概述概述概述金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。（注：金称。包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。（注：金称。包括纯金属、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）属氧化物（如氧化铝）不属于金属材料）属氧化物（如氧化铝）不属于金属材料）1.意义意义意义人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。2.种类种类种类金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。（111）黑色金属又称钢铁材料，包括含铁）黑色金属又称钢铁材料，包括含铁）黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90%90%90%以上的工业纯铁，含碳以上的工业纯铁，含碳以上的工业纯铁，含碳2%2%2%～～～4%4%4%的铸铁，含碳小于的铸铁，开云app含碳小于的铸铁，含碳小于2%2%2%的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。合金、不锈钢、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。合金、不锈钢、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。（222）有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金）有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金）有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。（333）特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有）特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有）特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。金属基复合材料等。金属基复合材料等。3.性能性能性能一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。切削加工性等。切削加工性等。所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它包括力学性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能的好坏，决定了它包括力学性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能的好坏，决定了它包括力学性能、物理性能、化学性能等。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。在机械制造业中，一般机械零件都是在常温、常压和的使用范围与使用寿命。在机械制造业中，一般机械零件都是在常温、常压和的使用范围与使用寿命。在机械制造业中，一般机械零件都是在常温、常压和非常强烈腐蚀性介质中使用的，且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷非常强烈腐蚀性介质中使用的，且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷非常强烈腐蚀性介质中使用的，且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷的作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为力学性能（过去也称为的作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为力学性能（过去也称为的作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为力学性能（过去也称为机械性能）。金属材料的力学性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载机械性能）。金属材料的力学性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载机械性能）。金属材料的力学性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载荷性质不同（例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等），对金属材料要求荷性质不同（例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等），对金属材料要求荷性质不同（例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等），对金属材料要求的力学性能也将不同。常用的力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、的力学性能也将不同。常用的力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、的力学性能也将不同。常用的力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。多次冲击抗力和疲劳极限等。多次冲击抗力和疲劳极限等。金属材料特质金属材料特质金属材料特质1.疲劳疲劳疲劳许多机械零件和工程构件，是承受交变载荷工作的。在交变载荷的作用下，许多机械零件和工程构件，是承受交变载荷工作的。在交变载荷的作用下， 许多机械零件和工程构件，是承受交变载荷工作的。在交变载荷的作用下， 虽然应力水平低于材料的屈服极限，但经过长时间的应力反复循环作用以后， 虽然应力水平低于材料的屈服极限，但经过长时间的应力反复循环作用以后， 虽然应力水平低于材料的屈服极限，但经过长时间的应力反复循环作用以后， 也会发生突然脆性断裂，这种现象叫做金属材料的疲劳。金属材料疲劳断裂的 也会发生突然脆性断裂，这种现象叫做金属材料的疲劳。金属材料疲劳断裂的 也会发生突然脆性断裂，这种现象叫做金属材料的疲劳。金属材料疲劳断裂的 特点是： 特点是： 特点是： （111）载荷应力是交变的； ）载荷应力是交变的； ）载荷应力是交变的； （222）载荷的作用时间较长； ）载荷的作用时间较长； ）载荷的作用时间较长； （333）断裂是瞬时发生的； ）断裂是瞬时发生的； ）断裂是瞬时发生的； （444）无论是塑性材料还是脆性材料，在疲劳断裂区都是脆性的。所以，疲 ）无论是塑性材料还是脆性材料，在疲劳断裂区都是脆性的。所以，疲 ）无论是塑性材料还是脆性材料，在疲劳断裂区都是脆性的。所以，疲 劳断裂是工程上最常见、最危险的断裂形式。 劳断裂是工程上最常见、最危险的断裂形式。 劳断裂是工程上最常见、最危险的断裂形式。 金属材料的疲劳现象，按条件不同可分为下列几种：金属材料的疲劳现象，按条件不同可分为下列几种： 金属材料的疲劳现象，按条件不同可分为下列几种： （111）高周疲劳：指在低应力（工作应力低于材料的屈服极限，甚至低于弹 ）高周疲劳：指在低应力（工作应力低于材料的屈服极限，甚至低于弹 ）高周疲劳：指在低应力（工作应力低于材料的屈服极限，甚至低于弹 性极限）条件下，应力循环周数在 性极限）条件下，应力循环周数在 性极限）条件下，应力循环周数在100000 100000 100000 以上的疲劳。它是最常见的一种疲劳 以上的疲劳。它是最常见的一种疲劳 以上的疲劳。它是最常见的一种疲劳 破坏。高周疲劳一般简称为疲劳。 破坏。高周疲劳一般简称为疲劳。 破坏。高周疲劳一般简称为疲劳。 （222）低周疲劳：指在高应力（工作应力接近材料的屈服极限）或高应变条 ）低周疲劳：指在高应力（工作应力接近材料的屈服极限）或高应变条 ）低周疲劳：指在高应力（工作应力接近材料的屈服极限）或高应变条 件下，应力循环周数在 件下，应力循环周数在 件下，应力循环周数在10000~100000 10000~100000 10000~100000 以下的疲劳。由于交变的塑性应变在这种 以下的疲劳。由于交变的塑性应变在这种 以下的疲劳。由于交变的塑性应变在这种 疲劳破坏中起主要作用，因而，也称为塑性疲劳或应变疲劳。 疲劳破坏中起主要作用，因而，也称为塑性疲劳或应变疲劳。 疲劳破坏中起主要作用，因而，也称为塑性疲劳或应变疲劳。 （333）热疲劳：指由于温度变化所产生的热应力的反复作用，所造成的疲劳 ）热疲劳：指由于温度变化所产生的热应力的反复作用，所造成的疲劳 ）热疲劳：指由于温度变化所产生的热应力的反复作用，所造成的疲劳 破坏。 破坏。 破坏。 （444）腐蚀疲劳：指机器部件在交变载荷和腐蚀介质（如酸、碱、海水、活 ）腐蚀疲劳：指机器部件在交变载荷和腐蚀介质（如酸、碱、海水、活 ）腐蚀疲劳：指机器部件在交变载荷和腐蚀介质（如酸、碱、海水、活 性气体等）的共同作用下，所产生的疲劳破坏。 性气体等）的共同作用下，所产生的疲劳破坏。 性气体等）的共同作用下，所产生的疲劳破坏。 （555）接触疲劳：这是指机器零件的接触表面，在接触应力的反复作用下， ）接触疲劳：这是指机器零件的接触表面，在接触应力的反复作用下， ）接触疲劳：这是指机器零件的接触表面，在接触应力的反复作用下， 出现麻点剥落或表面压碎剥落，从而造成机件失效破坏。 出现麻点剥落或表面压碎剥落，从而造成机件失效破坏。 出现麻点剥落或表面压碎剥落，从而造成机件失效破坏。 2.塑性塑性 塑性 塑性是指金属材料在载荷外力的作用下，产生永久变形（塑性变形）而不塑性是指金属材料在载荷外力的作用下，产生永久变形（塑性变形）而不 塑性是指金属材料在载荷外力的作用下，产生永久变形（塑性变形）而不 被破坏的能力。金属材料在受到拉伸时，长度和横截面积都要发生变化，因此， 被破坏的能力。金属材料在受到拉伸时，长度和横截面积都要发生变化，因此， 被破坏的能力。金属材料在受到拉伸时，长度和横截面积都要发生变化，因此，