金屬材料是工業(yè)應(yīng)用材料中重要基礎(chǔ)材料,其用量也大,是設(shè)備制造和工業(yè)設(shè)施的基礎(chǔ)。分類(lèi)材料發(fā)展的歷史從生產(chǎn)力的側(cè)面反映了人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的文明史，因此，歷史學(xué)家往往根據(jù)當(dāng)時(shí)有代表性的材料將人類(lèi)社會(huì)劃分為石器時(shí)代、青銅器時(shí)代和鐵器時(shí)代等。
人們?cè)诖罅康責(zé)铺沾傻膶?shí)踐中，熟練地掌握了高溫加工技術(shù)，利用這種技術(shù)來(lái)燒煉礦石，逐漸冶煉出銅及其合金青銅，這是人類(lèi)社 會(huì)早出現(xiàn)的金屬材料。
具有優(yōu)異性能的工程塑料部分地代替了金屬材料，合成 纖維、合成橡膠、涂料和膠黏劑等都得到相應(yīng)的發(fā)展和應(yīng)用。
合成高分子材料的問(wèn)世是材料發(fā)展中的重大突破，從此，以金屬材料、陶瓷材料和合成高分子材料為主體，建立了完整的材料體系，形成了 材料科學(xué)。
金屬材料在一個(gè)國(guó)家的國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的位置，因?yàn)榻饘俨牧系馁Y源比較豐富，已積累有一整套相當(dāng)成熟的生產(chǎn)技術(shù)，有組織大規(guī)模生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，價(jià)格低廉、性能優(yōu) 異。此外，金屬材料自身還在不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的鋼鐵工業(yè)在冶煉、澆鑄、加工和熱處理等方面不斷出現(xiàn)新工藝。
新型的金屬材料如高溫合金、形狀記憶合金、儲(chǔ)氫合金、永磁合金、非晶態(tài)合金相繼問(wèn)世 ，大大擴(kuò)展了金屬材料的應(yīng)用范圍。
鑒于金屬材料在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位和日常生活中的廣泛應(yīng)用，編寫(xiě)一節(jié)金屬材料的內(nèi)容，以體現(xiàn)教科書(shū)內(nèi)容的時(shí)代性，反映教學(xué)與生產(chǎn)、生活實(shí)際的聯(lián)系。通 過(guò)這一節(jié)的教學(xué)，讓學(xué)生了解金屬材料的發(fā)展歷史、重要作用和面臨的挑戰(zhàn)，通過(guò)激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情和社會(huì)責(zé)任感來(lái)提高學(xué)生的求知欲。
金屬材料的基本元素是金屬。因此，籠統(tǒng)地說(shuō)，金屬材料具 有高強(qiáng)度、優(yōu)良的塑性和韌性，耐熱、耐寒，可鑄造、鍛造、沖壓和焊接，還有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和鐵磁性，因此是一切工業(yè)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中重要的材料。
金屬材料可分為兩大類(lèi)：鋼鐵和非 鐵金屬（或有色金屬）。
含碳量在2%～4.3%的鐵的合金為鑄鐵，含碳量一般在0.03%～2%的鐵的合金為鋼。在Fe-C合金中，有目的地加入各種適量的合金元素，來(lái)提高鋼鐵的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和耐腐 蝕性等性能。
常用的合金元素有Si、Mn、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti、Nb、B等，形成了形形色色的合金鑄鐵或合金鋼。
