五大材料分类

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1、天然材料相对于人工合成材料而言。指自然界原来就有未经加工或基本不加工就可直接使用 的材料。如砂、石、木材等。 产自天然,未经人手深度加工的材料。这些材料可分为三大类:(1)天然的金属 材料,几乎只有自然金 ;(2)天然的有机材料 ,有木材、竹材、草等来自植物界的与皮革、 毛皮、兽角、兽骨等来自动物界的材料。这些都是人类乐于使用并有很高使用价值的一 类;(3)天然的无机材料 ,有大理石、花岗岩、粘土等。 一般天然材料具有以下特征 :(1)具有强烈的个性 ;(2)材料的性能、纯度的偏差 大;(3)地域性强,表现在不同地区的出产偏差值大 ,或者产地仅仅局限在少数地区 ;(4)材 料的形状、性能不一

2、,有形状与数量的限制 ;(5)一般不适宜作为单一品种大批量产品 的材料使用 ,而多用手工工艺产品。但是天然材料是与人及自然最为调和的材料,用 它们制作的产品具有高雅质朴的品格 ,与人之间最具亲和感 ,是最乐用的材料之一 ,尤 其是天然的有机材料。常将它们加工成加工材料,以改善性能、纯度 ,减少地域性的偏 差,以及形状与数量的限制。在充分保持天然材料个性与品格的基础上使之亦适用于单 一品种大批量的产品 ,能更好地为工业设计师所利用。金属材料百科名片百科名片金属材料金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。 （注：金

3、属氧化物（如氧化铝）不属于金属材料）目录目录金属材料定义金属材料的疲劳金属材料的塑性金属材料的硬度金属材料性能机械性能化学性能物理性能工艺性能我国规定哪些金属材料需进行进出口检验金属材料、金属制品行业发展前景展开中文名称:金属材料 英文名称:metal material 金金属属材材料料定定义义意意义义:人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。种类:金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。 黑色金属又称 钢铁材料，包括含铁 90以上的工业纯

4、铁，含碳 24的铸铁，含碳小于 2的碳钢，以及各种用途的结构钢、 不锈钢、耐热钢、高温合金 不锈钢、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的 非晶态金属 材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金，以及金属基复合材料等。 性性能能:一般分为工工艺艺性性能能和使使用用性性能能两类

5、。所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定的冷、 热加工条件下表现出来的性能。金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、 可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它包括力学性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能的好坏，决定了它的使用范围与使用寿命。在机械制造业中，一般机械零件都是在常温、常压和非常强烈腐蚀性介质中使用的，且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷的作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为力学性能（过去也称为 机械性

6、能） 。金属材料的力学性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载荷性质不同（例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等） ，对金属材料要求的力学性能也将不同。常用的力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。 金金属属材材料料的的疲疲劳劳许多机械零件和工程构件，是承受交变载荷工作的。在交变载荷的作用下，虽然应力水平低于材料的 屈服极限，但经过长时间的应力反复循环作用以后，也会发生突然脆性断裂，这种现 机械零件象叫做金属材料的疲劳。 金属材料疲劳断裂的特点是： （1）载荷应力是交变的； （2）载荷的作用时间较长； （3）断裂是瞬时发生的； （4）无论是塑性材料还是脆性材料，在

7、疲劳断裂区都是脆性的。 所以，疲劳断裂是工程上最常见、最危险的断裂形式。 金属材料的疲劳现象，按条件不同可分为下列几种： （1）高周疲劳：指在低应力（工作应力低于材料的屈服极限，甚至低于弹性极限）条件下，应力循环周数在 100000以上的疲劳。它是最常见的一种疲劳破坏。高周疲劳一般简称为疲劳。 （2）低周疲劳：指在高应力（工作应力接近材料的屈服极限）或高应变条件下，应力循环周数在10000100000以下的疲劳。由于交变的塑性应变在这种疲劳破坏中起主要作用，因而，也称为塑性疲劳或应变疲劳。 （3）热疲劳：指由于温度变化所产生的热应力的反复作用，所造成的疲劳破坏。 （4）腐蚀疲劳：指机器部件在交

8、变载荷和腐蚀介质（如酸、碱、海水、活性气体等）的共同作用下，所产生的疲劳破坏。 （5）接触疲劳：这是指机器零件的接触表面，在接触应力的反复作用下，出现麻点剥落或表面压碎剥落，从而造成机件失效破坏。 金金属属材材料料的的塑塑性性塑性是指金属材料在载荷外力的作用下，产生永久变形（塑性变形）而不被破 塑性变形坏的能力。金属材料在受到拉伸时，长度和横截面积都要发生变化，因此，金属的塑性可以用长度的伸长（延伸率）和断面的收缩（断面收缩率）两个指标来衡量。 金属材料的延伸率和断面收缩率愈大，表示该材料的塑性愈好，即材料能承受较大的塑性变形而不破坏。一般把延伸率大于百分之五的金属材料称为塑性材料（如低碳钢等

