金属材料基础知识，金属材料的力学性能
金属材料是指具有光泽、延展性、容易导电、传热等性质的材料。一般分为黑色金属和有色金属两种。黑色金属包括铁、铬、锰等。其中钢铁是基本的结构材料，称为“工业的骨骼”。由于科学技术的进步，各种新型化学材料和新型非金属材料的广泛应用，使钢铁的代用品不断增多，对钢铁的需求量相对下降。但迄今为止，钢铁在工业原材料构成中的主导地位还是难以取代的。
任何机械零件或工具，在使用过程中，往往要受到各种形式外力的作用，这就要求金属材料必须具有一种承受机械载荷而不超过许可变形或不破坏的能力，这种能力就是材料的力学性能。
一、力学性能--强度
强度——金属在静载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。
1．拉伸测试
拉伸试验是指在承受轴向拉伸载荷下测定材料特性的试验方法。利用拉伸试验得到的数据可以确定材料的弹性极限、伸长率、弹性模量、比例极限、面积缩减量、拉伸强度、屈服点、屈服强度和其它拉伸性能指标。
2．力－伸长曲线
弹性变形阶段--屈服阶段--强化阶段--缩颈阶段
3．强度指标
（1）屈服强度：当金属材料出现屈服现象时，在实验期间发生塑性变形而力不增加的应力点。
（2）抗拉强度Rm ：材料在断裂前所能承受的最大的应力。
二、力学性能--塑性
塑性——材料受力后在断裂前产生塑性变形的能力。
1．断后伸长率A ：试样拉断后，标距的伸长量与原始标距之比的百分率。
2．断面收缩率Z ：试样拉断后，缩颈处面积变化量与原始横截面面积比值的百分率
三、力学性能--硬度
硬度——材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。硬度是通过在专用的硬度试验机上实验测得的。
1．布氏硬度：用球面压痕单位面积上所承受的平均压力来表示，单位为Pa，但一般均不标出：
表示方法：布氏硬度用硬度值、硬度符号、压头直径、实验力及实验力保持时间表示。当保持时间为10～15s时可不标。 应用范围：主要用于测定铸铁、有色金属及退火、正火、调质处理后的各种软钢等硬度较低的材料。
1、金属材料的机械性能的含义是什么？
金属及合金的机械性能是指材料的力学性能，即受外力作用时所反映出来的性能。它是衡量金属材料的重要指标。
2、金属材料的主要机械性能指标有哪些？
金属材料的主要机械性能有：弹性、塑性、刚度、强度、硬度、冲击韧性、疲劳强度和断裂韧性。
3、什么是弹性和韧性？
金属材料受外力作用时产生变形，当外力去掉后恢复原来的形状的性能，叫弹性；这种随着外力而消失得变形叫弹性变形，其大小与外力成正比。金属材料在外力作用下，产生永久变形而不致引起破坏的性能，叫塑性。外力消失时留下的这部分不可恢复得变形叫塑性变形，其大小与外力不成正比。
4、什么叫应力？什么叫应变？
材料受到拉伸时单位截面上的拉力叫应力，用σ表示。材料受到拉伸时单位长度上的伸长量叫应变，用ε表示。
5、什么叫弹性极限？
材料所能承受的、不产生永久变形的最大应力叫做弹性极限，用σb表示。
6、什么叫屈服极限？
金属材料开始出现明显的塑性变形的应力叫做屈服极限，用示。有些材料屈服极限很难测定，通常规定产生0.2%塑性变形时的应力作为屈服极限，用σ0.2表示。
7、什么叫刚度？刚度用什么来衡量？
金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力叫刚度。在弹性范围内，应力与应变的比值叫做弹性模数，弹性模数越大，刚度越大。
8、什么叫强度？
强度是指金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。
9、表示材料强度的指标有哪些？
表示材料强度的指标有：
1)、屈服强度：金属材料发生屈服现象时的屈服极限。σs=Ps/F0 (Pa)
Ps—试样产生屈服现象时所承受的最大外力，N(牛顿)；F0—试样原来的截面积，㎡。
2）、抗拉强度：金属材料在拉断前所承受的最大应力。以σb表示。σb=Pb/F0 (Pa)
Pb—试样在断裂前的最大拉力，N(牛顿)；F0—试样原来的截面积，㎡。
10、什么叫硬度？
金属材料抵抗更硬的物体压入其内部的能力叫做硬度。
金属材料及处理工艺基础知识
一、 金属材料分类:
