金属的物理性能与化学性能

金属材料的性能金属材料的性能分为使用性能和工艺性能。

●使用性能是指金属材料为保证机械零件或工具正常工作应具备的性能，即在使用过程中所表现出的特性。

金属材料的使用性能包括力学性能、物理性能和化学性能等；●工艺性能是指金属材料在制造机械零件和工具的过程中，适应各种冷加工和热加工的性能。

工艺性能也是金属材料采用某种加工方法制成成品的难易程度，它包括铸造性能、锻一、金属材料的力学性能●金属材料的力学性能是指金属材料在力作用下所显示的与弹性和非弹性反应相关或涉及应力──应变关系的性能，如强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等。

●物体受外力作用后导致物体内部之间相互作用的力，称为内力。

●单位面积上的内力，称为应力σ(N/mm2)。

●应变є是指由外力所引起的物体原始尺寸或形状的相对变化(%)金属材料的力学性能主要有：强度、刚度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。

●金属材料在力的作用下，抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。

●塑性是指金属材料在断裂前发生不可逆永久变形的能力。

金属材料的强度和塑性指标1●拉伸试验是指用静拉伸力对试样进行轴向拉伸，测量拉伸力和相应的伸长，并测其力（1）拉伸试样。

拉伸试样通常采用圆柱形拉伸试样，分为短试样和长试样两种。

长试样L0=10d0；短试样L0=5d0。

a）拉断前 b）拉断后图1-5 圆形拉伸试样（2）试验方法。

2．力伸长曲线●在进行拉伸试验时，拉伸力F和试样伸长量△L之间的关系曲线，称为力伸长曲线。

试样从开始拉伸到断裂要经过弹性变形阶段、屈服阶段、变形强化阶段、缩颈与断裂四个阶段。

图1-7 退火低碳钢力伸长曲线3．金属材料的强度指标主要有:屈服点σs、规定残余伸长应力σ0.2、抗拉强度σb等。

（1）屈服点和规定残余延伸应力。

●屈服点是指试样在拉伸试验过程中力不增加(保持恒定)仍然能继续伸长(变形)时的应力。

屈服点用符号σs表示。

单位为N/mm2或MPa●规定残余延伸应力是指试样卸除拉伸力后，其标距部分的残余伸长与原始标距的百分比达到规定值时的应力，用应力符号σ并加角标“r和规定残余伸长率”表示，如σr0.2表示规定残余伸长率为0.2%（2）抗拉强度。

机电信息工程金属材料的物理化学性能分析王栋1王瑞2(1.新乡职业技术学院，河南新乡453006*.豫新汽车热管理科技有限公司，河南新乡453006)摘要:金属材料在加工和使用的过程中需要考虑其性能要求，来满足工艺性能的需要。

本文主要分析金属材料的物理和化学性能包含的内容和特点，要求。

关键词：材料；物理性能；化学性能；要求1物理性能1.1密度金属的密度就是单位体积金属的质量，其单位为Pg/n?,金属按照密度的大小分为轻金属和重金属，我们把密度小于4.5X103kg/m3的金属称为是轻金属，常见的有铝、镁、钛及其合金；把密度大于4,5X103 kg/m?的金属称为是重金属，这样的金属有金、银、铜、铅等。

在航空、汽车和较大体积的机器时，都应当考虑其密度要求，因为密度的大小很大程度上决定了零件的自身重量。

而机床外壳，底座、箱体等要求自重的,我们就采用密度较大的材料来保证其自身的强度和硬度。

1.2熔点熔点对于金属材料来说有着十分重要的作用，因为金属材料一般在作为成品使用之前都需要进行热处理工艺，如果不能准确地掌握材料的熔点的话，那作能够直接完成所有的工作，个别重要岗位仍然需要钳工进行手工操作，包括设备的维护、维修等等。

3.2钳工工艺在先进制造技术中的实际应用基于现代制造技术社会及企业对制造技术都提出了更高的要求和标准，与此同时，基于钳工工艺也开始要求精密度和准确度，其能够切实满足多元化的维修需要。

