金屬材料的固有屬性即物理性能，其主要包括密度、熔點、導熱性、導電性、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

金屬材料的強度力學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，強度的大小用應力來表示。依據(jù)載荷作用方式的差異，強度又分為抗拉強度(σb)、抗壓強度（σbc）、抗彎強度(σbb)、抗剪強度(τb)和抗扭強度(τt)等幾種，在多數(shù)情況下以抗拉強度作為判別金屬材料強度高低的指標?？估瓘姸仁峭ㄟ^拉伸試驗而測定的，拉伸試驗用靜拉力對標準試樣進行的軸向拉伸，同時測量連續(xù)的力和相應的伸長，直到斷裂為止。根據(jù)測定的數(shù)值即可求出有關的力學性能。①屈服強度（或屈服點）  試樣在拉伸過程中，在外力不再增加

金屬材料的韌性力學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來測定金屬材料的韌性。沖擊韌度是沖擊試驗缺口處單位橫截面積上的沖擊吸收功，表示為αk。其計算公式為：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[1]介紹承受沖擊載荷的機械零件，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，在滿足設計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指標。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，它受金屬化學成分和澆注的影響

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

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

增碳缺陷主要發(fā)生在鑄鋼中，一般增碳質(zhì)量分數(shù)在0.08%~0.4%之間。消失模生產(chǎn)鑄鋼件時，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。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散活力遠大于在充型和冷凝過程中的擴散系數(shù)，存在著碳向鋼液中的對流傳質(zhì)和擴散傳

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），它們是應用現(xiàn)實生活中最廣的材料之一，約占整個鋼鐵產(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，因此在實際應用中要根據(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，奧氏體晶粒越細小，鋼熱處理后的強度越高，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，降低裂紋擴展功和提高脆性轉變溫度。此外，晶粒粗大的鋼件，淬火變形和開裂傾向增大。尤其當晶粒大小不均時，還會顯著降低鋼的結構強度，引起應力集中，易于產(chǎn)生脆性斷裂。因此，在熱處理過程中應當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，現(xiàn)有的制粉方法大體可分為兩類：機械法和物理化學法。機械法包括機械粉碎法和霧化法。物理化學法包括還原法、電解法、電化學腐蝕法、還原一化合法、氣相沉積法、液相沉積法等。其中以還原法、霧化法和電解法應用最廣。粉末的形狀與結構、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．預處理為了獲得合格的粉末冶金制品，制坯前需對粉末進行降低雜質(zhì)等處理，即將粉末進行退火、篩分、混合（包括與成形劑與潤滑劑及粘結劑混合）、制粒、干燥等處理。3．壓坯將經(jīng)過預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，因而強度、硬度上升，塑性、韌性下降。但是，當鋼中wc>0.9%時，二次滲碳體沿晶界形成完整的網(wǎng)狀形態(tài)，此時雖然硬度繼續(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，不僅與材料的化學成分和組織結構有關，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。如在室溫拉伸時呈脆性斷裂的鑄鐵等材料，在壓應力的作用下卻有一定的塑性。因此，在生產(chǎn)實際中，拉伸時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。可見，研究影響材料斷裂因素對工程實際應用十分重要。下面扼要介紹幾個主要影響因素。(1)裂紋和應力狀態(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)生熱應力。當此熱應力超過材料在相應溫度下的彈性極限時，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，殘余應力還造成彈性歪扭，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，因而熱歪扭越嚴重。2．相變歪扭熱處理時如果發(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，當鋼種若已選定時，則由此而產(chǎn)生的熱處理尺寸變化是不可避免的。在實際淬火操作中，主要是因鋼件各部位不同時發(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間上的錯開，采用在出現(xiàn)屈氏體組織附近的溫度范圍實行急冷，而在Ms點以下實行緩冷的方法較好。淬火冷卻劑使用水時，則在Ms點以下冷卻速度較大，則變形很大。要在Ms點以下實行緩冷，最好采用油中淬火，空氣中冷卻。水中急冷后，估計達到Ms點附近溫度的時間

鋼在淬火冷卻過程中，趁它還處于奧氏體狀態(tài)時即進行熱矯直。因為奧氏體的塑性好，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)部組織轉變不斷進行，馬氏體量不斷增加，可能隨時出現(xiàn)新的彎曲，因此必須反復驗校，到100℃以下時，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，結果出了不少不該發(fā)生的質(zhì)量事故。淬火前主要查4項內(nèi)容：材料是否符合圖樣資料規(guī)定；是否符合技術資料規(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)量檢驗如下：①外觀檢驗。用肉眼或低倍放大鏡觀察表明有無麻點、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。

 夾具熱處理質(zhì)量檢驗主要有外觀檢驗、變形檢驗、硬度檢驗三項，金相檢驗一般不作要求，如果要檢驗，參照同鋼種制作刀具的金相要求檢驗。 1)外觀檢驗。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。檢查工件尺寸的脹縮及翹曲，必須保證應有的磨量，對變形超差的零件應及時采取相應措施校直。變形超差無法校直時應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。夾具的硬度檢驗比量具要難得多，也比較難測準，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，必須由相應的矯直工序來解決。但是應當盡可能減少其彎曲變形，對那些要求硬度較高而在矯直時容易折斷的工件，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，只要工件的運動方向垂直冷卻劑，外界吸熱理應均勻，即互相對稱的兩個方向吸熱情況相同。因此，只要我們真正掌握這一點，就可以使零件淬火變形很小，當然這是說在加熱時零件沒有發(fā)生變形。實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行的鍛造、熱軋等塑性加工過程，除了一些鑄件和燒結件之外，幾乎所有的金屬都要進行熱塑性加工，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。從金屬學的角度看，所謂熱塑性加工是指在再結晶溫度以上的塑性加工過程，在再結晶溫度以下的塑性加工過程稱為冷塑性加工。例如，鉛、錫的再結晶溫度低于室溫，因此，在室溫下對鉛、錫進行塑性加工屬于熱塑性加工。鎢的再結晶溫度約為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，或用其他方法組合而成的具有金屬特征的物質(zhì)。合金具有較高的強度、硬度以及某些優(yōu)異的物理、化學性能和力學性能，且價格相對低廉，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。合金中化學成分和結構相同，與其他組成部分有界面分開的獨立均勻的組成部分稱為“相”。相圖是對合金材料性質(zhì)進行研究和開發(fā)的非常有用的工具，對材料的生產(chǎn)加工也具