【摘要】金屬材料是最重要的工程材料，包括金屬和以金屬為基的合金。工業(yè)上把金屬及其合金分為黑色金屬材料和有色金屬材料兩大部分，其中鋼及其合金、有色金屬性能及特點是本知識點重點學(xué)習(xí)內(nèi)容。

　　1.鋼鐵材料

　　(1)含碳量小于2%(重量)的鐵合金稱為鋼;而含碳量大于2%(重量)的鐵合金稱為生鐵。含碳量低，鋼的強度較低、塑性大、延伸率和沖擊韌性高，質(zhì)地較軟，易于冷加工、切削和焊接;含碳量高，鋼的強度高、塑性小、硬度大、脆性大和不易加工。

　　(2)鋼材中有害元素為硫和磷，磷使鋼材產(chǎn)生冷脆性，硫使鋼材產(chǎn)生熱脆性。

　　2.工程中常用鋼及其合金的性能和特點：

　　(1)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的碳、磷、硫及其他殘余元素的含量控制較寬，某些性能如低溫韌性和時效敏感性較差。

　　(2)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼是含碳小于0.8%的碳素鋼，與普通碳素結(jié)構(gòu)鋼相比，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼塑性和韌性較高，并可通過熱處理強化。鑄鐵是含碳量大于2%的鐵碳合金，并且還含有較多量的硅、錳、硫和磷等元素。它具有生產(chǎn)設(shè)備和工藝簡單、價格便宜等優(yōu)點。

　　3.工程中常用有色金屬的性能和特點：

　　(1)鋁及鋁合金在采用各種強化手段后可以達到與普通低合金鋼相近的強度，而且其比強度要比普通鋼高得多。

　　(2)鎳及鎳合金是用于化學(xué)、石油、有色金屬冶煉、高溫、高壓、高濃度或混有不純物等各種苛刻腐蝕環(huán)境的比較理想的金屬材料。

　　(3)鈦在高溫下化學(xué)活性極高，非常容易與氧、氮和碳等元素形成穩(wěn)定的化合物。鈦具有良好的低溫性能，可以作為低溫材料;常溫下鈦具有極好的抗蝕性能，在大氣、海水、硝酸和堿溶液等介質(zhì)中十分穩(wěn)定，但在任何濃度的氫氟酸中將迅速溶解。

　　(4)鎂及鎂合金。主要特性是密度小、化學(xué)活性強、強度低。其缺點是耐蝕性較差、缺口敏感性大及熔鑄工藝復(fù)雜。

　　【速記點評】掌握金屬和以金屬為基的合金特性及用途。

　　【經(jīng)典例題】

　　【例1】以鐵為主要元素，含碳量一般()，并含有其他元素的材料稱為鋼。

　　A.小于2%

　　B.大于2%

　　C.大于3%

　　D.小于3%

　　【答案】A

　　【解析】本題考查的是金屬材料。以鐵為主要元素，含碳量一般在2%以下，并含有其他元素的材料稱為鋼;而含碳量大于2%的鐵合金材料稱為生鐵。

　　【例2】碳的含量對鋼的性質(zhì)有決定性的影響，當(dāng)含碳量低時，其性能表現(xiàn)為()。

　　A.強度高，塑性、韌性低

　　B.塑性小，性脆，硬度大

　　C.強度低，塑性、韌性高

　　D.強度高，塑性、韌性也較高

　　【答案】C

　　【解析】本題考查的是金屬材料。鋼中碳的含量對鋼的性質(zhì)有決定性影響，含碳量低，鋼的強度較低，但塑性大，延伸率和沖擊韌性高，質(zhì)地較軟，易于冷加工、切削和焊接;含碳量高，鋼的強度高、塑性小、硬度大、脆性大和不易加工。

　　【例3】某合金元素力學(xué)性能良好，尤其塑性、韌性優(yōu)良，能適應(yīng)多種腐蝕環(huán)境，多用于制造化工容器、電氣與電子部件、處理苛性堿設(shè)備、耐海水腐蝕設(shè)備和換熱器等。此種合金元素為()。

　　A.錳

　　B.鉻

　　C.鎳

　　D.釩【答案】C【解析】本題考查的是金屬材料。鎳金元素力學(xué)性能良好，尤其塑性、韌性優(yōu)良，能適應(yīng)多種腐蝕環(huán)境，多用于制造化工容器、電氣與電子部件、處理苛性堿設(shè)備、耐海水腐蝕設(shè)備和換熱器等。

　　【例4】下列選項中，抗蝕性能高，塑性和焊接性能好，主要用于焊接件、容器、管道，以及承受中等荷載的零件及制品，也可以用作鉚釘?shù)匿X合金的是()。

　　A.防銹鋁合金B(yǎng).硬鋁合金C.超硬鋁合金D.鍛鋁合金【答案】A【解析】本題考查的是金屬材料。防銹鋁合金抗蝕性能高，塑性和焊接性能好，主要用于焊接件、容器、管道，以及承受中等荷載的零件及制品，也可以用作鉚釘。

　　【例5】鋼的成分一定時，其金相組織主要取決于鋼的熱處理，其方式包括()。

　　A.淬火加回火B(yǎng).退火C.去火D.正火【答案】ABD【解析】本題考查的是金屬材料。鋼的成分一定時，其金相組織主要取決于鋼的熱處理，如退火、正火、淬火加回火等，其中淬火加回火的影響最大。