总结
金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具备金属特点的材料的统称。包含纯金属、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
人类文化的进展和社会的上进同金属材料瓜葛至极亲切。继石器时期今后浮现的铜器时期、铁器时期，均以金属材料的应用为那时期的显著标识。当代，品种繁密的金属材料已成为人类社会进展的重大物资根底。
2.品种
金属材料每每分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。
（1）黑色金属又称钢铁材料，包含含铁90%以上的产业纯铁，含碳2%～4%的铸铁，含碳小于2%的碳钢，以及种种用处的机关钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精湛合金等。广义的黑色金属还包含铬、锰及其合金。
（2）有色金属是指除铁、铬、锰除外的全部金属及其合金，每每分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、少有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬度时时比纯金属高，而且电阻大、电阻温度系数小。
（3）特种金属材料包含不同用处的机关金属材料和功能金属材料。个中有经历神速冷凝工艺取得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；尚有隐身、抗氢、超导、形态回忆、耐磨、减振阻尼等非凡功能合金以及金属基复合材料等。
3.功能
时时分为工艺功能和运用功能两类。所谓工艺功能是指呆板零件在加工制作进程中，金属材料在所定的冷、热加工前提下体现出来的功能。金属材料工艺功能的黑白，决意了它在制作进程中加工成形的适应才略。由于加工前提不同，请求的工艺功能也就不同，如锻造功能、可焊性、可锻性、热解决功能、切削加工性等。
所谓运用功能是指呆板零件在运用前提下，金属材料体现出来的功能，它包含力学功能、物理功能、化学功能等。金属材料运用功能的黑白，决意了它的运用规模与运用寿命。在呆板制作业中，时时呆板零件都是在常温、常压和独特猛烈侵蚀性介质中运用的，且在运用进程中各呆板零件都将继承不同载荷的效用。金属材料在载荷效用下抵当毁坏的功能，称为力学功能（曩昔也称为呆板功能）。金属材料的力学功能是零件的打算和选材时的重要根据。外加载荷性质不同（比方拉伸、紧缩、挽回、打击、轮回载荷等），对金属材料请求的力学功能也将不同。罕用的力学功能包含：强度、塑性、硬度、打击韧性、屡次打击抗力和疲乏极限等。
金属材料特点
1.疲乏
很多呆板零件和工程构件，是继承交变载荷做事的。在交变载荷的效用下，固然应力程度低于材料的屈就极限，但经太万古间的应力屡屡轮回效用今后，也会产生猛然脆性断裂，这类局面叫做金属材料的疲乏。金属材料疲乏断裂的特色是：
（1）载荷应力是交变的；
（2）载荷的做历时候较长；
（3）断裂是刹时产生的；
（4）不管是塑性材料仍然脆性材料，在疲乏断裂区都是脆性的。是以，疲乏断裂是工程上最罕见、最危险的断裂表面。
金属材料的疲乏局面，按前提不同可分为如下几种：
（1）高周疲乏：指在低应力（做事应力低于材料的屈就极限，以至低于弹性极限）前提下，应力轮回周数在以上的疲乏。它是最罕见的一种疲乏毁坏。高周疲乏时时简称为疲乏。
（2）低周疲乏：指在高应力（做事应力靠近材料的屈就极限）或高应变前提下，应力轮回周数在~如下的疲乏。由于交变的塑性应变在这类疲乏毁坏中起重要效用，于是，也称为塑性疲乏或应变疲乏。
（3）热疲乏：指由于温度变动所产生的热应力的屡屡效用，所产生的疲乏毁坏。
（4）侵蚀疲乏：指呆板部件在交变载荷和侵蚀介质（如酸、碱、海水、活性气体等）的协同效用下，所产生的疲乏毁坏。
（5）来往疲乏：这是指呆板零件的来往表面，在来往应力的屡屡效用下，浮现麻点剥落或表面压碎剥落，进而产生机件做废毁坏。
2.塑性
塑性是指金属材料在载荷外力的效用下，产生永远变形（塑性变形）而不被毁坏的才略。金属材料在遭到拉伸时，长度和横截面积都要产生变动，于是，金属的塑性能够用长度的伸长（蔓延率）和断面的紧缩（断面紧缩率）两个目标来权衡。
