金属材料的定义 金属材料包括哪些材料

金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料 。
①黑色金属又称钢铁材料,包括杂质总含量<0.2%及含碳量不超过0.0218%的工业纯铁,含碳0.0218%~2.11%的钢,含碳大于 2.11%的铸铁 。 广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金 。

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不锈钢
②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 。
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③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 。
特殊性质
疲劳
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,这种现象叫做金属材料的疲劳 。
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机械零件
金属材料疲劳断裂的特点是:
⑴载荷应力是交变的;
⑵载荷的作用时间较长;
⑶断裂是瞬时发生的;
⑷无论是塑性材料还是脆性材料,在疲劳断裂区都是脆性的 。
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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:
⑴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 。
⑵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10000~100000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 。
⑶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 。
⑷腐蚀疲劳:指机器部件在交变载荷和腐蚀介质(如酸、碱、海水、活性气体等)的共同作用下,所产生的疲劳破坏 。
⑸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 。
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塑性
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),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 。

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