金属材料总结
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征的材料的统称。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进取同金属材料关联极度紧密。继石器期间往后呈现的铜器期间、铁器期间，均以金属材料的哄骗为其期间的显著标识。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基。
2.品种
金属材料时常分为黑色金属、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，以及种种用处的构造钢、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、锰之外的一共金属及其合金，时常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、罕有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬度通常比纯金属高，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构造金属材料和功用金属材料。此中有过程快捷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、形态影象、耐磨、减振阻尼等非凡功用合金以及金属基复合材料等。
3.功用
通常分为工艺功用和哄骗功用两类。所谓工艺功用是指机器零件在加工建立过程中，金属材料在所定的冷、热加工前提下呈现出来的功用。金属材料工艺功用的利害，决议了它在建立过程中加工成形的适应本事。由于加工前提不同，请求的工艺功用也就不同，如锻造功用、可焊性、可锻性、热处置功用、切削加工性等。
所谓哄骗功用是指机器零件在哄骗前提下，金属材料呈现出来的功用，它包含力学功用、物理功用、化学功用等。金属材料哄骗功用的利害，决议了它的哄骗边界与哄骗寿命。
在机器建立业中，通常机器零件都是在常温、常压和非凡剧烈侵蚀性介质中哄骗的，且在哄骗过程中各机器零件都将接受不同载荷的影响。金属材料在载荷影响下抵挡摧残的功用，称为力学功用（往时也称为机器功用）。金属材料的力学功用是零件的打算和选材时的重要根据。外加载荷性质不同（譬喻拉伸、紧缩、改变、攻击、轮回载荷等），对金属材料请求的力学功用也将不同。罕用的力学功用包含：强度、塑性、硬度、攻击韧性、屡屡攻击抗力和疲惫极限等。
金属材料特性
1.疲惫
很多机器零件和工程构件，是接受交变载荷做事的。在交变载荷的影响下，即使应力水准低于材料的屈就极限，但经太永劫间的应力屡屡轮回影响往后，也会产生倏地脆性断裂，这类表象叫做金属材料的疲惫。金属材料疲惫断裂的特征是：
（1）载荷应力是交变的；
（2）载荷的做历功夫较长；
（3）断裂是刹时产生的；
（4）不管是塑性材料仍是脆性材料，在疲惫断裂区都是脆性的。因此，疲惫断裂是工程上最罕见、最危险的断裂形态。
金属材料的疲惫表象，按前提不同可分为下列几种：
（1）高周疲惫：指在低应力（做事应力低于材料的屈就极限，乃至低于弹性极限）前提下，应力轮回周数在以上的疲惫。它是最罕见的一种疲惫摧残。高周疲惫通常简称为疲惫。
（2）低周疲惫：指在高应力（做事应力逼近材料的屈就极限）或高应变前提下，应力轮回周数在~下列的疲惫。由于交变的塑性应变在这类疲惫摧残中起重要影响，因此，也称为塑性疲惫或应变疲惫。
（3）热疲惫：指由于温度变动所造成的热应力的屡屡影响，所造成的疲惫摧残。
（4）侵蚀疲惫：指机器部件在交变载荷和侵蚀介质（如酸、碱、海水、活性气体等）的协同影响下，所造成的疲惫摧残。
（5）来往疲惫：这是指机器零件的来往表面，在来往应力的屡屡影响下，呈现麻点剥落或表面压碎剥落，进而造成机件生效摧残。
2.塑性
塑性是指金属材料在载荷外力的影响下，造成永远变形（塑性变形）而不被摧残的本事。金属材料在遭到拉伸时，长度和横截面积都要产生变动，是以，金属的塑性能够用长度的伸长（延长率）和断面的萎缩（断面萎缩率）两个目标来权衡。
金属材料的延长率和断面萎缩率愈大，示意该材料的塑性愈好，即材料能接受较大的塑性变形而不摧残。通常把延长率大于百分之五的金属材料称为塑性材料（如低碳钢等），而把延长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，它能在较大的宏观边界内造成塑性变形，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，保证了零件的平安哄骗。另外，塑性好的材料能够告成地举行某些成型工艺加工，如冲压、冷弯、冷拔、校直等。是以，抉择金属材料做机器零件时，必需知足必要的塑性目标。
3.持久性
建造金属侵蚀的重要形态：
（1）平匀侵蚀。金属表面的侵蚀使断面平匀变薄。是以，罕用年平匀的厚度减损值做为侵蚀功用的目标（侵蚀率）。钢材在大气中通常呈平匀侵蚀。
（2）孔蚀。金属侵蚀呈点状并造成深坑。孔蚀的造成与金属的天性及其所处介质关联。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，因所具不同电位而造成的侵蚀。
（4）罅隙侵蚀。金属表面在罅隙或其余暗藏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影响下，金属表面造成侵蚀并向内扩大成微裂纹，常致使倏地破断。混凝土中的高强度钢筋（钢丝）或许产生这类摧残。
4.硬度