非鐵合金大體可分為：輕合金（鋁合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金等）、重有色合金 （銅合金、鋅合金、錳合金、鎳合金等）、低熔點(diǎn)合金（鉛、錫、鎘、鉍、銦、鎵、汞及其合金）、難熔合金（鎢合金、鉬合金、鈮合金、鉭合金等）、貴金屬（金、銀、鉑、鈀等）和稀土金屬等。
其 中應(yīng)用廣的是鋁合金。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，協(xié)和式超音速飛機(jī)全部結(jié)構(gòu)的71%是用特殊的鋁合金制造的；高速火車(chē)、汽車(chē)等交通工具對(duì)鋁型材的用量需求不斷加大；建筑裝飾用的鋁材越來(lái)越多，既漂亮、又耐腐蝕 ；電力系統(tǒng)和家用電器中鋁導(dǎo)線(xiàn)的用量超過(guò)銅導(dǎo)線(xiàn)；鋁箔可用于包裝食品和香煙；鋁合金還可用作電容器等。
近一二十年來(lái)，金屬材料的發(fā)展受到了巨大的壓力，這種壓力來(lái)自外部和內(nèi)部?jī)蓚€(gè)方面。
就外部來(lái)講，從20世紀(jì)中期開(kāi)始，高分子材料的崛起，尤其是工程塑料從性能到應(yīng)用許多方面已能和傳統(tǒng)的金屬材料相抗衡，加上原料豐富、價(jià)格便宜，產(chǎn)量以驚人的速度增長(zhǎng)。
與此同時(shí)，陶瓷材 料也嶄露頭角，特別是在現(xiàn)代電子工業(yè)中占有重要地位。
因此，材料領(lǐng)域從金屬材料的一統(tǒng)天下轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘?、陶瓷、高分子材料三足鼎立的新格局。從?nèi)部來(lái)講主要 是能源、資源和環(huán)境三個(gè)方面。
金屬材料的近百年的大力發(fā)展，某些主要的金屬礦產(chǎn)資源日漸緊張，高品位的金屬礦產(chǎn)很快減少，低品位的礦產(chǎn)使能源消耗和成本增 加。金屬工業(yè)是能源的重要消耗者，也是嚴(yán)重的環(huán)境污染者。這些問(wèn)題對(duì)金屬材料今后的發(fā)展提出了有力的挑戰(zhàn)。
應(yīng)對(duì)措施，一是對(duì)已有的金屬材料要大限度地提高它的質(zhì)量，挖掘它的潛力，使其產(chǎn)生大效益。近些年來(lái)，金屬材料的制造技術(shù)有非常迅速的進(jìn)步，先進(jìn)的冶 煉技術(shù)、精煉技術(shù)、鑄造技術(shù)、連鑄連軋技術(shù)、成型加工技術(shù)和熱處理技術(shù)在不斷提高，微量雜質(zhì)的技術(shù)、微量元素的合金化技術(shù)有所創(chuàng)新。二是開(kāi)拓金屬材料的新 功能，以適應(yīng)更高的使用要求。
超高強(qiáng)度鋼、超低碳不銹鋼等新的合金鋼和新的有色合金應(yīng)運(yùn)而生。三是加強(qiáng)廢舊金屬的回收和再利用。
金屬材料可分為幾類(lèi)： 按組成成分分：1純金屬（簡(jiǎn)單金屬）2合金（復(fù)雜金屬）。
按實(shí)用分：1黑色金屬（指鐵和鐵的合金）2有色金屬（又稱(chēng)廢鐵金屬）指除黑色金屬外的金屬和合金。
金屬材料的性能：1鑄造性2可鍛性3切削加工性4焊接性5熱處理
物理性能：1密度2熔點(diǎn)3導(dǎo)電性4導(dǎo)熱性5熱膨脹性
化學(xué)性能：1耐腐蝕2抗氧化3化學(xué)穩(wěn)定性
機(jī)械性能：1極限強(qiáng)度2屈服點(diǎn)3彈性極限4延伸性5斷面伸縮性6硬度7沖擊韌。
其中金屬材料應(yīng)用中的耐磨性不僅決定于材料的硬度Hm,而且更主要的是決定于材料硬度Hm和磨料硬度Ha的比值。
當(dāng)Hm/Ha比值超過(guò)一定值后,磨損量便會(huì)迅速降低。
