金屬材料的固有屬性即物理性能，其主要包括密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、熱膨脹性和磁性等，它是金屬材料的基本性能，下面小編分別加以介紹。(1)密度是指物質(zhì)單位體積的質(zhì)量，單位為g/cm³（或kg/m³）。它是金屬材料的特性之一，不同金屬材料的密度是有區(qū)別的，密度越大則質(zhì)量愈大。常用金屬材料的密度見表1-1所列，通常將密度小于5×10³kg/m³的金屬稱為輕金屬，密度大于5×10³kg/m³的金屬稱為重金屬。測量金屬的密度可以鑒別和確定某

金屬材料的強(qiáng)度力學(xué)性能是指金屬材料在靜載荷作用下抵抗塑性變形或斷裂的能力，強(qiáng)度的大小用應(yīng)力來表示。依據(jù)載荷作用方式的差異，強(qiáng)度又分為抗拉強(qiáng)度(σb)、抗壓強(qiáng)度（σbc）、抗彎強(qiáng)度(σbb)、抗剪強(qiáng)度(τb)和抗扭強(qiáng)度(τt)等幾種，在多數(shù)情況下以抗拉強(qiáng)度作為判別金屬材料強(qiáng)度高低的指標(biāo)。抗拉強(qiáng)度是通過拉伸試驗(yàn)而測定的，拉伸試驗(yàn)用靜拉力對標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行的軸向拉伸，同時(shí)測量連續(xù)的力和相應(yīng)的伸長，直到斷裂為止。根據(jù)測定的數(shù)值即可求出有關(guān)的力學(xué)性能。①屈服強(qiáng)度（或屈服點(diǎn)）  試樣在拉伸過程中，在外力不再增加

金屬材料的韌性力學(xué)性能是指金屬材料抵抗沖擊載荷而不被破壞的能力，目前常用一次擺錘沖擊彎曲試驗(yàn)來測定金屬材料的韌性。沖擊韌度是沖擊試驗(yàn)缺口處單位橫截面積上的沖擊吸收功，表示為αk。其計(jì)算公式為：αk=Ak/S0    (1-5)式中αk-沖擊韌度，J/cm²；Ak-沖擊吸收功，J；S0-試樣缺口處的橫截面積，cm²。沖擊韌度越大則表示金屬材料的韌性越好，文獻(xiàn)[1]介紹承受沖擊載荷的機(jī)械零件，絕大多數(shù)是在一次沖擊不足以使零件破壞的小能量多次沖擊作用下而破壞的，此時(shí)的沖擊

金屬材料的工藝性能是對不同加工成型方法的適應(yīng)能力，它包括鑄造性能、鍛壓性能、焊接性能和切削加工性能等，工藝性能對零件的加工質(zhì)量有直接的影響，因此在選擇和制訂其加工路線過程中要著重考慮工藝性能的問題，零件的加工或成型方法較多，在滿足設(shè)計(jì)和使用要求的前提下，盡可能的采用低的成本、簡單的工序等制造出合格的產(chǎn)品，小編分別敘述如下。(1)鑄造性能金屬或合金材料鑄造成形獲得優(yōu)良鑄件的能力稱為鑄造性能，它包括流動性、收縮性和偏析傾向等幾個(gè)指標(biāo)。流動性是指液態(tài)或熔融金屬的流動性，也可說充滿鑄型腔的能力，它受金屬化學(xué)成分和澆注的影響

所謂疲勞是指金屬零件在交變應(yīng)力作用下，盡管零件所承受的應(yīng)力低于材料的屈服點(diǎn)，但經(jīng)過長時(shí)間的工作而產(chǎn)生裂紋或突然完全斷裂的過程。衡量疲勞強(qiáng)度的重要指標(biāo)為疲勞極限，是指應(yīng)力低于一定值時(shí)，試樣可以無限周期循環(huán)而不破壞，此應(yīng)力值稱為材料的疲勞極限，采用σ-1表示。實(shí)際上金屬材料的疲勞極限是有限度的，一般將黑色金屬應(yīng)力循環(huán)107周次，有色金屬、不銹鋼應(yīng)力循環(huán)108周次而不斷裂的最大應(yīng)力作為疲勞極限的，可以看出影響金屬的疲勞強(qiáng)度的因素很多，主要為工作條件、表面狀態(tài)、材料本身和殘余內(nèi)應(yīng)力等，因此通過改善零件的結(jié)構(gòu)形狀、降低零件表

