6、常见的碳化物形成元素有哪些？哪些是强碳化物形成元素、中强碳化物形成元素、弱碳化物形成元素？ 常见的碳化物形成元素有：Ti、Zr、V、Nb、Cr、W、Mo、Mn、Fe； 强碳化物形成元素：Ti、Zr、Nb、V； XX年最新金属材料知识大全 金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。下面是为大家分享的xx年最新金属材料知识大全，欢迎大家阅读浏览。 【1】概述 金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。(注：金属氧化物(如氧化铝)不属于金属材料) 1.1意义: 人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。 1.2种类: 金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。 (1)黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90%以上的工业纯铁，含碳2%～4%的铸铁，含碳小于2%的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。 (2)有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。 (3)特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等;还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。 1.3性能: 一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。 所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它包括力学性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能的好坏，决定了它的使用范围与使用寿命。在机械制造业中，一般机械零件都是在常温、常压和非常强烈腐蚀性介质中使用的，且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷的作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为力学性能(过去也称为机械性能)。金属材料的力学性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载荷性质不同(例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等)，对金属材料要求的力学性能也将不同。常用的力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。 【2】金属材料特质 2.1疲劳 九年级化学 第八单元金属和金属材料（知识点） 第一课时金属材料 一．金属 1．金属材料 金属材料包括纯金属和它们的合金。 ①人类从石器时代进入青铜器时代，继而进入铁器时代，100多年前才开始 使用铝。 ②铁、铝、铜和它们的合金是人类使用最多的金属材料，世界上年产量最多 的金属是铁，其次是铝（铝的密度小，抗腐蚀性强，在当今社会被广泛使用）2．金属的物理性质 金属具有很多共同的物理性质：常温下金属都是固体（汞除外），有金属光泽，大多数金属是电和热的优良导体，有延展性，能够弯曲，密度大，熔点高。 ①金属除具有一些共同的物理性质外，还具有各自的特性，不同种金属的颜 色、硬度、熔点、导电性、导热性等物理性质差别较大。 ②铁、铝、银、铂、镁等金属呈银白色，铜却呈紫红色，金呈黄色。 ③常温下，铁、铝、铜等大多数金属是固体，但体温计中的汞（俗称水银） 却是液体。 3 . 金属之最 ①地壳中含量最高的金属元素是铝（其次是铁）。 ②人体中含量最高的金属元素是钙。 ③目前世界上年产量最高的金属是铁。 ④导电，导热性最好的金属是银（较好的有铜、金、铝）。 ⑤密度最大的金属锇（密度较大的金属有金、铅）。 ⑥密度最小的金属是锂（密度较小的金属有铝、镁等）。 ⑦熔点最高的的金属是钨，熔点最低的金属是汞。为什么？（熔点较低的金属 是锡） ⑧硬度最大的金属是铬，（硬度较小的金属有铅Pb）。 4．