金属材料知识大全集（金属材料基础知识全覆盖）

本期给知友们带来的机械知识《金属材料的基础知识》详细介绍了包括力学性能、物理性能、化学性能在内的使用性能和工艺性能，金属的晶体结构、金属铸锭的组织特点、钢的热处理等知识点，干货满满！

金属材料：是由金属元素或以金属元素为主要材料构成的并具有金属特性的工程材料。

力学性能

是指金属在力的作用下所显示出的与弹性和非弹性反应相关或涉及应力-应变关系的性能，如弹性、强度、硬度、塑性、韧性等

拉伸实验（金属的抗拉强度和塑性都是通过拉伸试验测定）

1. 拉伸试样

2. 力—伸长曲线（以低碳钢试样为例）

3. 脆性材料的拉伸曲线

1. 拉伸试样（GB6397-86）

强度指标

（1）屈服点σs材料产生屈服时的最小应力。单位为MPa。

σs= Fs/A0

式中，Fs是屈服时的最小载荷(N)；A0是试样原始截面积。

对于无明显屈服现象的金属材料（如高碳钢、铸铁），测量屈服点很困难，工程上经常采用残余伸长为0.2％原长时的应力σ0.2作为屈服强度指标，称为规定残余伸长应力。

σ0.2= F0.2/A0

（2）抗拉强度σb材料在拉断前所承受的最大应力，单位为MPa。抗拉强度表示材料抵抗均匀塑性变形的最大能力，也是设计机械零件和选材的主要依据。

σb= Fb/A0

式中，Fb是试样断裂前所承受的最大载荷（N）。

强度的意义

强度是指金属材料抵抗塑性变形和断裂的能力，一般钢材的屈服强度在200～1000MPa 之间。

强度越高，表明材料在工作时越可以承受较高的载荷。当载荷一定时，选用高强度的材料，可以减小构件或零件的尺寸，从而减小其自重。

因此，提高材料的强度是材料科学中的重要课题，称之为材料的强化。

塑性

金属材料在载荷的作用下，产生塑性变形而不断裂的能力称为塑性。通过拉伸试验测得 的常用塑性指标有：断后伸长率和断面收缩率。

主要指标：1．断后伸长率δ

2．断面收缩率ψ

塑性对材料的意义:

1.是金属材料进行压力加工的必要条件;

2.提高安全性:因为零件在工作时万一超载，也会由于塑性变形使材料强化而避免突然断裂。

冲击韧性

强度、硬度、塑性等力学性能指标都是材料在静载荷作用下的表现。

材料在工作时还经常受到动载荷的作用，冲击载荷就是常见的一种。

在设计和制造受冲击载荷的零件和工具（如锻锤、冲床、铆钉枪等）时，必须考虑所用材料除具有足够的静载荷作用下得力学性能指标外，还必须具有足够的抵抗冲击载荷的能力。

冲击载荷与静载荷的主要区别在于加载时间短、加载速率高、应力集中。由于加载速率提高，金属形变速率也随之增加。

冲击载荷对材料的作用效果或破坏效应大于静载荷。

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