在进行一些较大的零件切割时，技术人员可以不再单纯地使用传统技术技能，可以利用现代信息技术及制造技术实现机床切割或自动化切割。

而对于一些微型零件的切割时，也可以采用微细车削、铳削，同时也可以利用渗透融合先进技术的微细钻削。

例如，在当前社会极其常见的桌面微细锂削机，其体积小、占地面积小，在使用时能够快速移动，像行李箱一样拖走。

据调查显示,钳工工艺中极其重要的工艺主要包括装配钳工、机修钳工及工具钳工。

首先，所谓装配钳工,本质上来讲是通过工件加工、机械设备装配实么在进行热处理时就不能准确地得到我们需要的合金组织。

金属的物理性质和化学性质金属是一类重要的物质，具有独特的物理性质和化学性质。

本文将就金属的这两个方面进行详细探讨。

一、金属的物理性质1. 密度和重量金属具有较高的密度，通常比非金属元素更重。

例如，铁的密度为7.87克/厘米立方（g/cm³），而氧气的密度仅为0.0013 g/cm³。

因此，金属在相同体积下比非金属更重。

2. 导电性和导热性金属是良好的导电体和导热体。

由于金属中的电子能在原子之间自由移动，所以金属能够很好地传导电流和热量。

这就解释了为什么金属常被用于电线、电路和散热器等电子设备中。

3. 延展性和铸造性金属具有较高的延展性和铸造性，能够以各种方式加工成不同形状的制品。

金属可以通过拉伸、锻造、挤压和压铸等方法改变其形状，使其适应各种需求。

这一特性使金属成为制造业中的重要材料。

4. 强度和韧性金属通常具有较高的强度和韧性。

强度指金属能够承受的外力，而韧性则是材料在受到外力时的变形程度。

金属的强度和韧性使其在建筑、机械和汽车等领域中得到广泛应用。

二、金属的化学性质1. 金属的活泼性金属常常具有较高的活泼性，容易与其他物质发生化学反应。

例如，钠是一种非常活泼的金属，在常温下可以与氧气反应生成氧化钠，并释放大量热量。

2. 金属的腐蚀性金属容易与氧气、水和酸等物质相互作用而发生腐蚀。

当金属表面暴露在湿氧气中时，会逐渐氧化生成金属氧化物，如铁锈。

为了防止金属的腐蚀，人们常采用涂层、镀层和防锈处理等方法。

3. 合金形成金属可以与其他金属或非金属元素形成合金。

合金是由两种或更多种金属混合而成的物质，具有优异的性质。

例如，铜与锌混合形成的黄铜具有较高的强度和耐腐蚀性。

总结：金属的物理性质和化学性质使其成为人类社会中不可或缺的重要材料。

金属的高密度、导电导热性、延展性和铸造性可满足各个领域的需求，而金属的活泼性、腐蚀性和合金形成等特性则赋予其更广泛的用途。

对金属的深入理解，有助于我们更好地利用和应用金属材料，推动科技和工业的发展。

5.2 金属材料性能的基础知识 金属材料的性能决定着材料的适用范围及应用的合理性。

金属材料的性能主要分为四个方面，即：机械性能、化学性能、物理性能、工艺性能。

一.机械性能 （一）应力的概念 物体内部单位截面积上承受的力称为应力。

由外力作用引起的应力称为工作应力，在无外力作用条件下平衡于物体内部的应力称为内应力（例如组织应力、热应力、加工过程结束后留存下来的残余应力…等等）。

（二）机械性能 金 属在一定温度条件下承受外力（载荷）作用时，抵抗变形和断裂的能力称为金属材料的机械性能（也称为力学性能）。

金属材料承受的载荷有多种形式，它可以是静 态载荷，也可以是动态载荷，包括单独或同时承受的拉伸应力、压应力、弯曲应力、剪切应力、扭转应力，以及摩擦、振动、冲击等等，因此衡量金属材料机械性能 的指标主要有以下几项： 1.强度 这是表征材料在外力作用下抵抗变形和破坏的最大能力，可分为抗拉强度极限（σb ）、抗弯强度极限（σbb ）、抗压强度极限（σbc ）等。

由于金属材料在外力作用下从变形到破坏有一定的规律可循，因而通常采用拉伸试验进行测定，即把金属材料制成一定规格的试样，在拉伸试验机上进行拉伸，直至试样断裂，测定的强度指标主要有：（1）强度极限：材料在外力作用下能抵抗断裂的最大应力，一般指拉力作用下的抗拉强度极限，以σb 表示，如拉伸试验曲线图中最高点b 对应的强度极限，常用单位为兆帕（MPa ），换算关系有：1MPa=1N/m 2=(9.8)-1Kgf/mm 2或1Kgf/mm 2=9.8MPa σb =P b /F o式中：P b –至材料断裂时的最大应力（或者说是试样能承受的最大载荷）；F o –拉伸试样原来的横截面积。