鋼的化學(xué)成分決定了其具有不同的性能，在生產(chǎn)實(shí)踐中可根據(jù)鋼的用途進(jìn)行分類，一般將鋼分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊性能鋼三類。①結(jié)構(gòu)鋼  指鋼的含碳量不大于0.60%的低、中碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼，多用于制造一般的機(jī)器零件（機(jī)器上的齒輪、軸、凸輪、鍵、標(biāo)準(zhǔn)件等）、機(jī)器構(gòu)件（氣輪機(jī)機(jī)架、起重機(jī)上的橫梁等）和各項(xiàng)工程上的金屬構(gòu)件（工業(yè)與農(nóng)業(yè)建筑鋼筋、鋼結(jié)構(gòu)架、橋梁上的金屬結(jié)構(gòu)、鐵路道軌、機(jī)車構(gòu)件）以及彈簧等，它是用途十分廣泛的一類。結(jié)構(gòu)鋼具有足夠的強(qiáng)度和塑性、良好的沖擊韌性、焊接性能好，同時(shí)也易于進(jìn)行切削加工

增碳缺陷主要發(fā)生在鑄鋼中，一般增碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.08%~0.4%之間。消失模生產(chǎn)鑄鋼件時(shí)，鑄件會發(fā)生表面增碳、體積增碳、局部增碳等不同情況。鑄鋼件的增碳存在很大的不均勻性，相同鋼液成分的不同鑄件，相同鑄件的不同部位增碳量也是不同的。它和模樣材料、內(nèi)澆道位置、澆注速度的大小等有關(guān)。1．產(chǎn)生原因在澆注過程中，模樣在高溫鋼液的作用下發(fā)生熱解，部分熱解產(chǎn)物排出型外，另一部分熱解產(chǎn)物聚積在涂層和鋼液間或模樣與鋼液的間隙中。自由碳在鋼液和凝固界面上的擴(kuò)散活力遠(yuǎn)大于在充型和冷凝過程中的擴(kuò)散系數(shù)，存在著碳向鋼液中的對流傳質(zhì)和擴(kuò)散傳

鋼是指在鐵碳相圖上含碳量不大于2.11%的鐵碳合金，根據(jù)鋼中碳和合金元素含量的差異可分為碳素鋼和合金鋼。通常將含有鐵、碳兩主要元素及少量硅、錳、硫、磷等雜質(zhì)的鋼稱為碳素鋼（簡稱碳鋼），它們是應(yīng)用現(xiàn)實(shí)生活中最廣的材料之一，約占整個(gè)鋼鐵產(chǎn)量的50%以上。該類鋼依據(jù)鋼中含碳量的不同，又可分為低碳鋼（指含碳量≤0. 25%的鋼）、中碳鋼（0.25%<含碳量≤0. 60%的鋼）和高碳鋼（含碳量>0.60%的鋼）三種。碳含量的高低直接影響到零件的硬度和耐磨性，因此在實(shí)際應(yīng)用中要根據(jù)零件熱處理后的具體要求

鋼在加熱后形成的奧氏體組織，特別是奧氏體晶粒大小對冷卻轉(zhuǎn)變后鋼的組織和性能有著重要的影響。一般說來，奧氏體晶粒越細(xì)小，鋼熱處理后的強(qiáng)度越高，塑性越好，沖擊韌度越高。但是奧氏體化溫度過高或在高溫下保持時(shí)間過長，將使鋼的奧氏體晶粒長大，顯著降低鋼的沖擊韌度，降低裂紋擴(kuò)展功和提高脆性轉(zhuǎn)變溫度。此外，晶粒粗大的鋼件，淬火變形和開裂傾向增大。尤其當(dāng)晶粒大小不均時(shí)，還會顯著降低鋼的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，引起應(yīng)力集中，易于產(chǎn)生脆性斷裂。因此，在熱處理過程中應(yīng)當(dāng)十分注意防止奧氏體晶粒粗化。為了獲得所期望的合適的奧氏體晶粒尺寸，必須弄清奧氏體晶

1．粉末粉末制取是粉末冶金的基礎(chǔ)，現(xiàn)有的制粉方法大體可分為兩類：機(jī)械法和物理化學(xué)法。機(jī)械法包括機(jī)械粉碎法和霧化法。物理化學(xué)法包括還原法、電解法、電化學(xué)腐蝕法、還原一化合法、氣相沉積法、液相沉積法等。其中以還原法、霧化法和電解法應(yīng)用最廣。粉末的形狀與結(jié)構(gòu)、粒度、粒形、密度、流動性、壓制性、成形性等對粉末冶金制品的質(zhì)量影響極大。2．預(yù)處理為了獲得合格的粉末冶金制品，制坯前需對粉末進(jìn)行降低雜質(zhì)等處理，即將粉末進(jìn)行退火、篩分、混合（包括與成形劑與潤滑劑及粘結(jié)劑混合）、制粒、干燥等處理。3．壓坯將經(jīng)過預(yù)處理金屬粉末或混合粉末