金属材料的分类有多种方式，有按照密度分的，价格分的…常用的是分类是把金属材料分成黑色金属和有色金属两大类。
1.黑色金属：通常指铁，锰、铬及它们的合金。常用的黑色材料为钢铁。其又分为三类：纯铁，钢，铸铁。
纯铁：其主要由Fe组成的，含C量在0.0218％以下，工业中很少用；
钢：含C量在218%-2.3%之间的铁碳合金〔不加其他元素的称碳素钢，加入其他合金元素的称合金钢〕。其又可以按照成分分类〔碳素钢，合金钢〕，用途分类〔轴承钢，不锈钢，工具钢，模具钢，弹簧钢，渗碳用钢，耐磨钢，耐热钢…〕，品质分类〔普通钢，优质钢，高级优质钢〕，成形方式分类〔锻钢，铸钢，热轧钢，冷拉钢〕，形式分类〔板材，棒材，管材，异形钢等〕等等。
铸铁：含C量在2.3％-6.69％之间的铁碳合金成为铸铁。按石墨的形态其又可以分为灰铸铁，球墨铸铁，蠕墨铸铁等，石墨的不同形态和基体的配合而具有不同的性能。
2.有色金属：又称非铁金属，指除黑色金属外的金属和合金，如铜、锡、铅、锌、铝、镍锰以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等。
二、 金属材料的使用性能及指标
金属材料常用的性能指标有力学性能和物理性能。
1.力学性能：金属材料在外力作用下表现出来的各种特性，如弹性、塑性、韧性、强度、硬度等。
强度: 金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。屈服强度、抗拉强度是极为重要的强度指标，是金属材料选用的重要依据。强度的大小用应力来表示，即用单位面积所能承受的载荷(外力)来表示，常用单位为MPa。
屈服强度：金属试样在拉力试验过程中，载荷不再增加，而试样仍继续发生变形的现象，称为“屈服”。产生屈服现象时的应力，即开始产生塑性变形时的应力，称为屈服点，用符号σs表示，单位为MPa。一般的，材料到达屈服强度，就开始伴随着永久的塑性变形，因此其是非常重要的指标。
抗拉强度：金属试样在拉力试验时，拉断前所能承受的最大应力，用符号σb表示，单位为MPa。
第1页共33页金属材料工程基础知识100道及答案解析单选题100道1.下列金属中，导电性最好的是（）A.铜B.铝C.银D.金答案：C解析：在常见金属中，银的导电性最好。2.金属材料在静载荷作用下，抵抗变形和断裂的能力称为（）A.强度B.硬度C.塑性D.韧性答案：A解析：强度是金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。3.下列哪种金属的熔点最高（）A.钨B.铁C.铜D.铝第2页共33页答案：A解析：钨的熔点约3410℃，是常见金属中熔点最高的。4.金属的疲劳强度是指（）A.在交变载荷作用下，经过无数次循环而不破坏的最大应力B.在静载荷作用下，不发生破坏的最大应力C.在冲击载荷作用下，不发生破坏的最大应力D.在高温下，不发生破坏的最大应力答案：A解析：金属的疲劳强度是在交变载荷作用下，经过无数次循环而不破坏的最大应力。5.下列哪种热处理工艺可以提高金属材料的硬度（）A.退火B.正火C.淬火D.回火答案：C解析：淬火能使钢件获得高硬度。6.常见的不锈钢中，主要的合金元素是（）A.铬B.镍C.钛D.钼答案：A第3页共33页解析：铬是不锈钢中主要的合金元素。7.下列金属材料中，属于有色金属的是（）A.铸铁B.碳钢C.铜D.工具钢答案：C解析：有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属，铜属于有色金属。8.下列哪种金属具有良好的耐腐蚀性和高温强度（）A.钛B.镁C.锌D.铅答案：A解析：钛具有良好的耐腐蚀性和高温强度。9.合金元素在钢中的作用不包括（）A.提高钢的强度B.改善钢的韧性C.降低钢的硬度答案：C解析：合金元素通常会提高钢的硬度，而不是降低。D.提高钢的耐磨性第4页共33页10.金属材料的塑性指标通常用（）表示A.屈服强度B.抗拉强度C.伸长率D.硬度答案：C解析：伸长率和断面收缩率是金属材料的塑性指标。11.下列哪种金属的密度最大（）A.铝B.铁C.铅D.金答案：D解析：金的密度相对较大。12.下列哪种金属材料常用于制造刀具（）A.高速钢B.铝合金C.铜合金D.钛合金答案：A解析：高速钢常用于制造刀具。13.下列哪种金属的抗氧化性最好（）
