第二节金属材料的性能。
金属材料的一般加工过程。
工程材料的主要加工方法：
（1）金属的液态成型（铸造生产）；
（2）金属的塑性成型（压力加工）；
（3）材料的连接成型（焊接生产）；
（ 4）切削加工。
产品的生产加工过程包括以下环节：
原材料的运输、保管和准备生产的准备工作毛坯的。
制造零件的机械加工与热处理零件装配成机器。
机器的质量检查及运行试验机器的油漆、包装和
入库。工艺过程主要有：
（1) 毛坯制造工艺过程。
（2) 机械加工工艺过程。
（3) 热处理工艺过程。
（4) 装配工艺过程。
可以把加工分为冷加工和热加工两种。
材料的表征。
现代材料科学在很大程度上依赖于对材料性能及其成分及显微组织关系的理解。因此，对材料性能的各种测试技术，对材料组织从宏观到微观不同层次的表征构成了材料科学与工程的一个重要部分，也是联系材料设计与制造工艺直到获得具有满意使用性能的材料之间的桥梁。
在公认的材料科学与工程四大要素---合成与制备、组成与结构、性质、使用性能---之中，性能检测与表征技术通过组成与结构在化学、物理学和环境科学基础上与其它三大要素相互联系与反馈，同样构成材料科学与工程的关键共性技术。
1、性能检测。
材料的性能是指材料在给定的一套条件下，当某一条件发生变化时，材料所产生的反应。
对材料的性能测定需要建立一种广义力和广义位移的关系，在关系为线性时，材料性能有线性常数表征，如弹性模量、热容等。在关系偏离线性时，材料的性能需要由高阶常数来描述，如光学晶体在强光照射下的极化率。材料的传输性能与材料内部参数的梯度所产生的流有关，由广义力与所产生的流之间的比例常数来表征，如热导率、扩散系数等。
新材料的发展还提出了一些难以用单项性能进行评价的材料特征。如金属材料的可焊性，材料的可加工性，高温熔盐气氛下的腐蚀性能等。
2、显微结构表征。
显微结构表征包括观察组织的形貌、确定其原子排列方式和分析化学祖分。
分析方法可按照观察形貌的显微镜、测定结构的衍射仪及分析成分的各种谱仪进行分类。
1）形貌观察。
2）结构测定。
3）化学组分分析。
一、工程材料的主要性能。
1、概述。材料的性能是指材料的性质和功能。
性质是本身所具有的特质或本性；
功能是人们对材料的某种期待与要求种可以承担功效，以及承担该功效下的表现或能力。
材料的性能一般分为以下几种：力学性能、物理性能、化学性能和工艺性能。
2、材料的物理性能。
材料的物理性能是指材料本身的具有各种物理量(热、电、光、磁等)以及环境变化时它们的变化程度。
密度。密度是指单位体积物质的质量，单位是kg/m3;
ρ＝m/v m：金属的质量（kg）；v：金属的体积(m)
一般将密度小于5.0×10 kg/m的金属称为轻金属；密度大于5.0×10 kg/m的金属称为重金属。
比容是指单位质量的物质所占的体积，单位是m3/kg。
导热性是指物体内温度梯度为1℃/m时，在单位时间、单位面积内传递的热量，单位是w/(
导热率越大，导热性越好。
热膨胀性： 金属材料随着温度变化而膨胀、收缩的特性称为热膨胀性。热膨胀性用线胀系数αl和体胀系数αv来表示。
线膨胀系数α是指温度上升1℃时，单位长度的伸长量，单位是mm/(℃mm)或℃-1。
式中，αl为线胀系数（1/k或1/℃）l1为膨胀前长度（m）；l2为膨胀后长度（m）；δt为温度变化量（k或℃）。
熔点是指物质由固态转变为液态的温度，反映固态下原子间的结合力。
易熔金属：熔点低（锡、铅等）如保险丝材料；难熔金属：熔点高（钨、铬等）如白炽灯的灯丝材料。
电阻与电导：电阻率为单位长度和单位截面积导体的电阻，单位是m，其倒数称为电导率。
金属传导电流的能力。用电阻率来衡量金属的导电性能导电性。
金属材料能够传导电流的能力称导电性，通常用电导率来衡量，电导率越大，金属材料导电性越好。
电阻温度系数：温度上升1℃时，电阻率的变化系数，单位℃-1 。
导磁率：金属所具有的导磁能力。是用于表征铁合金、化合物(铁氧体)的特有性能。
常用金属的物理性能。
4、材料的工艺性能。
我们把材料的工艺性能定义为：材料的工艺性能是一种参量，用于表征材料适应工艺而获得规定性能和外形的能力。
为了满足材料性能的要求，就必然要控制材料的成分、组织和结构。
人们总是企图用在实验室测定的一些物理的、化学的或力学的参量，来表征工艺性能。人们采用两种思路去表征，一种是模拟，一种是抽象，即从复杂工艺现象中，抽出主要的项目在实验室测定。
材料的工艺性能是材料力学、物理、化学性能的综合表现。主要反映材料生产或零部件加工过程的可能性或难易程度。
1）材料可生产性：得到材料可能性和制备方法。
2）铸造性：将材料加热得到熔体，注入较复杂的型腔后冷却凝固，获得零件的方法。例如：
流动性：充满型腔能力。
收缩率：缩孔数量的多少和分布特征。