9、），而把延伸率小于百分之五的金属材料称为脆性材料（如灰口铸铁等） 。塑性好的材料，它能在较大的宏观范围内产生塑性变形，并在塑性变形的同时使金属材料因塑性变形而强化，从而提高材料的强度，保证了零件的安全使用。此外，塑性好的材料可以顺利地进行某些成型工艺加工，如冲压、冷弯、 冷拔、校直等。因此，选择金属材料作机械零件时，必须满足一定的塑性指标。 字串2 编编辑辑本本段段金金属属材材料料的的硬硬度度硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。 1.布氏硬度（ HB） 以一定的载荷 (一般3000kg)

10、把一定大小（直径一般为10mm）的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值 (HB)，单位为公斤力 /mm2 (N/mm2)。 2.洛氏硬度（ HR） 当 HB450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120的金刚石圆锥体或直径为 1.59、3.18mm 的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，分三种不同的甓壤幢硎荆?HRA：是采用60kg 载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料（如硬质合金等） 。 HRB：是采用100kg 载荷和直径 1.58mm 淬硬的钢

11、球，求得的硬度，用于硬度较低的材料（如退火钢、铸铁等） 。 HRC：是采用150kg 载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火钢等） 。 3 维氏硬度（HV） 以120kg 以内的载荷和顶角为 136的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值(HV)。 硬度试验是机械性能试验中最简单易行的一种试验方法。为了能用硬度试验代替某些机械性能试验，生产上需要一个比较准确的硬度和强度的换算关系。 实践证明，金属材料的各种硬度值之间，硬度值与强度值之间具有近似的相应关系。因为硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的，材料的强度越高，塑性变形

12、抗力越高，硬度值也就越高。 编编辑辑本本段段金金属属材材料料性性能能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。 编编辑辑本本段段机机械械性性能能（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

13、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.强强度度 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（ b） 、抗弯强度极限（ bb） 、抗压强度极限（ bc）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b 表示，如拉伸试

14、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/m2=(9.8)-1Kgf/mm2或1Kgf/mm2=9.8MPab=Pb/Fo 式中：Pb?C 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） ；Fo?C 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。产生屈服时的应力称为屈服强度极限，用 s 表示，相应于拉伸试验曲线图中的S 点称为屈服点。对于塑性高的材料，在

15、拉伸曲线上会出现明显的屈服点，而对于低塑性材料则没有明显的屈服点，从而难以根据屈服点的外力求出屈服极限。因此，在拉伸试验方法中，通常规定试样上的标距长度产生 0.2%塑性变形时的应力作为条件屈服极限，用0.2表示。屈服极限指标可用于要求零件在工作中不产生明显塑性变形的设计依据。但是对于一些重要零件还考虑要求屈强比（即s/b）要小，以提高其安全可靠性，不过此时材料的利用率也较低了。 （3）弹性极限：材料在外力作用下将产生变形，但是去除外力后仍能恢复原状的能力称为弹性。金属材料能保持弹性变形的最大应力即为弹性极限，相应于拉伸试验曲线图中的e 点，以 e 表示，单位为兆帕（ MPa）：e=Pe/Fo

16、 式中 Pe 为保持弹性时的最大外力（或者说材料最大弹性变形时的载荷） 。（4）弹性模数：这是材料在弹性极限范围内的应力 与应变 （与应力相对应的单位变形量）之比，用 E 表示，单位兆帕（ MPa）：E=/=tg 式中 为拉伸试验曲线上 o-e 线与水平轴 o-x 的夹角。弹性模数是反映金属材料刚性的指标（金属材料受力时抵抗弹性变形的能力称为刚性）。 2.塑塑性性, 金属材料在外力作用下产生永久变形而不破坏的最大能力称为塑性，通常以拉伸试验时的试样标距长度延伸率（%）和试样断面收缩率 （%）延伸率 =(L1-L0)/L0x100%，这是拉伸试验时试样拉断后将试样断口对合起来后的标距长度L1与试样原始标距长度 L0之差（增长量）与 L0之比。在实际试验时，同一材料但是不同规格（直径、截面形状-例如方形、圆形、矩形以及标距长度）的拉伸试样测得的延伸率