硬度示意材料抵挡硬物体压入其表面的本事。它是金属材料的重大功用目标之一。通常硬度越高，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(通常kg)把必要巨细（直径通常为10mm）的淬硬钢球压入材料表面，坚持一段功夫，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）。此中C标尺哄骗最为宽泛。
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)。硬度实验是机器功用实验中最简捷易行的一种实验办法。为了能用硬度实验接替某些机器功用实验，临盆上须要一个对比的确的硬度和强度的换算关联。理论证实，金属材料的种种硬度值之间，硬度值与强度值之间具备好像的响应关联。由于硬度值是由肇端塑性变形抗力和延续塑性变形抗力决议的，材料的强度越高，塑性变形抗力越高，硬度值也就越高。
金属材料的功用
金属材料的功用决议着材料的实用边界及哄骗的公道性。金属材料的功用重要分为四个方面，即：机器功用、化学功用、物理功用、工艺功用。
1.机器功用
（一）应力的观念,物体内部单元截面积上接受的力称为应力。由外力影响引发的应力称为做事应力，在无外力影响前提下均衡于物体内部的应力称为内应力（譬喻布局应力、热应力、加工过程竣事后存储下来的残剩应力…）。
（二）机器功用,金属在必要温度前提下接受外力（载荷）做历时，抵挡变形和断裂的本事称为金属材料的机器功用（也称为力学功用）。金属材料接受的载荷有多种形态，它可于是静态载荷，也可于是动态载荷，包含独自或同时接受的拉伸应力、压应力、委曲应力、剪切应力、改变应力，以及争持、震荡、攻击等等，是以权衡金属材料机器功用的目标重要有下列几项：
1.1.强度
这是表征材料在外力影响下抵挡变形和摧残的最大本事，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影响下从变形到摧残有必要的规律可循，因此时常采取拉伸实验举行测定，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：材料在外力影响下能抵挡断裂的最大应力，通常指拉力影响下的抗拉强度极限，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），换算关联有：1MPa=1N/m2=(9.8)-1kgf/mm2或1kgf/mm2=9.8MPa。
（2）屈就强度极限：金属材料试样接受的外力高出材料的弹性极限时，即使应力不再补充，不过试样仍产生显然的塑性变形，这类表象称为屈就，即材料接受外力到必要水准时，其变形不再与外力成正比而造成显然的塑性变形。造成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，在拉伸弧线上会呈现显然的屈就点，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力争出屈就极限。是以，在拉伸实验办法中，通通例定试样上的标距长度造成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造成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，以抬高其平安坚韧性，不过此时材料的欺诈率也较低了。
（3）弹性极限：材料在外力影响下将造成变形，不往时除外力后仍能恢回复状的本事称为弹性。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边界内的应力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线与水准轴o-x的夹角。弹性模数是反响金属材料刚性的目标（金属材料受力时抵挡弹性变形的本事称为刚性）。
1.2.塑性
金属材料在外力影响下造成永远变形而不摧残的最大本事称为塑性，时常以拉伸实验时的试样标距长度延长率δ（%）和试样断面萎缩率ψ（%）延长率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（延长量）与L0之比。
在理论实验时，统一材料不过不同规格（直径、截面形态-譬喻方形、圆形、矩形以及标距长度）的拉伸试样测得的延长率会有不同，是以通常须要非凡加注，譬喻最罕用的圆截口试样，其初始标距长度为试样直径5倍时测得的延长率示意为δ5，而初始标距长度为试样直径10倍时测得的延长率则示意为δ10。
断面萎缩率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（断面撙节量）与F0之比。实用中关于最罕用的圆截口试样时常可过程直径丈量举行祈望：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，讲明材料的塑性越好。
1.3.韧性
金属材料在攻击载荷影响下抵挡摧残的本事称为韧性。时常采取攻击实验，即用必要尺寸和形态的金属试样在规则典型的攻击实验机上接受攻击载荷而折断时，断口上单元横截面积上所消耗的攻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称做金属材料的攻击韧性，Ak为攻击功，F为断口的原始截面积。