金属材料的蔓延率和断面紧缩率愈大，示意该材料的塑性愈好，即材料能继承较大的塑性变形而不毁坏。时时把蔓延率大于百分之五的金属材料称为塑性材料（如低碳钢等），而把蔓延率小于百分之五的金属材料称为脆性材料（如灰口铸铁等）。塑性好的材料，它能在较大的宏观规模内产生塑性变形，并在塑性变形的同时使金属材料因塑性变形而加强，进而抬高材料的强度，保证了零件的平安运用。别的，塑性好的材料能够成功地施行某些成型工艺加工，如冲压、冷弯、冷拔、校直等。于是，抉择金属材料做呆板零件时，务必知足必要的塑性目标。
3.持久性
修建金属侵蚀的重要形态：
（1）匀称侵蚀。金属表面的侵蚀使断面匀称变薄。于是，罕用年平衡的厚度减损值做为侵蚀功能的目标（侵蚀率）。钢材在大气中时时呈匀称侵蚀。
（2）孔蚀。金属侵蚀呈点状并产生深坑。孔蚀的产生与金属的天性及其所处介质联系。在含有氯盐的介质中易产生孔蚀。孔蚀罕用最大孔深做为评定目标。管道的侵蚀多思虑孔蚀题目。
（3）电偶侵蚀。不同金属的来往处，因所具不同电位而产生的侵蚀。
（4）罅隙侵蚀。金属表面在罅隙或其余隐秘地域部常产生由于不同部位间介质的组分和浓度的差别所引发的个别侵蚀。
（5）应力侵蚀。在侵蚀介质和较高拉应力协同效用下，金属表面产生侵蚀并向内伸展成微裂纹，常致使猛然破断。混凝土中的高强度钢筋（钢丝）或许产生这类毁坏。
4.硬度
硬度示意材料抵当硬物体压入其表面的才略。它是金属材料的重大功能目标之一。时时硬度越高，耐磨性越好。罕用的硬度目标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
布氏硬度（HB）：以必要的载荷(时时kg)把必要巨细（直径时时为10mm）的淬硬钢球压入材料表面，坚持一段时候，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值(HB)，单元为千克力/mm2(N/mm2)。
洛氏硬度（HR）：当HB或许试样太小时，不能采取布氏硬度实验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在必要载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。遵循实验材料硬度的不同，可采取不同的压头和总实验压力构成几种不同的洛氏硬度标尺，每一种标尺用一个字母在洛氏硬度标志HR反面加以说明。罕用的洛氏硬度标尺是A,B,C三种（HRA、HRB、HRC）。个中C标尺应用最为精深。
HRA：是采取60kg载荷钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料（如硬质合金等）。
HRB：是采取kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料（如退火钢、铸铁等）。
HRC：是采取kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火钢等）。
维氏硬度（HV）：以kg之内的载荷和顶角为°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值(HV)。硬度实验是呆板功能实验中最简朴易行的一种实验办法。为了能用硬度实验接替某些呆板功能实验，临盆上须要一个对照正确的硬度和强度的换算瓜葛。推行证实，金属材料的种种硬度值之间，硬度值与强度值之间具备类似的响应瓜葛。由于硬度值是由肇始塑性变形抗力和赓续塑性变形抗力决意的，材料的强度越高，塑性变形抗力越高，硬度值也就越高。
金属材料的功能
金属材料的功能决意着材料的合用规模及应用的公道性。金属材料的功能重要分为四个方面，即：呆板功能、化学功能、物理功能、工艺功能。
1.呆板功能
（一）应力的观念,物体内部单元截面积上继承的力称为应力。由外力效用引发的应力称为做事应力，在无外力效用前提下均衡于物体内部的应力称为内应力（比方布局应力、热应力、加工进程停止后保存下来的残余应力…）。
（二）呆板功能,金属在必要温度前提下继承外力（载荷）做历时，抵当变形和断裂的才略称为金属材料的呆板功能（也称为力学功能）。金属材料继承的载荷有多种表面，它可所以静态载荷，也可所以动态载荷，包含独自或同时继承的拉伸应力、压应力、曲折应力、剪切应力、挽回应力，以及冲突、震荡、打击等等，于是权衡金属材料呆板功能的目标重要有如下几项：
1.1.强度