影响物质用途的因素 讨论： ①为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铅制？——铅硬度小，铅有毒。 ②银的导电性比铜好，但电线一般用铜制而不用银制，原因是银的价格昂贵， 资源稀少。 ③为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？如果用锡的话，可能会出现什么情 况？（钨的熔点高，锡的熔点低，用锡做灯丝会熔化。） ④为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬?如果镀金怎么样？（铬的硬度大，不 生锈，金虽然美观但价格高。） ⑤在制造保险丝时，则要选用熔点较低的金属。（为什么?） ⑥在制造硬币时，要选用光泽好、耐磨、耐腐蚀易加工的金属。（为什么？） 结论：物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但这不是唯一的决定因素，在考虑物质的用途时，还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利以及废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素。 二. 合金 1.合金：合金是由一种金属跟其他金属（或非金属）熔合而形成的具有金属特性 SK4 SK4产品介绍 SK4 碳素工具钢 标准：JIS G4401 对应中国GB牌号：T10(A) 对应美国AST牌号：T72301 W1A-91/2 对应德国DIN,DINEN牌号：C105W1 对应英国BS,BSEN 牌号：1407 对应法国NF,NFEN牌号：C105E2U 特性及适用围 SK4钢强度及耐磨性均较T8和T9高，但热硬性低、淬透性不高且淬火变形大。SK4适于制造切削条件差、耐磨性要求较高，且不受突然和剧烈振动，需要一定韧性及具有锋利刀口的各种工具，如车刀、刨刀、钻头、切纸机、低精度而形状简单的量具(如卡板等)，可用作不受较大冲击的耐磨零件。 日本冷作模具钢，碳素工具钢，韧性、硬度较高。可通过淬火硬化到硬度≥61HRC。 SK4化学成分 碳 C ：0.95～1.04 硅 Si：≤0.35 锰 Mn：≤0.40 硫 S ：≤0.030 磷 P ：≤0.035 铬 Cr：允许残余含量≤0.25、≤0.10(制造铅浴淬火钢丝时) 镍 Ni：允许残余含量≤0.20、≤0.12(制造铅浴淬火钢丝时) 铜 Cu：允许残余含量≤0.30、≤0.20(制造铅浴淬火钢丝时) 注：允许残余含量Cr+Ni+Cu≤0.40(制造铅浴淬火钢丝时) 硬度：退火,≤197HB,压痕直径≥4.30mm;淬火,≥62HRC 热处理规及金相组织 热处理规：试样淬火760～780℃,水冷。 供货硬度： 软态、半硬、硬态（热处理硬料） 表面颜色： 白色、蓝色、金黄、热处理原色 交货状态：钢材以退火状态交货。经双方协议，也可以不退火状态交货。 45号钢 45号钢，是GB中的叫法，JIS中称为：S45C,ASTM中称为1045,080M46,DIN称为：C45 。国常叫45号钢，也有叫“油钢”。一般，市场现货热轧居多。冷轧规格1.0~4.0mm之间。 简介 钢材交货状态硬度HBS10/3000,≤|未热处理钢： 229 钢材交货状态硬度HBS10/3000,≤|退火钢： 197 特性 概述 常用中碳调质结构钢。该钢冷塑性一般，退火、正火比调质时要稍好，具有较高的强度和较好的切削加工性，经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性，材料来源方便。适合于氢焊和氩弧焊，不太适合于气焊。焊前需预热，焊后应进行去应力退火。 正火可改善硬度小于160HBS毛坯的切削性能。该钢经调质处理后，其综合力学性能要优化于其他中碳结构钢，但该钢淬透性较低，水中临界淬透直径为12~17mm，水淬时有开裂倾向。当直径大于80mm时，经调质或正火后，其力学性能相近，对中、小型模具零件进行调质处理后可获得较高的强度和韧性，而大型零件，则以正火处理为宜，所以，此钢通常在调质或正火状态下使用。 液相线温度 1495℃左右，碳含量0.42~0.50%。 参考对应钢号：中国GB标准钢号45；日本JIS标准钢号S45C/S48C；德国DIN标准材料钢号1.0503；德国DIN标准钢号C45；英国BS标准钢号IC45/080A47；法国AFNOR标准钢号CC45；法国NF标准钢号C45；意大利UNI标准钢号C45；比利时NBN 标准钢号C45-1；瑞典SS标准钢号1650；西班牙标准钢号F.114；美国AISI/SAE标准钢号1045；国际标准化组织ISO标准钢号C45E4。 