隨著含碳量的增加，合金的室溫組織中不僅滲碳體的量增加，其形態(tài)、分布也有變化。因此，合金的力學(xué)性能也隨之發(fā)生變化。隨含碳量的增加，鋼的平衡組織中鐵素體量減少，滲碳體量增加。在亞共析鋼中，隨碳含量增加，鐵素體量減少，珠光體量增多，因而強(qiáng)度、硬度也升高，塑性、韌性不斷下降。在過共析鋼中，珠光體量減少，而網(wǎng)狀二次滲碳體的量相對增加，因而強(qiáng)度、硬度上升，塑性、韌性下降。但是，當(dāng)鋼中wc>0.9%時(shí)，二次滲碳體沿晶界形成完整的網(wǎng)狀形態(tài)，此時(shí)雖然硬度繼續(xù)增高，但因網(wǎng)狀二次滲碳體割裂基體，使鋼的強(qiáng)度呈迅速下降趨勢。隨含碳量的

不同的材料，可能有不同的斷裂方式，但是斷裂屬于塑性斷裂還是脆性斷裂，不僅與材料的化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且還受工作環(huán)境、加載方式的影響。塑性材料在一定的條件下可以是脆性斷裂，而脆性材料在一定條件下也表現(xiàn)出一定的塑性。如在室溫拉伸時(shí)呈脆性斷裂的鑄鐵等材料，在壓應(yīng)力的作用下卻有一定的塑性。因此，在生產(chǎn)實(shí)際中，拉伸時(shí)呈脆性斷裂的材料通常只用來制造在受壓狀態(tài)下工作的零件，而不用來制造重要零件?？梢?，研究影響材料斷裂因素對工程實(shí)際應(yīng)用十分重要。下面扼要介紹幾個(gè)主要影響因素。(1)裂紋和應(yīng)力狀態(tài)的影響  

零件熱處理過程中經(jīng)常產(chǎn)生變形、歪扭或畸變，稱為熱處理變形。除了熱處理引起的體積變化外，變形方式主要是歪扭，按照歪扭的成因，可分為：熱歪扭和相變歪扭。1．熱歪扭零件在加熱和冷卻過程中，由于內(nèi)部溫度分布不均勻而產(chǎn)生熱應(yīng)力。當(dāng)此熱應(yīng)力超過材料在相應(yīng)溫度下的彈性極限時(shí)，則產(chǎn)生熱歪扭。隨著溫度變化依次發(fā)生的塑性歪扭，于熱處理后殘留下來并形成永久變形。同時(shí)，殘余應(yīng)力還造成彈性歪扭，這兩者均稱為熱歪扭。對彈性極限低和導(dǎo)熱性差的材料來說，加熱速度、冷卻速度越大，溫度分布不均勻程度越大，因而熱歪扭越嚴(yán)重。2．相變歪扭熱處理時(shí)如果發(fā)生

對于淬火變形來說冷卻方式有較大的影響。一般采用均勻冷卻的方法。相變引起的尺寸變化能夠因鋼材的合理選擇而變小。但是，當(dāng)鋼種若已選定時(shí)，則由此而產(chǎn)生的熱處理尺寸變化是不可避免的。在實(shí)際淬火操作中，主要是因鋼件各部位不同時(shí)發(fā)生相變而產(chǎn)生的變形、開裂及熱歪扭。為了縮小各部位馬氏體化時(shí)間上的錯(cuò)開，采用在出現(xiàn)屈氏體組織附近的溫度范圍實(shí)行急冷，而在Ms點(diǎn)以下實(shí)行緩冷的方法較好。淬火冷卻劑使用水時(shí)，則在Ms點(diǎn)以下冷卻速度較大，則變形很大。要在Ms點(diǎn)以下實(shí)行緩冷，最好采用油中淬火，空氣中冷卻。水中急冷后，估計(jì)達(dá)到Ms點(diǎn)附近溫度的時(shí)間

鋼在淬火冷卻過程中，趁它還處于奧氏體狀態(tài)時(shí)即進(jìn)行熱矯直。因?yàn)閵W氏體的塑性好，易于矯直。這種矯直法特別適用于淬透性好的高合金鋼，如高速鋼等。對于合金工具鋼，如9WSi，CrWMn等也可采用此法，當(dāng)在油中冷到200℃左右取出矯直，或于200℃左右的硝鹽中冷卻后再取出矯直。這種矯直法在矯直過程中內(nèi)部組織轉(zhuǎn)變不斷進(jìn)行，馬氏體量不斷增加，可能隨時(shí)出現(xiàn)新的彎曲，因此必須反復(fù)驗(yàn)校，到100℃以下時(shí)，施力要緩，以防斷裂。高速鋼淬火以后，其內(nèi)部尚剩有25%左右的殘余奧氏體，等溫淬火后殘余奧氏體更多。在回火冷卻的過程中大部分殘余奧氏體