（2）屈服强度极限：金属材料试样承受的外力超过材料的弹性极限时，虽然应力不再增加，但是试样仍发生明显的塑性变形，这种现象称为屈服，即材料承受外力到一定程度时，其变形不再与外力成正比而产生明显的塑性变形。

金属的物理性质与化学性质金属是一类常见的物质，具有独特的物理性质和化学性质。

本文将从这两个方面来探讨金属的性质。

一、金属的物理性质1. 密度和重量金属具有相对较高的密度，例如铁和铜的密度分别为7.87g/cm³和8.96g/cm³。

因此，金属材料通常比较重。

2. 导电性金属是优良的导电体，能够自由传导电流。

这是由于金属内部的电子形成了“海洋模型”，电子可以自由地在金属中移动。

3. 导热性金属具有优良的导热性能。

当金属被加热时，内部的金属离子会迅速传递热量，使整个金属均匀地升温。

4. 可塑性和延展性金属可以通过加热和机械加工来改变其形状。

这是由于金属的结晶结构具有较强的连续性，金属离子可以轻松地重新排列。

5. 磁性一些金属具有磁性，例如铁、镍和钴。

它们可以被磁场吸引，并能够产生磁场。

二、金属的化学性质1. 与酸的反应大部分金属在与酸发生反应时会释放氢气。

例如，铜与酸反应会产生氢气和铜(II)盐。

2. 与氧的反应金属与氧气反应会生成金属氧化物。

不同金属的氧化物的性质不同，一些金属氧化物具有特殊的颜色。

3. 与水的反应一些金属在与水反应时会产生氢气，并且形成金属氢氧化物。

例如，钠与水反应会迅速起火放出氢气。

4. 与非金属元素的反应金属可以与非金属元素形成化合物，例如氧化物、硫化物等。

这些化合物往往具有不同于金属本身性质的特点。

总结：金属的物理性质和化学性质使其在日常生活和工业生产中发挥重要作用。

通过了解金属的这些特性，我们可以更好地理解金属的性质，应用于材料科学、能源产业和工程技术等领域，并推动科学技术的发展。

参考文献：- Callister, W. D., & Rethwisch, D. G. (2007). Fundamentals of materials science and engineering. Wiley.- Ashley, P. M. (2010). Introduction to mass spectrometry: Instrumentation, applications, and strategies for data interpretation. Wiley.注：上述文章仅供参考，具体撰写时还需根据实际情况进行修改和完善。

金属材料金属材料的性能与应用金属材料的性能与应用金属材料是最常用的结构材料之一，其优异的性能使其在各个领域得到广泛应用。

本文将从金属材料的特性、性能和应用方面进行探讨。

一、金属材料的特性金属材料具有以下几个基本特性：1. 密度高：金属材料的原子排列较为紧密，因此其密度相对较高。

这使得金属材料在构造强度要求较高的场合得到应用，在航空航天、汽车制造等领域发挥着重要作用。

2. 导电性好：金属材料具有良好的导电性能，电子在金属中的传输速度快。

因此，金属材料广泛应用于电子元器件、电力输送以及通信等领域。

3. 导热性优异：金属材料具有优异的导热性能，能够快速传导热量。

这使得金属材料在制造散热器、热交换器等热传导要求高的设备中得到广泛应用。

4. 强度高：金属材料的强度较高，能够承受较大的载荷和应力。

这使得金属材料成为制造机械零件、桥梁等要求高强度的结构材料。

二、金属材料的性能金属材料的性能主要包括力学性能、物理性能和化学性能三个方面。

1. 力学性能：金属材料的力学性能包括强度、韧性、塑性等指标。

强度是指材料抵抗外力破坏的能力，韧性是指材料在受力作用下能够吸收较大的能量而不破断的性质，塑性是指材料受力后能够发生可逆形变的能力。

2. 物理性能：金属材料的物理性能包括热膨胀系数、热导率和电阻率等。

热膨胀系数是指材料在温度变化时长度或体积的变化程度，热导率是指材料导热的能力，电阻率是指材料电阻导电的能力。

3. 化学性能：金属材料的化学性能包括耐腐蚀性能和氧化性能等。

耐腐蚀性能是指金属材料在与介质接触时的抗腐蚀能力，氧化性能是指金属材料在氧气环境下的抗氧化能力。

三、金属材料的应用由于金属材料特性的优异，其应用范围广泛。

1. 结构材料：金属材料在建筑、桥梁、汽车、飞机等领域中作为结构材料使用，用于承担载荷和保证结构强度。

2. 电子领域：金属材料在电子器件、电缆、导线等领域中得到广泛应用，由于其导电性能优异，能够传输电流和信号。

金属材料的性能一、金属材料的物理性能和化学性能1. 金属的物理性能金属的物理性能主要包括密度、熔点、热膨胀、导热性、导电性和磁性等。

(1) 密度密度是指金属单位体积的质量，用ρ表示ρ=m Vm—金属质量(kg) V—金属体积(m3) ρ—金属密度(kg/m3)在实际应用中，常用金属密度来计算大型零件的质量，某些机械零件选材时必须考虑金属密度。

