第一章工程材料的分类与性能

1、 l工程材料是用于工程材料是用于制造工程结构和机械零件制造工程结构和机械零件并主并主 要要要求力学性能要求力学性能的结构材料。的结构材料。 l按组成与结合键分：按组成与结合键分： l 1 1、金属材料、金属材料 l 2 2、高聚物材料、高聚物材料 l 3 3、无机非金属材料（陶瓷）、无机非金属材料（陶瓷） l 4 4、复合材料、复合材料 l工业用金属及合金的总称工业用金属及合金的总称 l良好的导电性、导热性、延良好的导电性、导热性、延 展性和金属光泽展性和金属光泽 l用量最大、应用最广泛用量最大、应用最广泛 黑色金属黑色金属 有色金属有色金属轻金属轻金属, ,重金属重金属, ,贵金属贵金属,

2、,稀有金属稀有金属 无机非金属材料（陶瓷）无机非金属材料（陶瓷） l以共价键和离子键为主以共价键和离子键为主 l熔点高、硬度高、耐腐熔点高、硬度高、耐腐 蚀、脆性大蚀、脆性大 l分为传统陶瓷、特种陶分为传统陶瓷、特种陶 瓷和金属陶瓷三类瓷和金属陶瓷三类 l以分子键和共价键为主以分子键和共价键为主 l塑性、耐蚀性、电绝缘塑性、耐蚀性、电绝缘 性、减振性好，密度小性、减振性好，密度小 l包括塑料、橡胶及合成包括塑料、橡胶及合成 纤维等纤维等 共价键共价键 高聚物材料 l是把两种或两种以上不同性质或不同结构的材料以是把两种或两种以上不同性质或不同结构的材料以 微观或宏观的形式组合微观或宏观的形式组合

3、 在一起而形成的材料。在一起而形成的材料。 l包括：包括： l金属基复合材料金属基复合材料 l陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料 l高分子复合材料高分子复合材料 l使用性能：使用性能：材料在使用过程中所表现的性能。包括材料在使用过程中所表现的性能。包括 力学性能、物理性能力学性能、物理性能和和化学性能。化学性能。 l工艺性能：工艺性能：材料在加工过程中所表现的性能。包括材料在加工过程中所表现的性能。包括 铸造、锻压、焊接、热处理铸造、锻压、焊接、热处理和和切削性能等切削性能等。 l第二节第二节 材料的力学性能材料的力学性能 l材料的力学性能是指材料在承受各种载荷时的行材料的力学性能是指材料在承受各种

4、载荷时的行 为。为。 l载荷类型通常分为：静载荷、动载荷和变载荷。载荷类型通常分为：静载荷、动载荷和变载荷。 载荷的形式载荷的形式 l静载静载时材料的力学性能时材料的力学性能 静拉伸试验（弹性和刚度、强度、塑性）静拉伸试验（弹性和刚度、强度、塑性） 硬度（布氏硬度、洛氏硬度）硬度（布氏硬度、洛氏硬度） l动载动载时材料的力学性能时材料的力学性能 冲击韧性冲击韧性 疲劳强度疲劳强度 l高温力学性能高温力学性能（蠕变、其它力学性能）（蠕变、其它力学性能） l断裂韧性断裂韧性 l通过不同的实验可测得材料各种性质的性能判据。通过不同的实验可测得材料各种性质的性能判据。 标准拉伸试样标准拉伸试样 拉伸试

5、验 力力伸长曲线伸长曲线：以拉伸载荷和试样伸长量为坐以拉伸载荷和试样伸长量为坐 标所绘制的曲线标所绘制的曲线。 典型的拉伸过程典型的拉伸过程 分为四个阶段分为四个阶段 弹性变形、塑弹性变形、塑 性变形、颈缩和性变形、颈缩和 断裂断裂 l材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称 为为变形变形。 l外力去处后能够恢复外力去处后能够恢复 的变形称为的变形称为弹性变形弹性变形， l外力去处后不能恢复外力去处后不能恢复 的变形称为的变形称为塑性变形塑性变形。 低碳钢的应力低碳钢的应力- -应变曲线应变曲线 拉伸试样拉伸试样 拉伸试验机拉伸试验机 应力应力 =

