項(xiàng)目二化工機(jī)械認(rèn)知基礎(chǔ)1金屬材料性能

項(xiàng)目二：化工機(jī)械認(rèn)知基礎(chǔ)1金屬材料性能主講：羅鑫源主要內(nèi)容一、力學(xué)性能

二、物理性能三、化學(xué)性能

四、工藝性能化學(xué)工程領(lǐng)域中使用的材料統(tǒng)稱為化工機(jī)械設(shè)備材料，主要包括金屬材料、非金屬材料和復(fù)合材料，其中金屬材料的應(yīng)用最為廣泛。了解和掌握材料的性能，是正確選擇和使用材料的基礎(chǔ)。金屬材料的性能包括使用性能和工藝性能。使用性能是指材料在使用過程中表現(xiàn)出來的性能，主要有力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能等；工藝性能是材料在被加工過程中，對各種加工方法（鑄造、鍛造、焊接、切削加工等）的適應(yīng)性，相對于不同加工方法，這種適應(yīng)性分別稱為鑄造性、鍛造性、焊接性和切削加工性等。一、力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能是指金屬材料在外力作用下表現(xiàn)出來的抵抗能力，主要包括強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性等。1.強(qiáng)度強(qiáng)度是金屬材料抵抗永久變形和斷裂的能力。金屬材料的強(qiáng)度種類很多，如抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度等，通常所說的強(qiáng)度是指通過拉伸試驗(yàn)測定的材料在拉力作用下的強(qiáng)度。強(qiáng)度的主要指標(biāo)有屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度。2.塑性塑性是斷裂前金屬材料產(chǎn)生不可逆永久變形的能力。常用的反映塑性好壞的主要指標(biāo)是斷后伸長率和斷面收縮率。3.硬度硬度是金屬材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力。是衡量材料軟硬的依據(jù)。生產(chǎn)中常用壓入法測量硬度（將一定幾何形狀的壓頭，在一定的壓力作用下，壓入材料的表面，根據(jù)壓入的程度來測量材料的硬度），最常用的測試方法有布氏硬度和洛氏硬度試驗(yàn)。4.韌性金屬材料在斷裂前吸收變形能量的能力稱為韌性。韌性是在動態(tài)沖擊力作用下測定的性能指標(biāo)，傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法為擺錘式一次沖擊試驗(yàn)，韌性的判據(jù)用沖擊吸收功或沖擊韌度表示。二、物理性能金屬的物理性能是金屬固有的屬性，主要包括密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、熱膨脹性和磁性等。1.密度金屬的密度是指單位體積內(nèi)所含金屬的質(zhì)量。不同金屬的密度是不同的，在體積一定時，金屬的密度越大，其質(zhì)量也就越大。金屬的密度與金屬材料所制造設(shè)備的自重和效能密切相關(guān)。如要求質(zhì)量輕和慣性小的零件，均采用密度小的鋁合金制造。2.熔點(diǎn)熔點(diǎn)是金屬或合金從固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變時的溫度。純金屬都有固定的熔點(diǎn)，合金的熔點(diǎn)取決于它的化學(xué)成分。熔點(diǎn)對于金屬和合金的冶煉、鑄造、焊接都十分重要。如熔點(diǎn)高的金屬材料可以用來制造耐高溫零件。3.導(dǎo)熱性金屬傳導(dǎo)熱量的能力稱為導(dǎo)熱性。金屬導(dǎo)熱能力的大小用熱導(dǎo)率（亦稱導(dǎo)熱系數(shù)）表示。金屬的熱導(dǎo)率越大，其導(dǎo)熱性就越好。一般來說，金屬純度越高，其導(dǎo)熱能力就越大。導(dǎo)熱性好的金屬其散熱性也好，如制造散熱器、熱交換器與活塞等零件時，常選用導(dǎo)熱性好的金屬。4.導(dǎo)電性金屬傳導(dǎo)電流的性能稱為導(dǎo)電性。電阻率越小，導(dǎo)電性就越好。導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性一樣，純金屬的導(dǎo)電性總比合金好。如常用純銅、純鋁做導(dǎo)電材料，而用導(dǎo)電性差的銅合金和鋁合金材料做電熱元件。5.熱膨脹性熱膨脹性為金屬隨著溫度變化而膨脹、收縮的特性。一般來說，金屬受熱時膨脹而且體積增大，冷卻時收縮而且體積縮小。6.磁性金屬在磁場中被磁化而呈現(xiàn)磁性強(qiáng)弱的能力稱為磁性。根據(jù)在磁場中被磁化程度的不同，金屬材料分為鐵磁性材料（在外加磁場中，能被強(qiáng)烈磁化到很大程度，如鐵、鎳、鈷等）、順磁性材料（在外加磁場中呈現(xiàn)十分微弱的磁性，如錳、鉻、鉬等）、抗磁性材料（能夠抗拒或減弱外加磁場磁化作用的金屬材料，如銅、金、銀、鉛、鋅等）。鐵磁性材料可用于制造變壓器、電動機(jī)、測量儀表等?？勾判圆牧蟿t可用作要求避免磁場干擾的零件和結(jié)構(gòu)材料。三、化學(xué)性能1.耐腐蝕性耐腐蝕性是金屬在常溫下抵抗氧、水及其它化學(xué)介質(zhì)腐蝕破壞的能力。對在腐蝕介質(zhì)（如酸、堿等）中工作的零件，金屬的耐腐蝕性尤為重要，常采用耐腐蝕性良好的金屬或合金制造。2.抗氧化性抗氧化性是金屬在加熱時抵抗氧化作用的能力。金屬的氧化隨溫度升高而加速，例如鋼材在鑄造、鍛造、熱處理、焊接等熱加工時，氧化比較嚴(yán)重。氧化不僅造成金屬材料的過量損耗，也會形成各種加工缺陷。為此常采取措施避免金屬材料發(fā)生氧化。四、工藝性能1.鑄造性能鑄造性能是金屬在鑄造成形過程中獲得外形準(zhǔn)確、內(nèi)部健全的鑄件的能力。鑄造性能主要有流動性、收縮性等。在金屬材料中灰鑄鐵和青銅的鑄造性能較好。2.鍛造性能鍛造性能是金屬利用鍛壓加工方法成形的難易程度。鍛造性能的好壞主要同金屬的塑性和變形抗力有關(guān)。塑性越好，變形抗力越小，金屬的鍛造性能就越好。例如，黃銅和鋁合金在室溫狀態(tài)下就有良好的鍛造性能；非合金鋼在加熱狀態(tài)下鍛造性能較好；而鑄鋼、鑄鋁、鑄鐵等幾乎不能鍛造。3.焊接性能焊接性能是指金屬在一定條件下獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。焊接性能好的金屬能獲得沒有裂縫、氣孔等缺陷的焊縫，并且焊接接頭具有一定的力學(xué)性能。低碳鋼具有良好的焊接性能，高碳鋼、不銹鋼、鑄鐵的焊接性能則較差。4.切削加工性能切削加工性能是指金屬在切削加工時的難易程度。切削加工性能好的金屬對使用的刀具的磨損量小，加工時可用較大的切削用量，加工出的表面比較光潔。切削加工性能與金屬的硬度、導(dǎo)熱性、冷變性強(qiáng)化