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  金属材料是现代化发展的一种重要材料，通常是指有光泽度、延展性高、导电性好等性质的一种材料，它被广泛应用于当今社会的各个领域，小到螺丝钢丝大到高楼大厦，现代化发展离不开金属材料，现在用的手机、电脑等电子类产品更是离不开它的应用。
  大家可能对金属材料概念有所了解，但是并不是那么清楚，百度上也有它的相关解释说明，通常是值得工业应用中的纯金属或者是合金，一般分为黑色和有色金属及特种金属材料，常见的有铁、铬、锰等材料，黑色金属又名钢铁材料，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、重金属等。
  金属材料的性能一般分为两类:工艺性能和使用性能。
  所谓工艺性能，是指机械零件制造过程中，金属材料在给定的冷热加工条件下的性能。金属的工艺性能决定了它在制造过程中的适应性。由于加工条件不同，所需的工艺性能也不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性能等。
  所谓使用性能，是指机械零件的金属材料在使用条件下的性能，包括机械性能、物理性能、化学性能等。金属的性能决定了它的应用范围和使用寿命。在机械制造业中，一般的机械零件都是在常温、常压、无腐蚀性介质中使用，所有的机械零件在使用过程中都会承受不同的载荷。金属在载荷下抵抗破坏的能力称为机械性能(或力学性质)。

  一、使用性能
  使用性能是指材料在使用过程中表现出来的性能，包括力学性能和物理、化学性能等。
  1、力学性能
  在机械制造领域选用材料时，大多以力学性能为主要依据。力学性能范围较广，以试验温度区分，可分为高温、常温和低温力学性能，一般主要关注常温力学性能。
  力学性能是指材料在各种载荷作用下表现出来的抵抗力，常用的力学性能指标有：强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳强度等。
  （1）强度，是金属材料在载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。按载荷作用方式不同，强度可分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度和抗剪强度等，强度指标一般可以通过金属拉伸试验测定。工程上一般以屈服点和抗拉强度作为强度指标。
  屈服点σs，是材料产生屈服时的最小应力，为屈服时的最小载荷（n）与试样原始截面积（mm2）的比值。表征金属发生明显塑性变形的抗力。对于无明显屈服现象的金属材料（铸铁、高碳钢），测定σs很难，常规定产生0.2%塑性变形时的应力作为条件屈服点，用σ0.2表示。
  抗拉强度σb，是材料在拉断前所承受的最大应力，为试样断裂前所承受的最大载荷（n）与试样原始截面积（mm2）的比值。表征材料抵抗均匀塑性变形的最大能力。
  （2）塑性，指金属材料在载荷作用下产生塑性变形而不断裂的能力，常用的指标是断后伸长率δ和断面收缩率ψ，数值越大则塑性越好。
  δ=(lk-l0)/l0*100%
  其中，l0为试样原始标距长度（mm），lk为试样被拉断时的标距长度（mm）。被测试样长度不同，δ不同。
  ψ=(a0-ak)/a0*100%
  其中，a0为试样原始截面积（mm2），ak为试样被拉断时缩颈处的最小面积（mm2）。ψ不受试样尺寸的影响，更能反映材料的塑性大小。
  （3）硬度，主要是布氏硬度和洛氏硬度。
  布氏硬度：试验时用一定直径的淬火钢球或硬质合金钢做压头，以一定试验力压入被测材料表面，保持一定时间卸载，以压痕单位面积上所受试验力的大小确定硬度值，用hb表示。其中，压头为淬硬钢球时，用hbs表示，适于测量布氏硬度小于450的材料；为硬质合金钢球时用hbw表示，适于测量硬度值小于650的材料，符号前面的数字为硬度值。
  洛氏硬度：试验时用顶角为120度的金刚石圆锥体或淬火钢球做压头，先施加初载荷，再加主载荷，保持规定时间后卸载，以压痕深度确定硬度值。硬度计用a、b、c三种标度对不同材料进行试验，硬度分别为hra（用于测量硬质合金、表面淬火钢）、hrb（软钢、铜合金、退火钢）、hrc（一般淬火钢）。
  （4）冲击韧度，是指金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。冲击载荷比静载荷的破坏能力大，承受冲击载荷的材料，不仅要求有高强度和一定塑性，还要有足够的冲击韧度。常用一次摆锤冲击试验测定，也要关注小能量多次冲击的能力。
  （5）疲劳强度，是材料经无数次重复交变载荷作用而不发生断裂的最大应力。在“强度与疲劳”板块有详细介绍，此处不再赘述。

  2、物理、化学性能
  （1）物理性能，主要包括6个方面：密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性。零件用途不同，对材料的物理性能要求也不同。
  （2）化学性能，主要指金属及合金在室温或高温时抵抗各种介质的化学侵蚀能力，主要有3个方面：耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性。其中，化学稳定性是耐腐蚀性和抗氧化性的总称。
  二、工艺性能
  金属材料的工艺性能是物理、化学和力学性能的综合，指材料对各种加工工艺的适应能力，包括铸造性能、锻压性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能。
  note1、载荷：材料在加工及使用过程中所受的外力称为载荷，根据作用性质不同，可分为静载荷、冲击载荷和疲劳载荷。
  ① 静载荷：大小不变或变动很慢的载荷；
  ② 冲击载荷：突然增加或消失的载荷；
  ③ 疲劳载荷：周期性的动载荷。
  note2、金属拉伸试验：把试样装夹在试验机上，然后对试样逐渐施加拉伸载荷，同时测量力和试样伸长，直至拉断，得出拉伸曲线，求出相关的力学性能。

  材料的性质不同，拉伸曲线也不相同。
  ①oe-弹性变形阶段，试样伸长量与载荷呈正比，卸载后可完全恢复。fe为能恢复原状的最大拉力；
  ②es-屈服阶段，载荷超过fe后，试样除产生弹性变形外，开始出现塑性变形，卸载后只能部分恢复。当增加到fs时，出现了一个平台，即载荷不增加，试样却继续伸长，材料已经丧失了抵抗变形的能力，这就是屈服，fs称为屈服载荷；
  ③sb-均匀塑性变形阶段，载荷超过fs后，试样开始产生明显塑性变形，伸长量随载荷增加而增大，fb为试样拉伸试验的最大载荷；
  ④bk-缩颈阶段，载荷达到最大值fb后，试样局部开始急剧缩小，出现缩颈，截面积减小，试样变形所需载荷也降低，k点时试样断裂。
  文章来源： 中钢国检，汽车cae仿真知识库
  原文链接：https://www.xianjichina.com/special/detail_519256.html
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