當(dāng) Hm/Ha≤0.5-0.8時(shí)為硬磨料磨損,此時(shí)增加材料的硬度對(duì)材料的耐磨性增加不大。
當(dāng)Hm/Ha>0.5-0.8時(shí)為軟磨料磨損,此時(shí)增加材料的硬度,便會(huì)迅速地提高材料的耐磨性。
人們?cè)诖罅康責(zé)铺沾傻膶?shí)踐中，熟練地掌握了高溫加工技術(shù)，利用這種技術(shù)來(lái)燒煉礦石，逐漸冶煉出銅及其合金青銅，這是人類(lèi)社 會(huì)早出現(xiàn)的金屬材料。
具有優(yōu)異性能的工程塑料部分地代替了金屬材料，合成 纖維、合成橡膠、涂料和膠黏劑等都得到相應(yīng)的發(fā)展和應(yīng)用。
合成高分子材料的問(wèn)世是材料發(fā)展中的重大突破，從此，以金屬材料、陶瓷材料和合成高分子材料為主體，建立了完整的材料體系，形成了 材料科學(xué)。
金屬材料在一個(gè)國(guó)家的國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的位置，因?yàn)榻饘俨牧系馁Y源比較豐富，已積累有一整套相當(dāng)成熟的生產(chǎn)技術(shù)，有組織大規(guī)模生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，價(jià)格低廉、性能優(yōu) 異。此外，金屬材料自身還在不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的鋼鐵工業(yè)在冶煉、澆鑄、加工和熱處理等方面不斷出現(xiàn)新工藝。
新型的金屬材料如高溫合金、形狀記憶合金、儲(chǔ)氫合金、永磁合金、非晶態(tài)合金相繼問(wèn)世 ，大大擴(kuò)展了金屬材料的應(yīng)用范圍。
鑒于金屬材料在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位和日常生活中的廣泛應(yīng)用，編寫(xiě)一節(jié)金屬材料的內(nèi)容，以體現(xiàn)教科書(shū)內(nèi)容的時(shí)代性，反映教學(xué)與生產(chǎn)、生活實(shí)際的聯(lián)系。通 過(guò)這一節(jié)的教學(xué)，讓學(xué)生了解金屬材料的發(fā)展歷史、重要作用和面臨的挑戰(zhàn)，通過(guò)激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情和社會(huì)責(zé)任感來(lái)提高學(xué)生的求知欲。
金屬材料的基本元素是金屬。因此，籠統(tǒng)地說(shuō)，金屬材料具 有高強(qiáng)度、優(yōu)良的塑性和韌性，耐熱、耐寒，可鑄造、鍛造、沖壓和焊接，還有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和鐵磁性，因此是一切工業(yè)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中重要的材料。
金屬材料可分為兩大類(lèi)：鋼鐵和非 鐵金屬（或有色金屬）。
含碳量在2%～4.3%的鐵的合金為鑄鐵，含碳量一般在0.03%～2%的鐵的合金為鋼。在Fe-C合金中，有目的地加入各種適量的合金元素，來(lái)提高鋼鐵的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和耐腐 蝕性等性能。
常用的合金元素有Si、Mn、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti、Nb、B等，形成了形形色色的合金鑄鐵或合金鋼。
非鐵合金大體可分為：輕合金（鋁合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金等）、重有色合金 （銅合金、鋅合金、錳合金、鎳合金等）、低熔點(diǎn)合金（鉛、錫、鎘、鉍、銦、鎵、汞及其合金）、難熔合金（鎢合金、鉬合金、鈮合金、鉭合金等）、貴金屬（金、銀、鉑、鈀等）和稀土金屬等。