这是表征材料在外力效用下抵当变形和毁坏的最大才略，可分为抗拉强度极限（σb）、抗弯强度极限（σbb）、抗压强度极限（σbc）等。由于金属材料在外力效用下从变形到毁坏有必要的规律可循，于是每每采取拉伸实验施行测定，即把金属材料制成必要例格的试样，在拉伸实验机赶上行拉伸，直至试样断裂，测定的强度目标重要有：
（1）强度极限：材料在外力效用下能抵当断裂的最大应力，时时指拉力效用下的抗拉强度极限，以σb示意，如拉伸实验弧线图中最高点b对应的强度极限，罕用单元为兆帕（MPa），换算瓜葛有：1MPa=1N/m2=(9.8)-1kgf/mm2或1kgf/mm2=9.8MPa。
（2）屈就强度极限：金属材料试样继承的外力高出材料的弹性极限时，固然应力不再增添，不过试样仍产生显然的塑性变形，这类局面称为屈就，即材料继承外力到必要程度时，其变形不再与外力成正比而产生显然的塑性变形。产生屈就时的应力称为屈就强度极限，用σs示意，响应于拉伸实验弧线图中的S点称为屈就点。关于塑性高的材料，在拉伸弧线上会浮现显然的屈就点，而关于低塑性材料则没有显然的屈就点，进而难以遵循屈就点的外尽力出屈就极限。于是，在拉伸实验办法中，通通例定试样上的标距长度产生0.2%塑性变形时的应力做为前提屈就极限，用σ0.2示意。屈就极限目标可用于请求零件在做事中不产生显然塑性变形的打算根据。不过关于一些重大零件还思虑请求屈强比（即σs/σb）要小，以抬高其平安强壮性，不过此时材料的操纵率也较低了。
（3）弹性极限：材料在外力效用下将产生变形，不曩昔除外力后仍能恢回复状的才略称为弹性。金属材料能坚持弹性变形的最大应力即为弹性极限，响应于拉伸实验弧线图中的e点，以σe示意，单元为兆帕（MPa）：σe=Pe/Fo式中Pe为坚持弹性时的最大外力（或许说材料最大弹性变形时的载荷）。
（4）弹性模数：这是材料在弹性极限规模内的应力σ与应变δ（与应力相对应的单元变形量）之比，用E示意，单元兆帕（MPa）：E=σ/δ=tgα式中α为拉伸实验弧线上o-e线与程度轴o-x的夹角。弹性模数是反响金属材料刚性的目标（金属材料受力时抵当弹性变形的才略称为刚性）。
1.2.塑性
金属材料在外力效用下产生永远变形而不毁坏的最大才略称为塑性，每每以拉伸实验时的试样标距长度蔓延率δ（%）和试样断面紧缩率ψ（%）蔓延率δ=[(L1-L0)/L0]x%，这是拉伸实验时试样拉断后将试样断口对合起来后的标距长度L1与试样原始标距长度L0之差（增进量）与L0之比。在现实实验时，统一材料不过不同规格（直径、截面形态-比方方形、圆形、矩形以及标距长度）的拉伸试样测得的蔓延率会有不同，于是时时须要独特加注，比方最罕用的圆截口试样，其初始标距长度为试样直径5倍时测得的蔓延率示意为δ5，而初始标距长度为试样直径10倍时测得的蔓延率则示意为δ10。断面紧缩率ψ=[(F0-F1)/F0]x%，这是拉伸实验时试样拉断后原横截面积F0与断口细颈处最小截面积F1之差（断面削减量）与F0之比。有用中关于最罕用的圆截口试样每每可经历直径丈量施行打算：ψ=[1-(D1/D0)2]x%，式中：D0-试样原直径；D1-试样拉断后断口细颈处最小直径。δ与ψ值越大，声明材料的塑性越好。
1.3.韧性
金属材料在打击载荷效用下抵当毁坏的才略称为韧性。每每采取打击实验，即用必要尺寸和形态的金属试样在规矩表率的打击实验机上继承打击载荷而折断时，断口上单元横截面积上所耗费的打击功表征材料的韧性：αk=Ak/F单元J/cm2或Kg·m/cm2，1Kg·m/cm2=9.8J/cm2αk称做金属材料的打击韧性，Ak为打击功，F为断口的原始截面积。5.疲乏强度极限金属材料在永恒的屡屡应力效用或交变应力效用下（应力时时均小于屈就极限强度σs），未经显著变形就产生断裂的局面称为疲乏毁坏或疲乏断裂，这是由于多种缘由使得零件表面的个别产生大于σs以至大于σb的应力（应力集结），使该个别产生塑性变形或微裂纹，跟着屡屡交变应力效用次数的增添，使裂纹逐步伸展加深（裂纹顶端处应力集结）致使该个别处继承应力的现实截面积减小，直至个别应力大于σb而产生断裂。在现实应用中，时时把试样在反复或交变应力（拉应力、压应力、曲折或挽回应力等）效用下，在规矩的周期数内（时时对钢取~次，对有色金属取次）不产生断裂所能继承的最大应力做为疲乏强度极限，用σ-1示意，单元MPa。