金属材料的性能很多，不同的使用要求和使用环境，应具有相应的性能要求。具体来说主要有：

物理化学性能

金属材料的物理、化学性能主要是指材料的密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、导磁性、耐腐蚀性等。常用金属材料的物理性能见图1。

密度，物质单位体积所具有的质量，用符号ρ表示。一般密度小于5.0kg/cm2的金属称为轻金属，反之称为重金属。利用密度的概念可以解决一系列实际问题，如计算毛坯的质量、鉴别金属材料等。

熔点，纯金属和合金由固态转变为液态时的熔化温度。纯金属有固定的熔点，合金的熔点取决于它的成分。比如，港式铁碳合金，含碳量不同，熔点也不同。熔点对金属和合金的冶炼、铸造和焊接等都是很重要的参数。

导电性，就是金属材料传导电流的能力。衡量金属材料导电性的指标是电阻率ρ，电阻率越小，金属的电阻越小，导电性越好。金属中银的导电性最好，其次是铜铝。

导热性，就是金属材料传导热量的性能。导热性的大小通常用热导率来衡量，热导率的符号是λ，热导率越大，金属的导热性越好。银的导热性最好，其次是铜铝。

热膨胀性，就是金属材料随着温度的变化而膨胀、收缩的特性。一般来说，金属受热时膨胀而体积增大，冷却时收缩而体积缩小。衡量热膨胀性的指标一般是线膨胀系数，线膨胀系数是指金属温度每升高1℃所增加的长度度与原来长度的比值。金属的线膨胀系数不是一个固定的数值，随着温度的增加，其数值也相应增大。在焊接过程中，被焊工件由于受热不均而产生不均匀的热膨胀，就会导致焊件产生变形和焊接应力。

磁性，就是金属材料在磁场中受到磁化的性能。根据金属材料在磁场中受到磁化程度的不同，可分为铁磁材料（如铁、钴等）、顺磁材料（如锰、铬等）和抗磁材料（如铜、锌等）三类。工程上应用较多的是铁磁材料。

抗氧化性，就是金属材料在高温时抵抗氧化性气氛的腐蚀作用的能力。一般用于热力设备中的高温部件等。

耐腐蚀性，就是金属材料抵抗各种介质（大气、酸、碱盐等）侵蚀的能力。一般用于化工、热力设备等。

金属材料的力学性能

力学性能是指金属在外力作用时表现出来的性能，金属材料常用的力学性能指标主要有强度、塑性、冲击韧性

和硬度等。

强度，是指金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。强度越高，抵抗变形和断裂的能力越强，衡量强度的常用指标是屈服点和抗拉强度。

屈服点，就是金属材料在拉伸过程中当载荷达到一定值时，载荷不变，仍继续发生明显的塑性变形的现象。材料产生屈服现象时的应力，称为屈服点，用符号σs表示。有些金属材料，如高碳钢、铸钢等，它们没有明显的屈服现象或无屈服现象，测定σs很困难，在这种情况下，规定以试件基准长度方向产生0.2%塑性变形时的应力定义为材料的屈服点用符号σ0.2表示。材料的屈服点是机械设计的主要依据之一，是评定金属材料质量的重要指标。

抗拉强度，就是金属材料在拉伸时，材料在拉断前所承受的最大应力。用符号σb表示。它也是衡量金属材料强度的重要指标。金属材料在使用中所承受的工作应力不能超过材料的抗拉强度，否则会产生断裂，甚至造成严重事故。其单位常用MPa表示。

塑性，是指金属材料在外力作用下产生塑性变形的能力。塑性越高，材料产生塑性变形的能力越强。塑性指标主要有伸长率、断面收缩率和冷弯角等。

伸长率，就是金属材料受拉力作用被破断以后，在标距内伸长长度同原来标距长度相比的百分数。也称作延伸率，用符号δ表示。用公式表示：

δ=（L1－L0）/L0×100% L0---试样的原标定长度，mm;L1---试样拉断后标距部分的长度，mm。当试样原来的长度与其直径之比为5或10时，伸长率分别以δ5和δ10表示。

断面收缩率，就是金属材料受外力作用被拉断以后，其横截面的缩小量与原来横截面面积相比的百分数，用符号ψ表示。用公式表示：

ψ=（F0－F1）/F0×100% F0---试样标距部分原始的横截面面积，mm2;F---试样拉断后，拉断处横截面面面积，mm2。δ和ψ的值越大表示金属材料的塑性越好，他们的值可通过拉伸试验来获得。

冷弯角，在船舶、锅炉、压力容器等工业部门，由于有大量的弯曲和冲压等冷变形加工，因此常用弯曲试验来衡量金属材料在室温时的塑性。试验时将长条形试件按规定的弯曲半径进行弯曲，在受拉面出现裂纹时，试件与原始平面的的夹角叫做冷弯角，用符号α表示。冷弯角越大，说明金属材料的塑性越好。冷弯试验是焊接接头常用的试验方法，它可以在试验的同时，发现受拉面的焊接缺陷。

冲击韧度，就是在冲击载荷下，金属材料抵抗破坏的能力。冲击韧度值指试样冲断后缺口处单位面积所消耗的功，用符号αk表示。用公式表示：

αk=Ak/F(J/cm2) Ak---冲击试样所消耗的功，J；F---试样断口处横截面积，cm2.αk值越大，材料的韧性越好，在受到冲击时不容易断裂；反之，越大脆性。金属材料的冲击韧度、与温度有关，温度越低，冲击韧度值越小。

硬度，就是金属材料抵抗表面变形的能力。硬度是衡量金属材料软硬的一个指标，根据测量方法不同，硬度指标可分为布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HR）、维氏硬度（HV）。在生产中常用的是布氏硬度和洛氏硬度，维氏硬度试验是用来测定显微组织的硬度。

布氏硬度，它是将直径10名模的淬火钢球，在重力p的作用下压入试样表面，随即在试样上出现一个压痕，根据压痕的面积可测得布氏硬度值。对于一般硬度材料所测定的硬度值比较准确，应用较广。但是布氏硬度不能测定硬度高于HB450的材料，也不能测定太薄或太小的材料，更不宜测定表面要求严格的成品。

洛氏硬度，它是以120°的金刚石圆锥体或φ1.59mm的淬火钢球作为压头，在意的重力p作用下，将压头压入被测试件表面，以压入深度（永久变形）鉴定材料的硬度大小。压入越深，硬度越低；反之硬度越高。

洛氏硬度试验时加载压头上的载荷有三种：558N、980N、1470N。试验机上用A、B、C三种标尺分别代表三种载荷值，测得的硬度值相应的用：HRA、HRB、HRC表示。一般采用HRC，用来测量硬金属、淬火回火处理钢的硬度。这种测定硬度的优点是：简单快速，可测定最硬的金属，实验时压痕小，可以测定成品，可以测定很薄的材料；其缺点是：由于压痕小硬度值不够精确，需多点测量，取其平均值来代表该金属材料的硬度。

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