其 中應(yīng)用廣的是鋁合金。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，協(xié)和式超音速飛機(jī)全部結(jié)構(gòu)的71%是用特殊的鋁合金制造的；高速火車(chē)、汽車(chē)等交通工具對(duì)鋁型材的用量需求不斷加大；建筑裝飾用的鋁材越來(lái)越多，既漂亮、又耐腐蝕 ；電力系統(tǒng)和家用電器中鋁導(dǎo)線(xiàn)的用量超過(guò)銅導(dǎo)線(xiàn)；鋁箔可用于包裝食品和香煙；鋁合金還可用作電容器等。
近一二十年來(lái)，金屬材料的發(fā)展受到了巨大的壓力，這種壓力來(lái)自外部和內(nèi)部?jī)蓚€(gè)方面。
就外部來(lái)講，從20世紀(jì)中期開(kāi)始，高分子材料的崛起，尤其是工程塑料從性能到應(yīng)用許多方面已能和傳統(tǒng)的金屬材料相抗衡，加上原料豐富、價(jià)格便宜，產(chǎn)量以驚人的速度增長(zhǎng)。
與此同時(shí)，陶瓷材 料也嶄露頭角，特別是在現(xiàn)代電子工業(yè)中占有重要地位。
因此，材料領(lǐng)域從金屬材料的一統(tǒng)天下轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘?、陶瓷、高分子材料三足鼎立的新格局。從?nèi)部來(lái)講主要 是能源、資源和環(huán)境三個(gè)方面。
金屬材料的近百年的大力發(fā)展，某些主要的金屬礦產(chǎn)資源日漸緊張，高品位的金屬礦產(chǎn)很快減少，低品位的礦產(chǎn)使能源消耗和成本增 加。金屬工業(yè)是能源的重要消耗者，也是嚴(yán)重的環(huán)境污染者。這些問(wèn)題對(duì)金屬材料今后的發(fā)展提出了有力的挑戰(zhàn)。
應(yīng)對(duì)措施，一是對(duì)已有的金屬材料要大限度地提高它的質(zhì)量，挖掘它的潛力，使其產(chǎn)生大效益。近些年來(lái)，金屬材料的制造技術(shù)有非常迅速的進(jìn)步，先進(jìn)的冶 煉技術(shù)、精煉技術(shù)、鑄造技術(shù)、連鑄連軋技術(shù)、成型加工技術(shù)和熱處理技術(shù)在不斷提高，微量雜質(zhì)的技術(shù)、微量元素的合金化技術(shù)有所創(chuàng)新。二是開(kāi)拓金屬材料的新 功能，以適應(yīng)更高的使用要求。
超高強(qiáng)度鋼、超低碳不銹鋼等新的合金鋼和新的有色合金應(yīng)運(yùn)而生。三是加強(qiáng)廢舊金屬的回收和再利用。
金屬材料可分為幾類(lèi)： 按組成成分分：1純金屬（簡(jiǎn)單金屬）2合金（復(fù)雜金屬）。
按實(shí)用分：1黑色金屬（指鐵和鐵的合金）2有色金屬（又稱(chēng)廢鐵金屬）指除黑色金屬外的金屬和合金。
金屬材料的性能：1鑄造性2可鍛性3切削加工性4焊接性5熱處理
物理性能：1密度2熔點(diǎn)3導(dǎo)電性4導(dǎo)熱性5熱膨脹性
化學(xué)性能：1耐腐蝕2抗氧化3化學(xué)穩(wěn)定性
機(jī)械性能：1極限強(qiáng)度2屈服點(diǎn)3彈性極限4延伸性5斷面伸縮性6硬度7沖擊韌。
其中金屬材料應(yīng)用中的耐磨性不僅決定于材料的硬度Hm,而且更主要的是決定于材料硬度Hm和磨料硬度Ha的比值。
當(dāng)Hm/Ha比值超過(guò)一定值后,磨損量便會(huì)迅速降低。
當(dāng) Hm/Ha≤0.5-0.8時(shí)為硬磨料磨損,此時(shí)增加材料的硬度對(duì)材料的耐磨性增加不大。
當(dāng)Hm/Ha>0.5-0.8時(shí)為軟磨料磨損,此時(shí)增加材料的硬度,便會(huì)迅速地提高材料的耐磨性。
發(fā)布時(shí)間：2016/2/24
