内容简介

本书是根据煤炭工业中等学校物资管理专业104学时的《金属材料》教学大纲编写的。

本书共分十章，主要介绍金属材料的性能、组织结构、铁碳合金状态图、钢的热处理及常用金属

材料的分类、牌号、型号、规格、标注、成份、性能和主要用途；介绍钢的火花鉴别、金属的腐蚀、金属

的订货、检验及保管、防腐等的有关基本知识。在书中用一章的篇幅较为详细地叙述属于材料性质

的机电产品——滚动轴承与电焊条的知识。

本书除作为煤炭工业中等专业学校、职工中专、函授中专物资管理、市场营销专业的教材、亦可

作为企业物资管理工作人员业务自学的参考书。

目录

第一章 金属材料的性能

第一节 金属材料的物理性能

第二节 金属材料的化学性能

第三节 金属材料的机械性能

第四节 金属材料的工艺性能

第二章 金属的组织结构

第一节 金属的原子结构

第二节 金属的晶体结构

第三节 金属的结晶

第四节 金属的同素异构转变

第五节 合金的相结构与性能

第三章 铁碳合金状态图

第一节 二元合金相图简介

第二节 铁碳合金的相和组织

第三节 铁碳合金状态图

第四节 含碳量与铁碳合金室温组织与机械性能之间的关系

第四章 钢的热处理

第一节 热处理概述

第二节 钢在加热时的转变

第三节 钢在冷却时的转变

第四节 钢的热处理

第五节 钢的表面热处理

第五章 生铁、铁合金及铸铁

第一节 生铁

第二节 铁合金

第三节 铸铁

第六章 钢

第一节 钢的概述

第二节 结构钢

第三节 工具钢

第四节 特殊性能钢

第五节 铸造碳钢

第七章 钢材

第一节 钢材的压力加工

第二节 钢轨及其配件

第三节 型钢

第四节 钢板和钢带

第五节 钢管

第六节 煤矿专用型钢

第七节 金属制品

第八章 有色金属材料

第一节 有色金属的分类及牌号表示方法

第二节 铜及铜合金

第三节 铝及铝合金

第四节 普通有色金属

第五节 轴承合金、易熔合金及银合金

第六节 钛和其它稀有金属

第七节 硬质合金与粉末冶金材料

第九章 金属材料的检验和防腐

第一节 金属材料的标准

第二节 金属材料的检验

第三节 钢铁的火花鉴别

第四节 金属材料的腐蚀及防护

第十章 滚动轴承与电焊条

第一节 滚动轴承

第二节 电焊条

附录

参考文献

熔点对于冶炼，铸造、焊接和配制合金等方面都很重要。易熔金属如锡、铅、锌等可以用

来制造焊料、印刷铅字、保险丝和防火安全阀等。难熔金属如钨、钼、钒等可以制造耐高温的

工件和零件，这类金属在火箭、导弹、燃气轮机和喷气轮机等方面得到了广泛的应用。

三、导电性

金属能够传导电流的能力称为导电性。导电性是金属固有的特性。金属的导电能力取

决于它的电阻率。电阻率越小，导电性越好。电阻率用符号ρ表示，其单位为Ω·m（欧姆·

米）或Ω·cm（欧姆·厘米）。在纯金属中，以银的导电性为最好，其次是铜、铝。如把银的导

电性视为100，那么铜的导电性为94，铝为55，铁为15。铅的导电性为常用金属中的最低

者，其电阻率比铜大12倍。常用金属的电阻率见表1－1。

合金的导电性一般比纯金属差，所以工业上尽可能用纯金属做导体，电热元件或电热零

件则而选用电阻率大的镍铬合金和铁铬铝合金。

金属电阻随温度升高而增大的现象，证明金属具有正的电阻温度系数。这是金属与非金

属的最本质的区别之一。

四、导热性

金属传导热能的能力称为导热性。在一般情况下，金属的导热性比非金属好。物质对热

的传递是靠原子的振动或电子的运动来完成的，原子的振动为所有固体物质所共有，而自由

电子的运动则是金属所独有的，它不仅是导电的条件，也是导热的条件，这就是金属具有良

好导热性的原因。

金属的导热能力取决于它的热导率λ（导热系数），它等于热流量除以长度L与温度差

△T之乘积，其单位为W/m·K。热导率越大，导热性就越好。金属的导热能力以银为最好，

铜铝次之，纯金属的导热性比合金好。

对金属加工或选材时，均需要考虑热导率的影响。对导热性差的金属，其加热速度应慢

些，这样才能保证内外温度均匀一致。导热性好的金属，散热也好，可以用来制造散热器、热

交换器等零件。

五、热膨胀性

一般金属材料随着温度变化而膨胀、收缩的特性称为热膨胀性。冷却时，金属的体积会

发生收缩，这种现象叫热胀冷缩，热胀冷缩现象是绝大多数金属共有的特性。

金属的热膨胀性用线胀系数来表示，其计算公式为

α＝（L2－L1）/L1Δt

式中α——线胀系数，1/K或1/℃；

L1——膨胀前的长度，m；

L2——膨胀后的长度，m；

Δt——温度变化量（t2－t1），K或℃。

常用金属的线胀系数见表1－1。体胀系数是线胀系数的3倍。

在实际工作中应该考虑热膨胀的影响。例如在铺设钢轨时，在两根钢轨的衔接处应有一

定的空隙。又如大型桥梁，只固定一端，而另一端架在带有滚筒子的支座上，以使桥梁在温度

发生变化时可以自由伸缩；有些机械零部件，如内燃机的活塞与缸套之间的间隙很小，既要

求保证活塞在缸套内作往复运动，又要求保证气密性，因此要求活塞和缸套材料的热膨胀系

数要相近，以免活塞卡死或漏气。在精密仪器或精密机床中，其零件必须采用膨胀系数很小

的材料来制造，它们的精度才能保证。另外，异种金属在焊接时，也要考虑热膨胀性是否接

近，否则会导致零件变形或损坏。

六、磁性

金属能被磁场吸引或磁化的性能，称为磁性。所有金属按磁性可分为三类。

铁磁性材料——在外加磁场中被强烈磁化，磁化方向与磁场方向相同，如铁、钴、镍等，

通常被称为磁性材料。

顺磁性材料——在外加磁场中只能微弱地被磁化，磁化方向与磁场方向相同。如铬、锰、

钼等，也称为弱磁性材料。

逆磁性材料——能抗拒或削弱外磁场的磁化作用，磁化方向与磁场方向相反。如铜、锡、

铅等，也称为抗磁性材料。

铁磁性材料又分为硬磁性材料和软磁性材料。硬磁性材料常用来制造电话机、扩音器、

及电表中的永久磁铁，如Al－Ni－Co合金，要求有高的矫顽力和高的剩磁。而软磁性材料

常用作电机的转子和变压器的铁蕊，如硅钢片，要求有高的导磁率和低的矫顽力。

磁性材料在发电、探矿和起重等方面均有重要的用途。可以说，没有磁性材料，便没有当

今如此强大的电源。电磁铁是利用电源的磁效应使铁蕊磁化而产生吸引力的装置，通常由软

磁材料制成的铁蕊和激磁线圈组成。当线圈中通以电流时，铁蕊被磁化，对铁磁体产生吸力；

切断电流时，铁蕊去磁，吸力消失。这一特性在继电器中，用以驱动触头工作，在起重工作中，

直接吸持铁磁工作物，如盘条、生铁块等。

铁磁材料加热到某一温度，就失去磁性，这个温度叫居里点。如铁的居里点是768℃，镍

的居里点是358℃，钴居里点1131℃。