比如航空领域，密度是考虑的一个重要指标。

(2) 熔点金属由固态转变为液态是的温度称之为熔点。

纯金属都有固定的熔点。

熔点是制定热加工(冶炼、铸造、焊接)工艺规范的重要依据之一。

(3) 热膨胀性金属受热时，体积会增大，冷却时收缩，金属这种性能称之为热膨胀性。

热膨胀性能的大小可以用线膨胀系数或体膨胀系数来表示。

α1=l t−l0 l0Δtl0—线膨胀前的长度(cm)l t—线膨胀后的长度(cm)Δt—温度差(K或℃)α1—线膨胀系数(1/K)或(1/℃)从式中可以看出，线膨胀系数是指温度每升高一个单位，金属材料长度增量与原来长度的比值。

线膨胀系数不是一个固定不变的数值，它是随温度的升高而增大的。

体膨胀系数是线膨胀系数的3倍。

在实际工作中，应当考热膨胀的影响，例如铸造冷却时工件体积收缩，精密量具因温度变化二引起的读数误差等。

(4) 导热性金属传到热量的能力称为导热性。

金属导热性能较好。

这与其内部的自由电子有关。

金属导热能力的大小，常用导热率(导热系数)λ来表示。

热导率说明维持单位温度梯度(温度差)时，在单位时间内，流过物体单位横截面的热量，单位是W/(m·K)。

金属材料的导热率越大，说明导热性能越好。

一般来说，金属越纯，其导热能力越好。

导热性好的金属散热性能就越好，在制造散热器、热交换器等零件时，就要注意选用导热性能好的材料。

(5) 导电性金属能够传导电流的性能，称为导电性。

金属的导电性与其内部存在的自由电子有关。

金属导电性能的好坏，常用电阻率ρ来表示。

单位长度，单位截面积的物体在一定温度下所具有的电阻数叫电阻率，单位是Ω·m。

金属材料的物理性能、化学性能及工艺性能黄丰讲师表示某种材料单位体积的质量。

材料由固态转变为液态时的熔化温度。

材料传导热量的能力。

材料传导电流的能力。

材料随温度变化体积发生膨胀或收缩的特性。

（1）密度（2）熔点（3）导热性（4）导电性 （5）热膨胀性包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等。

物理性能在室温或高温时抵抗各种介质的化学侵蚀的能力。

化学性能 金属材料在常温下抵抗氧、水蒸汽等化学介质腐蚀破坏作用的能力。

材料抵抗氧化作用的能力。

金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性的总称。

（1）耐腐蚀性 （2）抗氧化性（3）化学稳定性工艺性能是材料对各种加工工艺的适应能力。

包括铸造性能、锻压性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能。

工艺性能的好坏直接影响零件的加工质量和生产成本，所以也是选材和制定零件加工工艺必须考虑的因素之一。

工艺性能是材料对各种加工工艺的适应能力。

铸造性能主要是指液态金属的流动性和凝固过程中的收缩及偏析倾向等。

锻造性能主要是指金属进行锻造时，其塑性的好坏和变形抗力的大小。

塑性高、变形抗力小，则锻造性能好。

是材料对各种加工工艺的适应能力。

工艺性能焊接性能主要是指在一定焊接工艺条件下，零部件获得优质焊接接头的难易程度。

焊接性能受到材料本身特性和工艺条件的影响。

工艺性能是材料对各种加工工艺的适应能力。

切削加工性能主要是指工件材料接受切削加工的难易程度。

热处理工艺性能包括淬透性、热应力倾向、加热和冷却过程中裂纹形成倾向等。

谢谢观看。

第二节金属的物理性能与化学性能♦金属物理性能——是指金属在重力、电磁场、热力（温度）等物理因素作用下，其所表现出的性能或固有的属性。

它包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等。

♦金属的化学性能——是指金属在室温或高温时抵抗各种化学介质作用所表现出来的性能，它包括耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性等。