偏析倾向：材料成分的均匀性。
3） 锻造性：材料进行压力加工(锻造、压延、轧制、拉拔、挤压等)的可能性或难易程度的度量。例如：
塑性变形能力：材料不破坏的前提下的最大变形量。
塑性变形抗力：发生塑性变形所需要的最小外力。
4) 焊接性：利用部分熔体，将两块材料连接在一起，就是。
焊接。在一定焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程。
度，就是焊接性能。例如：
连接能力：焊接头部位强度与母材的差别程度。
焊接缺陷：焊接处出现气孔、裂纹可能性的大小或母材变形。
程度。5) 切削加工性：材料进行切削加工的难易程度。它与材料的种类、成分、硬度、韧性、导热性等有关。
切削抗力。加工表面质量。
排屑难易程度。
切削刀具的使用寿命。
6) 热处理性能：可以实施的热处理方法和材料在热处理时性能改变的程度。例如：
淬透性。变形度。
5、力学性能。
材料的力学性能是指材料处于特定环境因素(温度、介质等)时，在外力或能量以及作用下表现出来的变形和破坏的特征。
金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为机械性能或称为力学性能。
金属材料的机械性能、物理性能、化学性能统称为金属材料的使用性能 。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。
金属材料的机械性能是零件的设计和选材时的主要依据。
衡量材料的主要力学性能指标。
硬度( hardness )
布氏硬度试验原理。
洛氏硬度 hr ( rockwill hardness )
根据压头的种类和总载荷的大小， 洛氏硬度分为三种：
hra: 金刚石圆锥压头；588n总载荷。
hrb: 1/16钢球压头；980n总载荷。
hrc: 金刚石圆锥压头；1470总载荷。
维氏硬度 hv ( diamond penetrator hardness )
疲劳极限σ-1：表示金属材料在无数次交变载荷作用而不破坏的最大应力。
2023年，美国t-2油轮发生断裂。
断裂韧性k1 (j/m)
在实际生产中，有些大型传动零件、高压容器、船舶、桥梁等，常在其工作应。
力远低于σs的情况下，突然发生低应力脆断。通过大量研究认为，这种破坏与制。
件本身存在裂纹和裂纹扩展有关。
实际使用的材料，不可避免地存在一定的冶金和加工缺陷，如气孔、夹杂物、
机械缺陷等，它们破坏了材料的连续性，实际上成为材料内部的微裂纹。在服役过。
程中，裂纹扩展的结果，造成零件在较低应力状态下，即低于材料的屈服强度、而。
材料本身的塑性和冲击韧性又不低于传统的经验值的情况下，发生低应力脆断。
材料中存在的微裂纹，在外加应力的作用下，裂纹尖端处存在有较大的应力集。
中和应力场。断裂力学分析指出，这一应力场的强弱程度用应力强度因子k1描述。
随应力的增大，k1也随之增大，当k1增大到一定值时，就可使裂纹前端某一区。
域内的内应力大到足以使裂纹失去稳定而迅速扩展，发生脆断。这个k1的临界值称。
为临界应力强度因子或断裂韧性，用k1c表示，单位为j/m。
它反映了材料抵抗裂纹扩展和抗脆断的能力。
材料的断裂韧性k1c与裂纹的形状、大小无关，也和外加应力无关，只决定于。
材料本身特性（成分、热处理条件、加工工艺等），是一个反映材料性能的常数。
材料的结构决定材料的性能
我们在研究一个材料时，应该注意一个问题就是 材料的结构决定材料的性能，材料的性能反映材料的结构。在成型聚碳酸酯时，分子链被迫取向，但是由于聚碳酸酯分子链上具有苯环，所以解取向比较困难，而在成型后，被取向的链有恢复自然状态的趋势，但是由于整个分子链已经被冻结和大分子链之间的相互左右，从而造成制品存在残...
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第4讲铁 铜的获取及应用。考纲要求 1.了解铁及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解铜及其化合物的主要性质及应用。3.以fe3 fe2 为例理解变价金属元素的氧化还原反应。考点一变价金属 铁的性质。1 纯铁具有金属的共性，如具有 色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被 吸引的特性，纯...
模块3第4讲
第4讲河流的综合治理 以长江三峡工程为例。一 选择题 每小题5分，共75分 从20世纪70年代初开始，黄河下游时常出现季节性断流，而且断流天数和河段长度逐年增加，由此造成的经济损失每年高达60亿元。据此回答1 2题。1 下列针对黄河下游断流采取的正确措施是。制定法规，不允许沿岸取用黄河水 加大资金投...