6、P/F0 应变应变 = (l-l0)/l0 1.弹性极限：弹性极限：材料承受最大弹性变形材料承受最大弹性变形 时的应力。指标为弹性极限时的应力。指标为弹性极限 e。 2、弹性模量、弹性模量：材料在弹性状态下：材料在弹性状态下 的应力和应变比值。的应力和应变比值。 E表征材料产生弹性变形的难易程度。表征材料产生弹性变形的难易程度。 ）（MPatgE e l3. 刚度：刚度：材料受力时抵抗弹性变形的能材料受力时抵抗弹性变形的能 力。刚度与弹性模量成正比，刚度越大，力。刚度与弹性模量成正比，刚度越大， 则材料在一定应力下承受的弹性变形越则材料在一定应力下承受的弹性变形越 小。小。 二、强度二、强度

7、l材料在外力作用下抵抗变形和材料在外力作用下抵抗变形和 断裂的能力。断裂的能力。 1、 屈服点屈服点 s：材料发生微量塑：材料发生微量塑 性变形时的应力值。性变形时的应力值。 2、规定残余伸长应力规定残余伸长应力 0.2：残余：残余 变形量为变形量为0.2%时的应力值。时的应力值。 3、抗拉强度抗拉强度 b：材料断裂前所：材料断裂前所 承受的最大应力值。承受的最大应力值。 s 0.2 l机械零件在使用时，一般不允许发生塑性变形，所机械零件在使用时，一般不允许发生塑性变形，所 以屈服强度是大多数机械零件设计时选材的主要依以屈服强度是大多数机械零件设计时选材的主要依 据也是评定金属材料承载能力的重

8、要机械性能指标。据也是评定金属材料承载能力的重要机械性能指标。 材料的屈服强度越高，允许的工作应力越高，零件材料的屈服强度越高，允许的工作应力越高，零件 所需的截面尺寸和自身重量就可以较小。所需的截面尺寸和自身重量就可以较小。 l屈服强度与抗拉强度的比值屈服强度与抗拉强度的比值S S/b b称为称为屈强比屈强比。屈。屈 强比小，工程构件的可靠性高，说明即使外载或某强比小，工程构件的可靠性高，说明即使外载或某 些意外因素使金属变形，也不至于立即断裂。但屈些意外因素使金属变形，也不至于立即断裂。但屈 强比过小，则材料强度的有效利用率太低。强比过小，则材料强度的有效利用率太低。 断后伸长率：断后伸长

9、率： %100 0 01 l ll %100 0 10 F FF 断面收缩率：断面收缩率： 断裂后 拉伸试样的颈缩现象拉伸试样的颈缩现象 l说明：说明： l 用面缩率表示塑性比伸长率更接近真实变形。用面缩率表示塑性比伸长率更接近真实变形。 l 对于直径对于直径d0 相同的试样，相同的试样，l0 ， 。 只有当只有当l0/d0 为常数时，塑性值才有可比性。为常数时，塑性值才有可比性。 当当l0=10d0 时，伸长率用时，伸长率用 表示；表示； 当当l0=5d0 时，伸长率用时，伸长率用 5 表示。显然，表示。显然， 5 l 时，无颈缩，为脆性材料表征；时，无颈缩，为脆性材料表征； 时，有颈缩，为

10、塑性材料表征时，有颈缩，为塑性材料表征 l硬度：硬度：材料抵抗局部变形的能力。软硬的指标。表征强材料抵抗局部变形的能力。软硬的指标。表征强 度与塑性的一个综合判据。度与塑性的一个综合判据。 l实验特点：实验特点： l1 1）设备简单、操作迅速方便、直接、非破坏性试验。）设备简单、操作迅速方便、直接、非破坏性试验。 l2 2）近似估计抗拉强度和耐磨性。）近似估计抗拉强度和耐磨性。 l3 3）硬度与切削加工性、焊接性、冷成型性能间联系，加工工艺）硬度与切削加工性、焊接性、冷成型性能间联系，加工工艺 参考。参考。 l4 4）检验材料和热处理质量、热处理工艺合理性及评定工艺性能）检验材料和热处理质量、

11、热处理工艺合理性及评定工艺性能 参考。参考。 硬度试验方法三类：硬度试验方法三类： l压力法压力法：布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、：布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、 显微硬度、超声波硬度；显微硬度、超声波硬度； l划痕法划痕法：莫氏硬度、锉刀硬度；：莫氏硬度、锉刀硬度； l回跳法回跳法: :肖氏硬度肖氏硬度. . l机械制造最广泛的是布氏硬度、洛氏硬度和机械制造最广泛的是布氏硬度、洛氏硬度和 维氏硬度。维氏硬度。 l1. 布氏硬度布氏硬度HB )( 2 102. 0 22 dDDD P HB l压头为钢球压头为钢球时，布氏硬度用符号时，布氏硬度用符号HBS表示，适用于表示，适用于 布氏硬度值在布