化学成分 C：0.42~0.50 Si：0.17~0.37 Mn：0.50~0.80 Cr：≤0.25 Ni：≤0.30 Cu：≤0.25 密度7.85g/cm3，弹性模量210GPa，泊松比0.269。 处理方法 热处理 推荐热处理温度：正火850，淬火840，回火600。 45号钢为优质碳素结构用钢，硬度不高易切削加工，模具中常用来做模板，梢子，导柱等，但须热处理。 1. 45号钢淬火后没有回火之前，硬度大于HRC55（最高可达HRC62)为合格。 实际应用的最高硬度为HRC55（高频淬火HRC58)。 2.45号钢不要采用渗碳淬火的热处理工艺。 最新金属和金属材料知识点总结经典 一、金属和金属材料选择题 1．现有一包由3.2g铜、13g锌和2g 碳组成的粉末，放到一定量的AgNO3溶液中，完全反应后得到的固体为m种，溶液中溶质为n种．下列说法中不正确的是（） A．若m=2，则n=2或3 B．若固体中金属的质量为 48g，则m=4 C．当m=3时，溶液可能呈蓝色D．反应后固体的质量不可能超过56g 【答案】B 【解析】 【分析】 由金属活动性顺序表可知，金属的活动性Zn＞Cu＞Ag，由3.2g铜、13g锌和2g 碳组成的粉末，放到一定量的AgNO3溶液中，Zn首先与硝酸银溶液反应，Zn反应完成时，Cu再与硝酸银反应．碳与硝酸银不反应。 【详解】 A、当m=2时，则得到的固体为银和碳，Cu和Zn全部反应，硝酸银溶液足量，恰好反应时，溶液中的溶质为硝酸铜和硝酸锌；硝酸银过量时，溶液中的溶质为硝酸铜、硝酸锌和硝酸银，因此，n=2或3，故A正确； B、当上述两个反应分别恰好进行完全时，设生成银的质量分别为x，y +=+ Zn2AgNO2Ag Zn(NO) 332 65216 13g x 65216 = 13g x x=43.2g Cu+2AgNO=2Ag+Cu(NO) 332 64216 3.2g y 64216 = 3.2g y y=10.8g 当锌完全反应时，金属的质量为：3.2g+43.2g=46.4g，铜完全反应时，金属的质量最大是：43.2g+10.8g=54g，由于金属的质量是48g，46.4g＜48g＜54g．由此可知，锌完全反应，部分铜已参加反应，所以，固体物质有银、铜和碳三种，即m=3，故B不正确； C、由上述计算分析可知，当m=3时，溶液可能呈蓝色，故C正确； D、由上述计算分析可知，反应后固体的质量不可能超过54g+2g=56g，故D正确。故选B。 2．我省明代科学家宋应星所著的《天工开物》中，详细记述了金、铜、铁、锌等金属的开采和冶炼方法，记述的金属中金属活动性最强的是() 最新金属和金属材料知识点(大全) 一、金属和金属材料选择题 1．为比较A、B、C三种金属的活动性，某同学设计了如图所示实验，由此判断三种金属活动性由强到弱的顺序是（） A．A＞C＞B B．A＞B＞C C．C＞A＞B D．B＞C＞A 【答案】B 【解析】 【分析】 在金属活动性顺序表中，前面的金属能把后面的金属从其盐溶液中置换出来。 【详解】 A能把B从其盐溶液中置换出来，说明A的活动性比B强；C不能把B从其盐溶液中置换出来，说明C的活动性比B弱，所以三者的金属活动性由强到弱的顺序是A＞B＞C； 故选B． 2．下列图像分别与选项中的操作相对应，其中合理的是（） A．向一定量的稀硫酸中加入锌粒 B．向氢氧化钠溶液中滴加稀盐酸 C．向一定量的CuSO4溶液中加NaOH溶液 D．加热一定质量的KClO3和MnO2混合物制O2 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 A、向一定量的稀硫酸中加入锌粒，氢气的质量应不断增大至一定值，反应速率不断变缓，选项A不正确； B、向氢氧化钠溶液中滴加稀盐酸，pH值应由大逐渐变小，选项B不正确； C、向一定量的CuSO4溶液中加NaOH溶液，沉淀质量不断增大至一定值，选项C正确； D、加热一定质量的KClO3和MnO2混合物制O2，反应完成后容器中有催化剂MnO2剩余，选项D不正确； 故选C。 3．已调平的托盘天平（高灵敏度）两边各放一个等质量的烧杯，向烧杯中倒入质量相等、质量分数也相等的足量的稀硫酸，然后在左边的烧杯中放入一定质量的铁粉，同时在右边的烧杯中放入等质量的锌粉，在反应过程中天平指针的偏转情况为（） A．先左后右B．先右后左C．不偏转D．