一、金属物理性能1♦金属的密度——是指单位体积金属的质量。

一般将密度小于5×103kg/m3的金属称为轻金属，密度大于5×103kg/m3的金属称为重金属。

2．♦金属和合金从固态向液态转变时的温度称为熔点。

纯金属都有固定的熔点。

合金的熔点决定于它的化学成分，如钢和生铁虽然都是铁和碳的合金，但由于其碳的质量分数不同，其熔点也不同。

熔点高的金属称为难熔金属(如钨、钼、钒等)，可以用来制造耐高温零件。

熔点低的金属称为易熔金属(如锡、铅等)，可以用来制造保险丝(铅、锡、铋、镉的合金)3♦金属传导热量的能力称为导热性。

金属导热能力的大小常用热导率(亦称导热系数)λ表示。

金属材料的热导率越大，说明其导热性越好。

一般说来，金属越纯，其导热能力越大。

合金的导热能力比纯金属差。

金属的导热能力以银为最好，铜、铝4♦金属能够传导电流的性能，称为导电性。

金属导电性的好坏，常用电阻率ρ表示。

取长1m、截面积为1mm2的物体，在一定温度下所具有的电阻数，称为电阻率，单位是Ω·m。

电阻率导电性和导热性一样，是随合金化学成分的复杂化而降低的，因而纯金属的导电性总比合金好。

5♦金属材料随着温度变化而膨胀、收缩的特性称为热膨胀性。

一般来说，金属受热时膨胀而且体积增大，冷却时收缩而且体积缩小。

热膨胀性的大小用线胀系数αl和体胀系数αv6♦金属材料在磁场中被磁化而呈现磁性强弱的性能称为磁性。

铁磁性材料──在外加磁场中，能强烈地被磁化到很大程度，如铁、顺磁性材料──在外加磁场中呈现十分微弱的磁性，如锰、铬、钼抗磁性材料──能够抗拒或减弱外加磁场磁化作用的金属，如铜、二、金属的化学性能1.♦金属材料在常温下抵抗氧、水及其它化学介质腐蚀破坏作用的能力，称为耐腐蚀性。

金属化学性质的归纳总结金属是化学元素中的一类，具有独特的物理和化学性质。

金属化学性质的归纳总结可以帮助我们更好地理解金属的特点和用途。

本文将从金属的物理性质、化学性质、氧化还原性和反应性等方面进行归纳总结。

一、物理性质1. 密度和相对密度：金属的密度通常较高，有良好的重量感，相对密度大于1。

2. 导电性能：金属具有良好的导电性能，可以传导电流和热量，其中铜和银是最佳的导电体。

3. 热导性能：金属的热导率高，能够迅速传导热量，使其在制造热器具和散热设备中得到广泛应用。

4. 留有光泽：大部分金属具有光泽，即使暴露在空气中也能保持金属光泽。

5. 延展性和韧性：金属具有良好的延展性和韧性，可以制成各种形状，如铜丝和铝箔。

二、化学性质1. 金属的氧化反应：金属通常与氧气反应生成金属氧化物，称为氧化反应。

例如铁在空气中与氧气反应生成铁锈。

2. 金属的还原反应：金属具有良好的还原性，能够还原其他物质，参与氧化还原反应。

例如锌可以还原Cu2+离子生成Cu金属。

3. 金属的溶解性：一些金属如铝和锌可以与酸反应生成盐和氢气。

4. 金属的腐蚀性：金属在氧气和湿气的作用下容易发生腐蚀，产生金属氧化物，如铁生锈。

5. 金属的活泼性：金属的活泼性由金属元素的位置在元素周期表中决定，活泼性较高的金属更容易与酸和非金属元素反应。

三、氧化还原性1. 金属的氧化性：金属通常容易失去电子形成阳离子，表现出较强的氧化性。

2. 金属的还原性：金属由于具有较低的电负性，可以容易地将电子转移给其他物质，参与还原反应。

3. 金属的电化学活性：金属的电化学活性可以通过标准电极电位来预测，越容易被氧化的金属电极电位越低。

四、反应性1. 金属与非金属的反应：金属与非金属通常能够发生反应，形成离子化合物。

例如钠和氯气反应生成氯化钠。

2. 金属与水的反应：一些金属与水反应时会放出氢气，形成金属氢氧化物。

例如钠与水反应生成氢氧化钠和氢气。

3. 金属与酸的反应：一些金属可以与酸反应生成氢气和金属盐。