12、氏硬度值在450以下的材料。以下的材料。 l压头为硬质合金压头为硬质合金时，用符号时，用符号HBW表示，适用于布氏表示，适用于布氏 硬度在硬度在650以下的材料。以下的材料。 l符号符号HBS或或HBW之前的数字表示硬度值，符号后面之前的数字表示硬度值，符号后面 的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持 时间。时间。如如120HBS10/1000/30表示直径为表示直径为10mm的钢球的钢球 在在1000kgf（9.807kN）载荷作用下保持）载荷作用下保持30s测得的布测得的布 氏硬度值为氏硬度值为120，1015s不注不注。图纸上标注时在图纸

13、上标注时在 3040个范围。个范围。 l布氏硬度的优点：布氏硬度的优点：测量误差小，数据稳定。测量误差小，数据稳定。 l缺点：缺点：压痕大，不能用于太薄件、成品件及比压头还硬的压痕大，不能用于太薄件、成品件及比压头还硬的 材料。材料。 l适于测量适于测量退火、正火、调质钢退火、正火、调质钢,铸铁及有色金属的硬度。铸铁及有色金属的硬度。 l材料的材料的 b与与HB之间的经验关系：之间的经验关系： 对于低碳钢对于低碳钢: b(MPa)3.6HB 对于高碳钢：对于高碳钢： b(MPa)3.4HB 对于铸铁：对于铸铁： b(MPa)1HB或或0.6(HB-40) 2. 洛氏硬度洛氏硬度 002. 0

14、bd KHR 0 0 120 1 1 F0 b a 2 2 F0+F1 c 3 3 F0 d 金钢石作压头，金钢石作压头，K为为100；淬火钢球作压头，；淬火钢球作压头，K为为130 l根据压头类型和主载荷不同，分为九个标尺，根据压头类型和主载荷不同，分为九个标尺，A A、B B、C C、D D、E E、F F、G G、 H H、K K，常用的标尺为，常用的标尺为A A、B B、C C、D D。 l符号符号HRHR前面的数字为硬度值，后面为使用的标尺前面的数字为硬度值，后面为使用的标尺, , l如如50HRA50HRA、30HRB30HRB、60HRC60HRC、40HRD40HRD lHRA

15、HRA用于测量高硬度材料，如硬质合金、表面淬火层和渗碳层。用于测量高硬度材料，如硬质合金、表面淬火层和渗碳层。 lHRBHRB用于测量硬度较低的材料，如有色金属和退火、正火钢等。用于测量硬度较低的材料，如有色金属和退火、正火钢等。 lHRCHRC用于测量中等硬度的材料，如调质钢、淬火钢等。用于测量中等硬度的材料，如调质钢、淬火钢等。 lHRDHRD用于薄钢板、中等厚度表面硬化零件等。用于薄钢板、中等厚度表面硬化零件等。 l洛氏硬度的优点：洛氏硬度的优点：操作简便，压痕小，适用范围广。操作简便，压痕小，适用范围广。 l缺点：缺点：测量结果分散度大。测量结果分散度大。 维氏硬度试验原理维氏硬度试验

16、原理维氏硬度计维氏硬度计 l维氏硬度用符号维氏硬度用符号HV表示表示，符号前的数字为硬度值，后符号前的数字为硬度值，后 面的数字按顺序分别表示载荷值及载荷保持时间，如面的数字按顺序分别表示载荷值及载荷保持时间，如 640HV30/20，30表示表示30kgf，20表示保持表示保持20秒，秒，1015s 不注。不注。 维氏硬度保留了布氏硬度和洛氏硬度的优点维氏硬度保留了布氏硬度和洛氏硬度的优点，既可测量，既可测量 由极软到极硬的材料的硬度，又能互相比较。既可测量由极软到极硬的材料的硬度，又能互相比较。既可测量 大块材料、表面硬化层的硬度，又可测量金相组织中不大块材料、表面硬化层的硬度，又可测量金

