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材料成型与工艺
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金属材料概述
在日常生活和工业生产中能接触到的小到锅、勺、刀、剪等生活用品，大到机器设备、交通工具、大型建筑物等，哪一样都离不开金属。所以，现在有人把金属的生产和运用作为衡量一个的标志。金属在今天工业产品材料中占据着中心的地位。
金属材料分类
金属材料包括金属和以金属为主的合金。
主要分为：
黑色金属：铁(纯铁、铸铁)、钢
有色金属：铝、铜、镁、钛、金、银及其合金
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金属及合金的概念
1、金属的概念
在已知的100多种元素中，金属元素约80余种。金属在常温条件下都多晶体。
晶体是指组成原子按一定规则排列。
金属晶体结构一般有三种：
体心立方晶格
面心立方晶格
密排六方晶格
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2、结晶的概念
金属及合金从液体状态转变为固体状态并形成晶体结构的过程称为结晶。结晶过程是由晶核的形成和成长这样两个同进并行的环节组成的。
金属液在达到结晶温度时，首先形成一些极细小的微晶体（即晶核）。随着时间的推移，液体中的原子不断向晶核聚集，使晶核长大；与此同时液体中会不断有新的晶核形成并长大，直到每个晶粒长大到相互接触，液体消失为止，得到了多晶体的金属结构。
在常温下，晶粒越细小，金属的强度、硬度就越高，塑性、韧性也越好。反之则力学性能差。
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同素异构转变
大多数金属结晶后晶格结构的类型保持不变，少数如铁、锰、锡、钛、铝等，在固态范围内，因温度的变化还会出现晶体结构的转变，称为同素异构转变。
同素异构转变是钢铁一个重要特性，是能够进行热处理来改变性能的基础。
1538℃　　 　　1394℃　 　 　912℃
（液态）Fe←———→δ-Fe←————→γ-Fe←————→α-Fe。
结晶 　 晶格类型转变　　　 晶格类型转变
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3、合金的概念
合金：是指由两种或两种以上金属元素（或金属与非金属元素）组成的具有金属特性的物质。
组元：是指组成合金的最基本而独立的物质。
二元合金 、三元合金
合金系：组元不变，当组元比例发生变化，可配制出一系列不同成分、不同性能的合金，这一系列的合金构成一个合金系统，简称合金系。
铁碳合金分类：
纯铁：Wc≤%
碳钢：%<Wc≤%。
铸铁：%<Wc≤%
钛合金
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4、合金元素对钢铁性能的影响？
合金元素：Mn(锰)、Si（硅）、Cr（铬）、Ni（镍）、Mo（钼）、W（钨）、V（钒）、Ti（钛）、Nb（铌）、Zr（锆）、Re（稀土元素：铼）
锰（Mn）：%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢具有较高的强度和硬度。含锰11－14%的钢有极高的耐磨性。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。
铬（Cr）：能增加钢的机械性能和耐磨性。一般又可增加钢的硬度、弹性、抗磁力和抗强力，增加钢的耐蚀性和耐热性等。
硅（Si）：硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和强度。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。硅量增加，会降低钢的焊接性能。
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金属的造型特征
金属材料除了来源丰富、价格也较便宜外，还具有许多优良的造型特征，主要有：
，良好的反射能力，不透明性及金属光泽。
（塑性变形能力）——由于金属键没有方向性，金属表现出良好的承受塑性变形的能力。
—— 在金属表面可进行各种装饰工艺获得理想的质感。
——金属还具有良好的导电性和导热性
上述特性明确地反映了金属的本质，因此，在工业产品材料中，常常把金属视为特殊光泽、优良导热和良好塑性的造型材料。
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金属材料的性能
金属材料的性能包含使用性能和工艺性能。
使用性能是指金属材料在使用条件下所表现出来的性能，它包括物理性能、化学性能和机械（力学）性能等；
工艺性能是指金属材料在制造过程中适应加工的性能，如铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能以及热处理工艺性等
金属使用性能（物理性能）
金属的物理性能主要包括密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性和磁性等。
1. 密度：材料在绝对密实的状态下单位体积的质量
一般将密度小于5g/