5.疲惫强度极限金属材料在永久的屡屡应力影响或交变应力影响下（应力通常均小于屈就极限强度σs），未经显著变形就产生断裂的表象称为疲惫摧残或疲惫断裂，这是由于多种道理使得零件表面的个别造成大于σs乃至大于σb的应力（应力召集），使该个别产生塑性变形或微裂纹，跟着屡屡交变应力影响次数的补充，使裂纹逐步扩大加深（裂纹顶端处应力召集）致使该个别处接受应力的理论截面积减小，直至个别应力大于σb而造成断裂。
在理论哄骗中，通常把试样在反复或交变应力（拉应力、压应力、委曲或改变应力等）影响下，在规则的周期数内（通常对钢取~次，对有色金属取次）不产生断裂所能接受的最大应力做为疲惫强度极限，用σ-1示意，单元MPa。
除了上述五种最罕用的力学功用目标外，对一些请求非凡严厉的材料，譬喻航空航天以及核产业、电厂等哄骗的金属材料，还会请求下述一些力学功用目标：蠕变极限：在必要温度和恒定拉伸载荷下，材料随功夫呆滞造成塑性变形的表象称为蠕变。
时常采取高温拉伸蠕变实验，即在恒定温度和恒定拉伸载荷下，试样在规守功夫内的蠕变伸长率（总伸长或残剩伸长）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则值时的最大应力，做为蠕变极限，以示意，单元MPa，式中τ为实验连续功夫，t为温度，δ为伸长率，σ为应力；或许以示意，V为蠕变速率。
高温拉伸永久强度极限：试样在恒定温度和恒定拉伸载荷影响下，到达规则的连续功夫而连续裂的最大应力，以示意，单元MPa，式中τ为连续功夫，t为温度，σ为应力。金属缺口敏锐性系数：以Kτ示意在连续功夫雷同（高温拉伸永久实验）时,出缺口的试样与完好口的滑润试样的应力之比：式中τ为实验连续功夫，为缺口试样的应力，为滑润试样的应力。或许用：示意，即在雷同的应力σ影响下，缺口试样连续功夫与滑润试样连续功夫之比。抗热性：在高温下材料对机器载荷的抗力。
2.化学功用
金属与其余物资引发化学反响的特征称为金属的化学功用。在理论哄骗中重要思虑金属的抗蚀性、抗氧化性（又称做氧化抗力，这是非凡指金属在高温时对氧化影响的抵挡本事或许说波动性），以及不同金属之间、金属与非金属之间造成的化合物对机器功用的影响等等。在金属的化学功用中，非凡是抗蚀性对金属的侵蚀疲惫损伤有注远大的意义。
3.物理功用
金属的物理功用重要思虑：
（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。在理论哄骗中，除了遵循密度祈望金属零件的分量外，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，以及与无损探测关联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汲取本事等等。
（2）熔点：金属由固态转换为液态时的温度，对金属材料的熔炼、热加工有直接影响，并与材料的高温功用有很大关联。
（3）热膨胀性。跟着温度变动，材料的体积也产生变动（膨胀或萎缩）的表象称为热膨胀，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关联。在理论哄骗中还要思虑比容（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），非凡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，必需思虑其膨胀功用的影响。
（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、磁滞消耗、残剩磁感受强度、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）电学功用。重要思虑其电导率，在电磁无损探测中对其电阻率和涡流消耗等都有影响。
4.工艺功用
金属对种种加工工艺办法所呈现出来的适应性称为工艺功用，重要有下列四个方面：
（1）切削加工功用：反响用切削用具（譬喻车削、铣削、刨削、磨削等）对金属材料举行切削加工的难易水准。
（2）可锻性：反响金属材料在压力加工过程中成型的难易水准，譬喻将材料加热到必要温度时其塑性的高下（呈现为塑性变形抗力的巨细），答应热压力加工的温度边界巨细，热胀冷缩特征以及与显微布局、机器功用关联的临界变形的边界、热变形时金属的起伏性、导热功用等。
（3）可铸性：反响金属材料凝结浇铸成为铸件的难易水准，呈现为凝结形态时的起伏性、吸气性、氧化性、熔点，铸件显微布局的平匀性、精致性，以及冷缩率等。
（4）可焊性：反响金属材料在个别快捷加热，使聚集部位仓卒凝结或半凝结（需加压），进而使聚集部位坚韧地聚集在一同而成为总体的难易水准，呈现为熔点、凝结时的吸气性、氧化性、导热性、热胀冷缩特征、塑性以及与接缝部位和相近用材显微布局的关联性、对机器功用的影响等。
金属材料、金属成品德业进展前程
金属成品德业包含构造性金属成品建立、金属用具建立、集装箱及金属包装容器建立、集装箱、不锈钢及雷同日用金属成品建立，船舶及海洋工程建立等。跟着社会的进取和科技的进展，金属成品在产业、农业以及人们的生存各个畛域的哄骗越来越宽泛，也给社会缔造越来越大的价钱。
金属成品德业在进展过程中也碰到一些艰苦，譬喻手艺简捷，手艺水准偏低，不够先进的设施，能人欠缺等，限制了金属成品德业的进展。为此，能够抉择抬高企业手艺水准，引进先进手艺设施，教育实用能人等抬高华夏金属成品业的进展。
年金属成品德业的产物将越来越趋势于多元化，业界的手艺水准越来越高，产物资量会稳步抬高，比赛与商场将进一步公道化。加之国度对行业的进一步典范，以及关联行业优待战术的履行，-年，金属成品德业将有庞大的进展空间。
滥觞：材料科学与工程
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