17、相组织中不 同相的硬度。同相的硬度。 l1) 1) 肖氏硬度肖氏硬度 又名回跳硬度。是把规定形状和重量的又名回跳硬度。是把规定形状和重量的 金刚石或钢球冲头从初始高度金刚石或钢球冲头从初始高度h h0 0落在试样表面上，冲头落在试样表面上，冲头 弹起一定高度弹起一定高度h h，测，测h h与与h h0 0的比值与肖氏硬度系数的乘积的比值与肖氏硬度系数的乘积 就是肖氏硬度值。用符号就是肖氏硬度值。用符号HSHS表示。表示。 lHS = RHS = Rh/hh/h0 0式中式中 R R：肖氏硬度系数：肖氏硬度系数 l肖氏硬度主要取决于材料弹性变形能力的大小。试肖氏硬度主要取决于材料弹性变形能力的大

18、小。试 验时，冲头回跳高度与材料硬度有关。材料愈硬其弹性验时，冲头回跳高度与材料硬度有关。材料愈硬其弹性 极限愈高，冲头回跳高度越高。肖氏硬度值是一个无量极限愈高，冲头回跳高度越高。肖氏硬度值是一个无量 纲的值，可在硬度计上直接读取。它适用于测量大型表纲的值，可在硬度计上直接读取。它适用于测量大型表 面光滑的工件，如大型冷轧辊的验收就采用肖氏硬度。面光滑的工件，如大型冷轧辊的验收就采用肖氏硬度。 l2) 2) 努氏硬度努氏硬度 将两相对棱边夹角分别为将两相对棱边夹角分别为172172 3030 和和130130 的菱形锥体金刚石压头以规定的试验力压入试样表面，的菱形锥体金刚石压头以规定的试验力

19、压入试样表面， 以规定的保持时间后卸除试验力，测量其压痕的长对角以规定的保持时间后卸除试验力，测量其压痕的长对角 线，计算出压痕投影面积，则压痕投影单位面积所承受线，计算出压痕投影面积，则压痕投影单位面积所承受 的平均压力值就是努氏硬度值。用符号的平均压力值就是努氏硬度值。用符号HKHK表示。表示。 l努氏硬度试验可以测量极薄、极细小试样，又可测努氏硬度试验可以测量极薄、极细小试样，又可测 量如玻璃、玛瑙、矿石等脆性材料的硬度。特别适用于量如玻璃、玛瑙、矿石等脆性材料的硬度。特别适用于 对经表面热处理或化学热处理的工件硬度和硬度梯度的对经表面热处理或化学热处理的工件硬度和硬度梯度的 测定。测定

20、。 l3) 3) 莫氏硬度莫氏硬度 是一种划痕硬度。硬度可以定义为材料抵是一种划痕硬度。硬度可以定义为材料抵 抗划痕的能力。将十种矿物按硬度逐渐增高的次序排列，抗划痕的能力。将十种矿物按硬度逐渐增高的次序排列， 得到了莫氏硬度的等级如下：得到了莫氏硬度的等级如下：(1)(1)滑石；滑石；(2)(2)石膏；石膏；(3)(3)方方 解石；解石；(4)(4)氟石；氟石；(5)(5)磷灰石；磷灰石；(6)(6)长石；长石；(7)(7)石英；石英；(8)(8)黄黄 石；石；(9)(9)蓝宝石或刚玉；蓝宝石或刚玉；(10)(10)金刚石。金刚石。 l如果被测材料能划伤某一级莫氏等级的材料，而不能划如果被测

21、材料能划伤某一级莫氏等级的材料，而不能划 伤相邻高级的莫氏等级材料，则就此可以近似确定此材伤相邻高级的莫氏等级材料，则就此可以近似确定此材 料的莫氏硬度值。如普通玻璃大约是料的莫氏硬度值。如普通玻璃大约是5.55.5级，淬硬钢大约级，淬硬钢大约 是是6.56.5级，这种测量硬度的方法很粗略，适合于矿物识别。级，这种测量硬度的方法很粗略，适合于矿物识别。 l4) 4) 锉刀硬度锉刀硬度 是一种划痕硬度，是利用经过标定的硬是一种划痕硬度，是利用经过标定的硬 度不同的几把锉刀，通过锉削试样或工件，可以确定被度不同的几把锉刀，通过锉削试样或工件，可以确定被 测物的硬度范围。测物的硬度范围。 l标准锉刀

22、：其形状、大小、刀纹都应当一致，每两把锉标准锉刀：其形状、大小、刀纹都应当一致，每两把锉 刀相差刀相差5HRC5HRC。如果工件能被。如果工件能被55HRC55HRC的锉刀锉削，而不能的锉刀锉削，而不能 被被50HRC50HRC的锉刀锉削，便可确定该工件的硬度在的锉刀锉削，便可确定该工件的硬度在50HRC50HRC 55HRC55HRC之间。之间。 l5) 5) 超声波硬度超声波硬度 是用一根镶有金刚石锥体压是用一根镶有金刚石锥体压 头的超声波传感器杆，在固定试验力作用下与头的超声波传感器杆，在固定试验力作用下与 试件接触，压头压入试件后，杆的谐振频率发试件接触，压头压入试件后，杆的谐振频率发

