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1、二、材料的物理性能与化学性能 1、物理性能 物理性能是指材料固有的属性，金属的物理性能包括密度、熔点、电性能、热性能、磁性能等。 （1）密度： 密度是指在一定温度下单位体积物质的质量，密度表达式如下： = m/V 式中物质的密度（g/cm3）； m 物质的质量（g）； V- 物质的体积（cm3）。 常用材料的密度（20） 材料 铅 铜 铁 钛 铝 锡 钨 塑料 玻璃钢 碳纤维复合材料 密度/g/cm3 11.3 8.9 7.8 4.5 2.7 7.28 19.3 0.92.2 2.0 1.11.6 密度意义：密度的大小很大程度上决定了工件的自重，对于要求质轻的工件宜采用密度较小的材料（如铝、钛
2、、塑料、复合材料等）；工程上对零件或计算毛坯的质量也要利用密度。（2）熔点：是材料从固态转变为液态的温度，金属等晶体材料一般具有固定的熔点，而高分子材料等非晶体材料一般没有固定的熔点。 常用材料的熔点 材料 钨 钼 钛 铁 铜 铝 铅 铋 锡 铸铁 碳钢 铝合金 熔点/ 3380 2630 1677 1538 1083 660.1 327 271.3 231.9 12791148 14501500 447575 熔点意义：金属的熔点是热加工的重要工艺参数；对选材有影响，不同熔点的金属具有不同的应用场合：高的熔点金属（如钨、钼等）可用于制造耐高温的零件（如火箭、导弹、燃气轮机零件，电火花加工、焊
3、接电极等），低的熔点金属（如铅、铋、锡等）可用于制造熔丝、焊接钎料等。 （3）电阻率：电阻率用 表示，电阻率是单位长度、单位截面积的电阻值，其单位为.m。电阻率的意义：是设计导电材料和绝缘材料的主要依据。材料的电阻率越小，导电性能越好。金属中银的导电性最好、铜与铝次之。通常金属的纯度越高，其导电性越好，合金的导电性比纯金属差，高分子材料和陶瓷一般都是绝缘体。导电器材常选用导电性良好的材料，以减少损耗；而加热元件、电阻丝则选用导电性差的材料制作，以提高功率。 （4）导热率：导热率用导热率表示，其含义是在单位厚度金属，温差为1时，每秒钟从单位断面通过的热量。单位为w/(m)。常用金属的热导率 材料
4、 银 铜 铝 铁 灰铸铁 碳钢 热导率/W/(m) 419 393 222 75 63 67（100） 金属具有良好的导热性，尤其是银、铜、铝的导热性很好；一般纯金属具有良好的导热性，合金的成分越复杂，其导热性越差。 导热率的意义：是传热设备和元件应考虑的主要性能，对热加工工艺性能也有影响。散热器等传热元件应采用导热性好的材料制造；保温器材应采用导热性差的材料制造。热加工工艺与导热性有密切关系，在热处理、铸造、锻造、焊接过程中，若材料的导热性差，则会使工件内外产生大的温差而出现较大的内应力，导致工件变形或开裂。采用缓慢加热和冷却的方法可使零件内外温度均匀，防止变形和开裂。 （5）热膨胀性（线膨
5、胀系数）：材料随温度的改变而出现体积变化的现象称为热膨胀性，用线膨胀系数来表示，其含义是温度上升1时，单位长度的伸长量，单位为1/。 常用金属的线膨胀系数/10-61/ 材料 铝 铅 锡 铜 铁 钛 碳钢 黄铜 青铜 铸铁 线膨胀系数 /10-61/ 23.6 29.3 23.0 17.0 11.76 8.2 10.613 17.820.9 17.618.2 8.711.6 陶瓷的热膨胀性小，金属次之，高分子材料最大。线膨胀系数的意义：影响工件的精度，精密量具、零件、仪表、机器等，应选用线膨胀系数小的材料，以避免在不同的温度下使用影响其精度；机械加工和装配中也应考虑材料的热膨胀性,以保证构件尺
6、寸的准确性。 （6）磁性 非铁磁性物质：不能被磁铁所吸引，即不能被磁化，如Al、Cu等。可用于制作要求避免电磁场干扰的零件和结构件。 铁磁性物质：可以被磁铁吸引，即能补磁化，如Fe、Ni、Co等。可用于制造变压器的铁芯、发电机的转子等；表示磁性的物理量： 导磁率（=B/H）：表示铁磁材料磁化曲线上某一点的磁化强度B与外磁场强度H的比值； 磁饱和强度B1：表示材料能达到的最大磁化强度； 剩磁Br：表示外磁场退为零时，材料的剩余磁感应强度； 矫顽力HC：表示要使磁感应强度降为零时，必须加反方向的磁场HC。 软磁材料：指易于磁化并可反复磁化的材料，但当外磁场去除后磁性随之消失。 硬磁材料：硬磁材料经
7、磁化后，当外磁场去除后仍保留磁性，并具有高的剩磁和矫顽力。 2、化学性能 耐腐蚀性：金属材料在常温下抵抗氧、水及其他化学物质腐蚀破坏的能力称为耐腐蚀性。 材料的耐蚀性常用每年腐蚀深度（渗蚀度）Ka（mm/年）表示。 金属的腐蚀既造成表面金属光泽的缺失和材料的损失，也造成一些隐蔽性和突发性的事故。金属材料中铬镍不锈钢可以耐含氧酸的腐蚀；而耐候钢、铜及铜合金、铝及铝合金能耐大气的腐蚀；合成高分子材料和陶瓷材料一般都具有良好的耐腐蚀性。 对金属材料而言，其腐蚀形式主要有两种：一种是化学腐蚀，另一种是电化学腐蚀。化学腐蚀是金属直接与周围介质发生纯化学作用，例如钢的氧化反应。电化学腐蚀是金属在酸、碱、盐等电介质溶液中由于原电池的作用而引起的腐蚀。提高材料的耐腐蚀性的方法很多，如均匀化处理、表面处理等都可以提高材料的耐腐蚀性。 高温抗氧化性：在高温下金属材料易与氧结合，形成氧化皮，造成金属的损耗和浪费，因此高温下使用的工件，要求材料具有高温抗氧化的能力。如各种加热炉、锅炉等，要选用抗氧化性良好的材料。材料中的耐热钢、高温合金、钛合金、陶瓷材料等都具有好的高温抗氧化性。 提高高温抗氧化性的措施是：使材料在迅速氧化后能在表面形成一层连续而致密并与母体结合牢靠的膜，从而阻止进一步氧化。
