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金属材料检测仪器 金属材料检测设备 金属材料的性能

 金属材料的性能通常包括物理性能、化学性能、力学性能和工艺性能等。

　　(一)金属材料的物理化学性能

　　1．密度

　　物质单位体积所具有的质量称为密度，用符号P表示。利用密度的概念可以帮助我们解决一系列实际问题，如计算毛坯的重量，鉴别金属材料等。常用金属材料的密度如下：铸钢为7．8g／cm³，灰铸铁为7．2g／cm³，钢为8．9g／cm³，黄铜为8．63g／cm³，铝为2．7g／cm³。

　　2．导电性

　　金属传导电流的能力叫做导电性。各种金属的导电性各不相同，通常银的导电性最好，其次是铜和铝。

　　3．导热性

　　金属传导热量的性能称为导热性。一般说导电性好的材料，其导热性也好。若某些零件在使用中需要大量吸热或散热时，则要用导热性好的材料。如凝汽器中的冷却水管常用导热性好的铜合金制造，以提高冷却效果。

　　4．热膨胀性

　　金属受热时体积发生胀大的现象称为金属的热膨胀。例如，被焊的工件由于受热不均匀而产生不均匀的热膨胀，就会导致焊件的变形和焊接应力。衡量热膨胀性的指标称为热膨胀系数。

　　5．抗氧化性

　　金属材料在高温时抵抗氧化性气氛腐蚀作用的能力称为抗氧化性。热力设备中的高温部件，如锅炉的过热器、水冷壁管、汽轮机的汽缸、叶片等，易产生氧化腐蚀。一般用作过热器管等材料的抗氧化腐蚀速度指标控制在≤0．1mm／a。

　　6．耐腐蚀性

　　金属材料抵抗各种介质(大气、酸、碱、盐等)侵蚀的能力称为耐腐蚀性。化工、热力设备中许多部件是在腐蚀条件下长期工作的，所以选材时必须考虑钢材的耐腐蚀性。

　　(二)金属材料的力学性能

　　金属材料受外部负荷时，从开始受力直至材料破坏的全部过程中所呈现的力学特征，称为力学性能。它是衡量金属材料使用性能的重要指标。力学性能主要包括强度、塑性、硬度和韧性等。

　　1．强度

　　金属材料的强度性能表示金属材料对变形和断裂的抗力，它用单位截面上所受的力(称为应力)来表示。常用的强度指标有屈服强度及抗拉强度等。

　　(1)屈服强度  钢材在拉伸过程中，当拉应力达到某一数值而不再增加时，其变形却继续增加，这个拉应力值称为屈服强度，以σ_s表示。σ_s值越高，材料的强度越高。

　　(2)抗拉强度  金属材料在破坏前所承受的最大拉应力，以σ_b表示。σ_b值越大金属材料抵抗断裂的能力越大，强度越高。

　　强度的单位是MPa(兆帕)。

　　2．塑性

　　塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形的能力。表示金属材料塑性性能有伸长率、断面收缩率及冷弯角等。

　　(1)伸长率  金属材料受拉力作用破断时，伸长量与原长度的百分比叫做伸长率，以δ表示。

式中  L₀——试样的原标定长度，mm；

　　  L₁——试样拉断后标距部分的长度，mm。

　　(2)断面收缩率  金属材料受拉力作用破断时，拉断处横截面缩小的面积与原始截面积的百分比叫做断面收缩率，以甲表示。

式中  F——试样拉断后，拉断处横截面面积，mm²；

　　  F₀——试样标距部分原始的横截面面积，mm²。

　　(3)冷弯角  冷弯角也叫弯曲角，一般是用长条形试件，根据不同的材质、板厚，按规定的弯曲半径进行弯曲，在受拉面出现裂纹时试件与原始平面的夹角，叫做冷弯角，以α表示。冷弯角越大，说明金属材料的塑性越好。

　　3．冲击韧性

　　冲击韧性是衡量金属材料抵抗动载荷或冲击力的能力，冲击试验可以测定材料在突加载荷时对缺口的敏感性。冲击值是冲击韧性的一个指标，以a_k表示。a_k值越大说明该材料的韧性越好。

式中  A_k——冲击吸收功，J；

　　  F——试验前试样刻槽处的横截面积，cm²；

　　  a_k——冲击值，J／cm²。

　　4．硬度

　　金属材料抵抗表面变形的能力。

　　常用的硬度有布氏硬度HB、洛氏硬度HR、维氏硬度HV三种。

　　(三)金属材料的工艺性能

　　金属材料的工艺性能是指承受各种冷热加工的能力。

　　1．切削性能

　　切削性是指金属材料是否易于切削的性能。切削时，若切削刀具不易磨损，切削力较小且被切削工件的表面质量高，则称此材料的切削性能好。一般灰口铸铁具有良好的切削性，钢的硬度在HB180～200范围内时具有较好的切削性能。

　　2．铸造性能

　　金属的铸造性能主要是指金属在液态时的流动性以及液态金属在凝固过程中的收缩和偏析程度。金属的铸造性能是保证铸件质量的重要性能。

　　3．焊接性能

　　焊接性是指材料在限定的施工条件下焊接成按规定设计要求的构件，并满足预定服役要求的能力。焊接性受材料、焊接方法、构件类型及使用要求四个因素的影响。

　　焊接性评定方法有很多，其中广泛使用的方法是碳当量法。这种方法是基于合金元素对钢的焊接性不同程度的影响，而把钢中合金元素(包括碳)的含量按其作用换算成碳的相当含量。可作为评定钢材焊接性的一种参考指标。碳当量法用于对碳钢和低合金钢淬硬及冷裂倾向的估算。

　　常用碳当量的计算公式

　　式中元素符号表示它们在钢中所占的百分含量，若含量为一范围时，取上限。

经验证明：当C_E<0．4％时，钢材的淬硬倾向不明显，焊接性优良，焊接时不必预热；当C_E＝0．4％～0．6％时，钢材的淬硬倾向逐渐明显，需采取适当预热和控制线能量等工艺措施；当C_E>0．6％时，钢材的淬硬倾向强，属于较难焊的材料，需采取较高的预热温度和严格的工艺措施。

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