23、 生改变，通过测量传感器杆谐振频率的变化即生改变，通过测量传感器杆谐振频率的变化即 可测定试样硬度。可测定试样硬度。 l在试验中，其值可直接在刻度盘上读出，一般在试验中，其值可直接在刻度盘上读出，一般 用洛氏硬度或维氏硬度来表示。用洛氏硬度或维氏硬度来表示。 l1. 1. 冲击试验：冲击试验：摆锤式一次性冲击试验。（摆锤式一次性冲击试验。（U U型口型口 和和V V型口）型口） l 2. 2. 冲击吸收功：冲击吸收功：摆锤冲断试样所做的功，称为摆锤冲断试样所做的功，称为 冲击吸收功，以冲击吸收功，以A Ak k表示。表示。 lA Ak k值对材料组织缺陷十分敏感，是检验冶炼值对材料组织缺陷十分

24、敏感，是检验冶炼 和热加工质量的有效方法。和热加工质量的有效方法。 l对一般常用钢材来说，对一般常用钢材来说，A Ak k越大，韧性越好。越大，韧性越好。 l3. 冲击韧性：冲击韧性：是指材料抵抗冲击载荷作用而不破是指材料抵抗冲击载荷作用而不破 坏的能力。指标为冲击韧性值坏的能力。指标为冲击韧性值ak 。 。 l材料的冲击韧性随温度下降而下降。材料的冲击韧性随温度下降而下降。在某一温度范围内冲击韧在某一温度范围内冲击韧 性值急剧下降的现象称性值急剧下降的现象称韧脆转变韧脆转变。发生韧脆转变的温度的范围发生韧脆转变的温度的范围 称称韧脆转变温度韧脆转变温度。材料的使用温度应高于韧脆转变温度。材料

25、的使用温度应高于韧脆转变温度。 韧 建造中的建造中的Titanic 号号 Titanic 号钢板号钢板（左图）（左图）和近代船用钢板和近代船用钢板 （右图）（右图）的冲击试验结果的冲击试验结果 l材料在低于材料在低于 s的重复交变应力作用下发生断裂的现象。的重复交变应力作用下发生断裂的现象。 l材料在规定次数应力循环后仍不发生断裂时的最大应材料在规定次数应力循环后仍不发生断裂时的最大应 力称为力称为疲劳极限疲劳极限。用。用 -1表示。表示。 l疲劳失效的特点：疲劳失效的特点： 断裂前没有明显的塑性变形断裂前没有明显的塑性变形 l 发生断裂突然发生断裂突然 l 危险性大、易产生事故危险性大、易产

26、生事故 -1 N n 2 1 N1N2NnNc 钢铁材料：107次 非铁合金：108次 疲劳极限疲劳极限 北极星导弹北极星导弹 1943年美国年美国T-2油轮发生断裂油轮发生断裂 l2 2、应力场强度因子、应力场强度因子 l描述裂纹尖端附近应力场强度的指标。描述裂纹尖端附近应力场强度的指标。 aYK I l3 3、断裂韧度：、断裂韧度： 当外加拉应力逐渐增大或裂纹逐渐扩展时，裂纹尖端的当外加拉应力逐渐增大或裂纹逐渐扩展时，裂纹尖端的 应力强度因子随之增大，故应力场的应力也随着增大，当增应力强度因子随之增大，故应力场的应力也随着增大，当增 大到某一临界值时，就能使裂纹扩展，最终使材料断裂。这大到

27、某一临界值时，就能使裂纹扩展，最终使材料断裂。这 个个应力强度因子应力强度因子KIKI的临界值称为材料的断裂韧度，用的临界值称为材料的断裂韧度，用K KIC IC表示。 表示。 l断裂韧度：断裂韧度： l C C为断裂应力，为断裂应力，a aC C为临界裂纹半长为临界裂纹半长 l用来反映材料抵抗脆性断裂能力的性能指标用来反映材料抵抗脆性断裂能力的性能指标 CCIC aYK l根据应力强度因子根据应力强度因子K KI I和断裂韧度和断裂韧度K KIC IC的相对大小， 的相对大小， 可判断含裂纹的材料在受力时，裂纹是否会扩可判断含裂纹的材料在受力时，裂纹是否会扩 展而导致断裂。展而导致断裂。 l