除了上述五种最罕用的力学功能目标外，对一些请求独特矜重的材料，比方航空航天以及核产业、电厂等运用的金属材料，还会请求下述一些力学功能目标：蠕变极限：在必要温度和恒定拉伸载荷下，材料随时候呆滞产生塑性变形的局面称为蠕变。每每采取高温拉伸蠕变实验，即在恒定温度和恒定拉伸载荷下，试样在规按时候内的蠕变伸长率（总伸长或残余伸长）或许在蠕变伸长速率相对恒定的阶段，蠕变速率不高出某规矩值时的最大应力，做为蠕变极限，以示意，单元MPa，式中τ为实验接续时候，t为温度，δ为伸长率，σ为应力；或许以示意，V为蠕变速率。高温拉伸长久强度极限：试样在恒定温度和恒定拉伸载荷效用下，到达规矩的接续时候而不休裂的最大应力，以示意，单元MPa，式中τ为接续时候，t为温度，σ为应力。金属缺口敏锐性系数：以Kτ示意在接续时候类似（高温拉伸长久实验）时,出缺口的试样与完好口的滑腻试样的应力之比：式中τ为实验接续时候，为缺口试样的应力，为滑腻试样的应力。或许用：示意，即在类似的应力σ效用下，缺口试样接续时候与滑腻试样接续时候之比。抗热性：在高温下材料对呆板载荷的抗力。
2.化学功能
金属与其余物资引发化学反响的特点称为金属的化学功能。在现实应用中重要思虑金属的抗蚀性、抗氧化性（又称做氧化抗力，这是独特指金属在高温时对氧化效用的抵当才略或许说波动性），以及不同金属之间、金属与非金属之间产生的化合物对呆板功能的影响等等。在金属的化学功能中，独特是抗蚀性对金属的侵蚀疲乏损伤有偏远大的意义。
3.物理功能
金属的物理功能重要思虑：
（1）密度（比重）：ρ=P/V单元克/立方厘米或吨/立方米，式中P为分量，V为体积。在现实应用中，除了遵循密度打算金属零件的分量外，很重大的一点是思虑金属的比强度（强度σb与密度ρ之比）来扶助选材，以及与无损探测联系的声学探测中的声阻抗（密度ρ与声速C的乘积）和射线探测中密度不同的物资对射线能量有不同的摄取才略等等。
（2）熔点：金属由固态改变为液态时的温度，对金属材料的熔炼、热加工有直接影响，并与材料的高温功能有很大瓜葛。
（3）热膨胀性。跟着温度变动，材料的体积也产生变动（膨胀或紧缩）的局面称为热膨胀，多用线膨胀系数权衡，亦即温度变动1℃时，材料长度的增减量与其0℃时的长度之比。热膨胀性与材料的比热联系。在现实应用中还要思虑比容（材料受温度等外界影响时，单元分量的材料其容积的增减，即容积与原料之比），独特是关于在高温处境下做事，或许在冷、热瓜代处境中做事的金属零件，务必思虑其膨胀功能的影响。
（4）磁性。能吸引铁磁性物体的性质即为磁性，它反响在导磁率、磁滞耗费、残余磁感受强度、矫顽磁力等参数上，进而能够把金属材料分红顺磁与逆磁、软磁与硬磁材料。
（5）电学功能。重要思虑其电导率，在电磁无损探测中对其电阻率和涡流耗费等都有影响。
4.工艺功能
金属对种种加工工艺办法所体现出来的适应性称为工艺功能，重要有如下四个方面：
（1）切削加工功能：反响用切削用具（比方车削、铣削、刨削、磨削等）对金属材料施行切削加工的难易程度。
（2）可锻性：反响金属材料在压力加工进程中成型的难易程度，比方将材料加热到必要温度时其塑性的高下（体现为塑性变形抗力的巨细），准许热压力加工的温度规模巨细，热胀冷缩特点以及与显微布局、呆板功能联系的临界变形的规模、热变形时金属的固定性、导热功能等。
（3）可铸性：反响金属材料凝结浇铸成为铸件的难易程度，体现为凝结状况时的固定性、吸气性、氧化性、熔点，铸件显微布局的匀称性、精致性，以及冷缩率等。
（4）可焊性：反响金属材料在个别神速加热，使连系部位飞快凝结或半凝结（需加压），进而使连系部位强壮地连系在一同而成为整个的难易程度，体现为熔点、凝结时的吸气性、氧化性、导热性、热胀冷缩特点、塑性以及与接缝部位和相近用材显微布局的联系性、对呆板功能的影响等。
金属材料、金属制人品业进展前程
金属制人品业包含机关性金属成品制作、金属用具制作、集装箱及金属包装容器制作、集装箱、不锈钢及类似日用金属成品制作，船舶及海洋工程制作等。跟着社会的上进和科技的进展，金属成品在产业、农业以及人们的生涯各个范畴的应用越来越精深，也给社会制作越来越大的代价。
金属制人品业在进展进程中也碰到一些难题，比方技能简朴，技能程度偏低，不够先进的做战，能人欠缺等，限制了金属制人品业的进展。为此，能够采取抬高企业技能程度，引进先进技能做战，培育合用能人等抬高华夏金属成品业的进展。
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