量具熱處理質(zhì)量檢驗(yàn)包括淬火前和淬火回火后兩大部分。不少單位對淬火前并不檢查，結(jié)果出了不少不該發(fā)生的質(zhì)量事故。淬火前主要查4項(xiàng)內(nèi)容：材料是否符合圖樣資料規(guī)定；是否符合技術(shù)資料規(guī)定的工藝路線及工藝要求；工件有無翹曲變形；工作表面有無缺陷，如銹蝕、裂紋、碰傷；留磨量是否合理。 淬火回火后的質(zhì)量檢驗(yàn)如下：①外觀檢驗(yàn)。用肉眼或低倍放大鏡觀察表明有無麻點(diǎn)、銹斑、燒蝕、裂紋。②變形檢查。檢查工件尺寸的脹縮及翹曲，必須保證應(yīng)有的磨量，對變形超差的量具，一般不宜采用冷校直，盡量采用熱校直，熱校直無效則返工重淬。③硬度檢驗(yàn)。

 夾具熱處理質(zhì)量檢驗(yàn)主要有外觀檢驗(yàn)、變形檢驗(yàn)、硬度檢驗(yàn)三項(xiàng)，金相檢驗(yàn)一般不作要求，如果要檢驗(yàn)，參照同鋼種制作刀具的金相要求檢驗(yàn)。 1)外觀檢驗(yàn)。用肉眼觀察夾具表面有無裂紋、銹斑、燒蝕、鹽漬或其他污物。 2)變形橙驗(yàn)。檢查工件尺寸的脹縮及翹曲，必須保證應(yīng)有的磨量，對變形超差的零件應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)措施校直。變形超差無法校直時(shí)應(yīng)采取快速退火或正火，校直后重新淬火回火，再校直。 3)硬度檢驗(yàn)。夾具的硬度檢驗(yàn)比量具要難得多，也比較難測準(zhǔn)，這需要制作一些測量硬度的輔助支架或夾具等。其他工具

桿狀零件在淬火時(shí)主要產(chǎn)生彎曲變形。長桿狀的零件彎曲變形幾乎是不可避免的，必須由相應(yīng)的矯直工序來解決。但是應(yīng)當(dāng)盡可能減少其彎曲變形，對那些要求硬度較高而在矯直時(shí)容易折斷的工件，尤其如此。1．截面對稱的桿狀件所謂“截面對稱”的桿狀零件，即圓形、方形、六角形等。這類零件在冷卻時(shí)，只要工件的運(yùn)動方向垂直冷卻劑，外界吸熱理應(yīng)均勻，即互相對稱的兩個(gè)方向吸熱情況相同。因此，只要我們真正掌握這一點(diǎn)，就可以使零件淬火變形很小，當(dāng)然這是說在加熱時(shí)零件沒有發(fā)生變形。實(shí)際上對長桿狀工件來說，真正做到外界均勻地吸熱是

在工業(yè)生產(chǎn)中，熱塑性加工通常是指將金屬材料加熱至高溫進(jìn)行的鍛造、熱軋等塑性加工過程，除了一些鑄件和燒結(jié)件之外，幾乎所有的金屬都要進(jìn)行熱塑性加工，其中一部分成為成品，在熱塑性加工狀態(tài)下使用；另一部分為中間制品，尚需進(jìn)一步加工。無論是成品還是中間制品，它們的性能都受熱塑性加工過程所形成組織的影響。從金屬學(xué)的角度看，所謂熱塑性加工是指在再結(jié)晶溫度以上的塑性加工過程，在再結(jié)晶溫度以下的塑性加工過程稱為冷塑性加工。例如，鉛、錫的再結(jié)晶溫度低于室溫，因此，在室溫下對鉛、錫進(jìn)行塑性加工屬于熱塑性加工。鎢的再結(jié)晶溫度約為1200℃

合金是指兩種或兩種以上的金屬，或金屬與非金屬，經(jīng)熔煉或燒結(jié)，或用其他方法組合而成的具有金屬特征的物質(zhì)。合金具有較高的強(qiáng)度、硬度以及某些優(yōu)異的物理、化學(xué)性能和力學(xué)性能，且價(jià)格相對低廉，是工業(yè)上廣泛使用的金屬材料。組成合金的最基本的、獨(dú)立的物質(zhì)稱為組元。一般來說，組元就是組成合金的元素，但有時(shí)也可將穩(wěn)定的化合物作為組元，如鐵碳合金中的Fe3C。合金中化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)相同，與其他組成部分有界面分開的獨(dú)立均勻的組成部分稱為“相”。相圖是對合金材料性質(zhì)進(jìn)行研究和開發(fā)的非常有用的工具，對材料的生產(chǎn)加工也具