机械制造工程_1.2金属材料的物理性能和化学性能(图文教程)

第二节 金属材料的物理性能和化学性能

一、物理性能

金属材料的物理性能主要是指其密度、熔点、导热性、导电性及热胀冷缩性等，这里对这几种主要的物理性能作简单介绍。

1. 密度

一些机械产品，尤其是摩托车、飞机等高速运转的机械产品需要考虑材料的密度，如飞机上有许多零件就是采用密度较低的铝合金、钛合金、树脂基复合材料等制造。

2. 熔点

很多机械产品在运转过程中都要经受高温的考验，还需要考虑材料的熔点，如铸型、高速飞机等。高速飞机飞行速度快，飞机蒙皮与空气强烈摩擦迅速升温，就必须采用熔点更高的钛合金制造。

3. 导热性

材料的导热性对加工和使用都有很大的影响。例如，在确定钢的锻造加热速度时就要考虑材料的导热性，高合金钢的导热性比碳钢差，所以要采用较慢的加热速度加热，避免工件内外的温差过大而导致工件的变形、开裂。

4. 导电性

用于制造电器设备的材料要考虑材料的导电性，如常用的导线，铜芯的导电性要优于铝芯的，而一些重要的触点则要采用导电性更好的银制造。

5. 热胀冷缩性

材料的热胀冷缩性用线膨胀系数或体积膨胀系数来评价。线膨胀系数或体积膨胀系数愈大，材料的尺寸或体积随温度升高而增大愈多，随温度降低而减少愈多，不仅对零件的使用有很大影响，而且影响零件的加工。例如，材料在铸造过程中会发生尺寸和体积收缩，如果得不到补缩就会产生缩孔、缩松等缺陷，并且容易产生较大的铸造应力。

二、化学性能

化学性能是指金属抵抗各种介质化学作用的能力，即化学稳定性。主要化学性能有抗氧化性和抗腐蚀性。

1. 抗氧化性

材料在使用过程中，尤其是在高温下使用要考虑材料的抗氧化性。例如，热处理炉内的一些工件就要考虑其抗氧化性，采用耐热钢制造。

2. 抗腐蚀性

腐蚀也是零件失效的一个主要原因，根据零件的工作环境的不同，要考虑材料耐不同介质腐蚀的能力。大多数零件是在大气环境下使用的，化工厂里的一些管道是在酸碱盐环境下使用的，而海上石油平台是在海水腐蚀下使用的，根据零件的工作环境的不同选用不同的材料。

思考练习题

1.试说明金属材料的性能分类。

2.从定义、表示符号、单位和意义四个方面列表总结机械性能指标。

3.何谓疲劳现象，为什么说疲劳破坏比其它破坏形式的危害更大？

4.分别说明何种使用条件下的工件要考虑材料高温强度、低温强度、疲劳强度、冲击韧度。

5.试比较布氏硬度和洛氏硬度的特点与应用。

6.材料的物理性能主要有哪些，分别对于工件的使用有何影响？

7.材料的化学性能主要有哪些，分别对于工件的使用有何影响？