无法确定 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】 在金属活动顺序中锌的活动性顺序比铁强，所以锌的反应速率更快，质量减少的也更快，所以天平要先向有铁粉的那边即左边倾斜；而等质量的铁和锌与足量的稀硫酸反应时产生的氢气的质量铁多而锌少，所以最终天平要向锌的这一边，即右边倾斜，综上可以知道，天平指针的变化为先向左再向右偏；故选A。 【点睛】 本题为学科交叉型题目，考查了金属与酸反应的速度和产生的氢气质量关系，完成此题，要根据金属活动性顺序的意义和金属与酸反应生成氢气的质量规律进行。 金属和金属材料知识点总结（word） 一、金属和金属材料选择题 1．有X、Y、Z三种金属，把Y投入X（NO3）2溶液中，Y表面有X析出，若分别将X、Z 投入稀硫酸中，X表面有气泡冒出，Z无变化．则X、Y、Z三种金属的活动性由强到弱的顺序是（） A．Z＞Y＞X B．Y＞X＞Z C．X＞Y＞Z D．X＞Z＞Y 【答案】B 【解析】 试题分析：有X、Y、Z三种金属，把Y投入X（NO3）2溶液中，Y表面有X析出，说明Y 的活动性大于X；若分别将X、Z投入稀硫酸中，X表面有气泡冒出，Z无变化，说明X的活动性大于Z。故选B． 考点：金属的活动性 2．下列物质不属于合金的是（） A．生铁B．玻璃钢C．黄铜D．硬铝 【答案】B 【解析】 【分析】 合金是指在一种金属中加热熔合其它金属或非金属而形成的具有金属特性的物质。合金概念有三个特点：①一定是混合物；②合金中各成分都是以单质形式存在；③合金中至少有一种金属。 【详解】 A、生铁是铁的合金，故A正确； B、玻璃钢是在塑料中加入玻璃纤维，属于复合材料，不属于合金，故B不正确； C、黄铜是铜的合金，故C不正确； D、硬铝是铝的合金，故D不正确；故选B。 【点睛】 合金的性质，即合金的硬度大，熔点低。 3．仅用下列各组试剂无法完成验证Zn，Cu，Ag三种金属活动性顺序的是（） A．Zn、Ag、CuSO4溶液B．Cu、ZnSO4溶液、AgNO3溶液 C．Zn、Ag、稀硫酸、ZnSO4溶液D．Zn、Cu、稀硫酸、AgNO3溶液 【答案】C 【解析】 试题分析：依据金属活动性顺序表，锌在氢前，铜在氢后，铜在银前；A. 锌与硫酸铜溶液析出红色金属，银与硫酸铜溶液无明显现象，选项说法正确；B.铜与硫酸锌溶液无明显现象，使硝酸银溶液变蓝色，析出银白色的金属，选项说法正确；C.没有涉及铜及其化合 金属和金属材料 金属材料 一、金属材料的发展与利用 1、从化学成分上划分，材料可以分为金属材料、非金属材料、有机材料及复合材料等四大类。 2、金属材料包括纯金属和合金。 金属材料:纯金属(90多种）;合金(几千种) 黑色金属:通常指铁、锰、铬及它们的合金。 纯金属重金属:如铜、锌、铅等 有色金属 轻金属：如钠、镁、铝等; 有色金属：通常是指除黑色金属以外的其他金属。 (1）金属材料的发展 石器时代→青铜器时代→铁器时代→铝的应用→高分子时代 (２)金属材料的应用 ①最早应用的金属是铜，应用最广泛的金属是铁，公元一世纪最主要的金属是铁 ②现在世界上产量最大的金属依次为铁、铝和铜?③钛被称为21世纪重要的金属 二、金属的物理性质 １、金属共同的物理性质：常温下金属都是固体(汞除外)，有金属光泽，大多数金属是电和热的良导体,有延展性（又称可塑性→金属所具有的展性和延性:在外力的作用下能够变形，而且在外力停止作用以后仍能保持已经变成的形状和性质。各种金属的可塑性有差别;金属的可塑性一般是随着温度的升高而增大。)，密度较大,熔沸点较高等。 2、金属的特性:?①纯铁、铝等大多数金属都呈银白色,而铜呈紫红色，金呈黄色;?②常温下,大多数金属都是固体，汞却是液体； ③各种金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等差异较大。 3、金属之最 地壳中含量最多的金属元素—铝（Al）人体中含量最多的金属元素—钙（Ca） 导电、导热性最好的金属——银（Ag) 目前世界年产量最高的金属—铁(Ｆe） 延展性最好的金属———金(Au）熔点最高的金属————钨(W) 熔点最低的金属————汞（Ｈg）硬度最大的金属————铬（Cr） 密度最小的金属————锂(Lｉ)密度最大的金属————锇(Os) 最贵的金属————锎ｋāi（Cf) 4、金属的用途：金属在生活、生产中有着非常广泛的应用，不同的用途需要选择不同的金属。 【练习】金属材料性能知识大汇总(超全)
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