项目一机械工程材料任务一金属材料的性能思维导图

U259868170

2026-09-06

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强度

塑性

硬度

韧性

金属材料的力学与化学使用性能分类解析

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思维导图大纲

使用性能

定义：

是指金属材料在使用过程中所表现出来的性能，包括物理性能、化学性能和力学性能。

分类

物理性能：是指金属材料固有的特性，包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等。

化学性能：是指金属材料在室温或高温下，抵抗介质对它化学侵蚀的能力，一般包括耐蚀性、抗氧化性和化学稳定性。

力学性能：是指金属材料在外力作用下所表现出来的性能，主要包括强度、硬度、塑性、韧性和疲劳强度。

强度

定义：

是指金属材料在静载荷作用下抵抗永久变形（塑性变形）或断裂的能力。

分类：依据材料承受载荷作用的方式不同

抗拉强度

钢的抗拉强度高，常用于制造轴、齿轮、螺母等。

抗压强度

铸铁的抗压强度高，常用于制造各种机床的床身和机器的机座。

抗扭强度

抗弯轻度

抗剪强度

工程上常用的强度指标是抗拉强度和屈服强度。

塑性

定义：

是指金属材料产生永久变形而不被破坏的能力。

常用指标

断后伸长率A

断面收缩率Z

A和Z数值越大，表示金属材料的塑性越好。

塑性好的材料有利于锻压、轧制等成形加工，超载时能避免突然断裂，比较安全呢。

常用塑性材料

低碳钢、紫铜、纯铝等

硬度

定义

是指金属材料在静载荷作用下抵抗表面局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力，是衡量金属材料软硬程度的指标之一。

分类

布氏硬度HBW

用于测定灰铸铁、非铁金属及正火或调质处理后的钢材，主要测定半成品或毛坯件。

洛氏硬度HRA/HRBW/HRC

应用最广

常用于测定工件的表面硬度，如非铁金属件、淬火后工件及硬质合金件等，主要测定成品件。

维氏硬度HV

测试较为繁琐，应用较少。

一般用于测定薄壁件

以上三种硬度之间没有换算关系。

韧性

定义

是指金属材料抵抗冲击载荷作用而不被破坏的能力。

衡量冲击载荷作用下材料韧性的指标是冲击吸收能量。冲击吸收能量值越大，则材料的韧性越好。根据冲击吸收能量值的大小可将材料分为脆性材料和塑性材料。

测试方法：常用夏比摆锤冲击试验测定金属材料的冲击韧性

活塞销、冲床的冲头、锻锤杆、冲模等零件工作时均承受冲击载荷，制造该零件的材料还需要足够的韧性。

疲劳强度

定义

是指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不被破坏的最大应力，或称为疲劳极限。

实验方法

一般实验时规定，钢铁材料经受10的7次方次、非铁金属经受10的8次方次交变载荷作用而不产生断裂的最大应力即为疲劳强度。

提高疲劳强度的方法

疲劳断裂是突然发生的，具有很大的危险性，常造成严重事故。因此，选择疲劳强度较高的材料制造承受交变载荷的零件，如轴、齿轮、弹簧等。设计零件时要减少应力集中、改善零件表面粗糙度及采用热处理等方法提高零件的疲劳强度。

工艺性能

定义：是指金属材料从冶炼到成品的生产过程中，在加工条件下表现出来的适用性能，包括铸造性能、可锻性、焊接性及切削加工性能等。

分类

铸造性能

定义

金属材料能否用铸造方法制成优良铸件的性能。

衡量指标

流动性

收缩性

偏析性

具有优良铸造性能的材料

灰铸铁

铸钢，铸造性能低于铸铁。

铸造铝合金

铸造铜合金

可锻性

定义

金属材料能否用锻压方法制成锻压件的性能称为可锻性。

影响因素

主要与金属材料的塑性和变形抗力有关。

塑性越好，变形抗力越小，金属的可锻性越好。如：黄铜、变形铝合金在室温下具有良好的可锻性；非合金钢在加热状态下具有较好的可锻性；铸铜、铸铝、铸铁几乎不能铸造，可锻性差。

焊接性

定义

金属材料在一定焊接条件下，是否易于获得优良焊接接头的能力。

影响因素

焊接性主要与金属材料的化学成分有关，其中以碳的影响最大。

低碳钢具有较好的焊接性

高碳钢焊接性较差，铸铁更差。

铜、铝合金的焊接性一般比非合金钢差。

焊接性好的材料在焊接时不易产生裂纹、气孔等缺陷，焊缝接头有一定的力学性能。

切削加工性能

定义

金属材料切削加工的难易程度称为切削加工性能。

加工性能好

切削加工性能好的金属材料，切削时刀具磨损小，加工表面质量好。切削时切屑易于折断，如铸铁、铜合金、铝合金及非合金钢等。

加工性能不好

一般硬度过高或过低的金属材料，其切削加工性能较差。低碳钢、高合金钢的切削加工性能相对较差。

一、研究内容思维导图

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4.78

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