第一章金属材料的定义及其分类
什么是金属?
所谓金属,就是指具有光泽、不透明、高的塑性、良好的导电性以及固定熔点特征的结晶物质。
金属的分类
目前,在地球上天然存在的人工造成的金属材料约86种。天然存在的金属都以各种形式存在于矿石之中,经开采、冶炼而成为纯金属和合金。
纯金属
具有金属特征的、单一的、基本上下不含任何杂物的物质,如:铁(Fe)、铜(Cu)、铝(A1)、银(Ag)等都叫做纯金属。
合金
由两种或两种以上的纯金属,或者由纯金属与非金属组成的新物质叫做合金。如铜和锌(Zn)组成的黃铜;铁和碳组成的钢等。黄铜和钢均属于合金。不具备金属特征的矿物质,如:碳(C)硅(Si)、硫(S)、磷(P)等均属于非金属。从金属的表露颜色的不同,还可分为黑色金属如:铁、锰(Mn)、铬(Cr)等和有色金属如:铜、铝、铅等两大类。
第一节金属的性能
各种纯金属都具有各自不同的独特性能,它们所表现出来的物理的、化学的、机械的、和工艺的性能也不相同。
物理性能
金属的物理性能主要包括:比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性和磁性等。
比重
以1立方厘米作为金属的单位体积时的重量叫做该金属的比重,符号以r表示,其单位为克/立方厘米(或g/cm3)。也可用金属的重量与同体积水的重量的比值作为该金属的比重(无计算单位)。如:;;。比重小于或等于5的金属叫轻金属,比重大于5的叫重金属。
熔点
固体金属加热过程中,开始转变成液体状态时的最高温度叫熔点,其符号以t熔表示,单位为℃。如:铁的熔点为1537℃;铜为1083℃;℃;℃。
导电性
能传导电流的性能叫导电性,一般以导电系数或导电率作为指标,其符号以ρ表示,单位为米/欧姆·平方毫米(或mm/Ω·mm2)。如:;;;。
4、导热性
金属受热后,能将热量向四周冷金属方向传导的性能叫金属的导热性,一般以导热系数作为指标,其符号以λ表示,单位为焦/厘米·秒·度(J/cm·s·℃)。如:;;;。
热膨胀性
金属在加热过程中发生体积增大的性能叫热膨胀性,通常以线膨胀系数做为指标,其符号为ψ表示,单位为1/度(或1/℃)。如:,;;.
导磁性
能传导磁的性质叫导磁性,通常以导磁率作为指标,其符号以μ表示,单位为特《斯拉》/安(培)每米(或T/m/A)。不同的金属,它们的导磁性的强弱也有所不同。如:铁、镍(Ni)等属于铁磁性材料,其它大多数金属都属于弱磁性或逆磁性材料。
机械性能
金属在外界机械力的作用下所反应出来的各种性能叫做机械性能,或叫力学性能。
根据金属材料受力的状态的不同,可分为静载荷受力和动载受力两类。如:拉抻、压缩、剪切、扭曲弯折等均属静载荷,而冲击则属于动载荷。
纵观来看,金属的机械性能主要包括强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳等等。它们都是通过各种不同试验手段来反映金属抵抗外力的能力。
强度
金属材料在外力的作用下,抵抗金属本身变形和被破坏的能
力叫强度。其代表符号为σb单位为兆帕(或MPa)。
金属的强度包括抗拉强度、抗弯强度、抗扭强度等。常见的为抗拉强度(或抗拉强度极限)。如:铁的抗拉强度σb=250MPa.
抗拉强度值是通过万能试验机对特制试样(见图2-1a)进行拉伸试验取得的。其过程是:
弹性变形过程
试样开始受拉抻载荷而变形。当外力消失后,试样本身能自行恢复原来的形状和尺寸。这种性能叫做弹性,这种变形现象叫弹性变形(见图2-2的0-a直线部分)当金属受拉达到图2-2的b点时,试点称为弹性极限(以σe)表示。
塑性变形过程
如继续拉伸,虽外力消除,但试样不能恢复原来的形状和尺寸,这种现象称为塑性变形(如图2-2的b-e段)。但其中仍保留一定的弹性。
屈服过程
当试样受力达到C点时,虽然不再增强载荷,但试样仍继续发生变形,这种现象称为屈服(即图2-2的C-D段),D点即为该金属的屈服极限(以σs)表示。
断裂过程
对试样继续增加载荷,达到B点时,试样的长度方向内出现局部直径变细,这种现象称为缩颈。虽然外力不再增强,但缩劲部分仍继续变细,直至试样由该处被拉断止(风图2-1B及图2-2的BK段)。B点就是该金属的最大抗拉强度(即抗拉强度极限或极限强度)。K点为试样被拉断点。
塑性
金属承受外力发生永久变形(即塑性变形)而不断裂的性质叫塑性。一般以金属的延伸率和断面收缩率作为衡量金属塑性的指标。
延伸率
试样被拉断后,其变形后的长度(L1)与原标定长度(L0)之差,再被原标定长
焊接基础知识培训教材 来自淘豆网m.daumloan.com转载请标明出处.