28、断裂韧度是材料固有的力学性能指标，是强度断裂韧度是材料固有的力学性能指标，是强度 和韧性的综合体现。它与裂纹的大小、形状、和韧性的综合体现。它与裂纹的大小、形状、 外加应力等无关，主要取决于材料的成分、内外加应力等无关，主要取决于材料的成分、内 部组织和结构。部组织和结构。 一、物理性能一、物理性能 l1. 1. 密度和熔点密度和熔点 1 1）密度：金属材料可分为轻金属（密度小于）密度：金属材料可分为轻金属（密度小于4.5g/cm34.5g/cm3） 和重金属（密度大于和重金属（密度大于4.5g/cm34.5g/cm3）。）。 材料的相对密度直接关系到产品的质量，对于陶瓷材材料的相对密度直接关

29、系到产品的质量，对于陶瓷材 料来说，相对密度更是决定其性能的关键指标之一。料来说，相对密度更是决定其性能的关键指标之一。 抗拉强度与相对密度之比称为抗拉强度与相对密度之比称为比强度比强度 l2 2）熔点）熔点是指材料的熔化温度。通常，是指材料的熔化温度。通常，材料的熔点材料的熔点 越高，高温性能就越好越高，高温性能就越好。陶瓷熔点一般都显著高于。陶瓷熔点一般都显著高于 金属及合金的熔点，所以陶瓷材料的高温性能普遍金属及合金的熔点，所以陶瓷材料的高温性能普遍 比金属材料好。由于玻璃不是晶体，所以没有固定比金属材料好。由于玻璃不是晶体，所以没有固定 熔点，而高分子材料一般也不是完全晶体，所以也熔点

30、，而高分子材料一般也不是完全晶体，所以也 没有固定熔点。按照熔点的高低，金属材料可分为没有固定熔点。按照熔点的高低，金属材料可分为 易熔金属（熔点小于易熔金属（熔点小于17001700 C C）和难熔金属（熔点大）和难熔金属（熔点大 于于17001700 C C） 2. 2. 电学性能电学性能 1 1）导电性）导电性 一般用电阻率来表示材料的导电性能，电阻率越低，材料的导电一般用电阻率来表示材料的导电性能，电阻率越低，材料的导电 性越好。电阻率的单位用性越好。电阻率的单位用m m表示。表示。 金属及其合金一般具有良好的导电性，而高分子材料和陶瓷材料金属及其合金一般具有良好的导电性，而高分子材料

31、和陶瓷材料 一般都是绝缘体，但是有些高分子复合材料却具有良好的导电性，一般都是绝缘体，但是有些高分子复合材料却具有良好的导电性， 某些特殊成分的陶瓷材料则是具有一定导电性的半导体。某些特殊成分的陶瓷材料则是具有一定导电性的半导体。 通常金属的电阻率随温度的升高而增加，而非金属材料则与此相通常金属的电阻率随温度的升高而增加，而非金属材料则与此相 反。反。 2 2） 介电常数介电常数 虽然绝缘体不能导电，但它们对电场并不是毫无反应的。表示绝虽然绝缘体不能导电，但它们对电场并不是毫无反应的。表示绝 缘材料电性能的物理量称为介电常数缘材料电性能的物理量称为介电常数，单位是，单位是F/mF/m，表示其对

32、电，表示其对电 容器容量的影响程度。容器容量的影响程度。 真空介电常数真空介电常数0 0=8.85=8.85101012 F/m12 F/m。 l3. 3. 热学性能热学性能 l（1 1）热容量）热容量 在没有体积变化时，热容量在没有体积变化时，热容量C C是温度变化是温度变化11时材料热量的变时材料热量的变 化。材料发生相变时其内部的原子或分子结构发生变化，这使材化。材料发生相变时其内部的原子或分子结构发生变化，这使材 料中的热容量也发生变化，所以科学家们经常利用测定材料热容量料中的热容量也发生变化，所以科学家们经常利用测定材料热容量 的变化来分析相变过程。的变化来分析相变过程。 （2 2）

33、 热膨胀性热膨胀性 材料的热膨胀性通常用线膨胀系数材料的热膨胀性通常用线膨胀系数L L来表示。它表示每变化来表示。它表示每变化 11时引起的材料相对膨胀量的大小。对于精密仪器或机器的零时引起的材料相对膨胀量的大小。对于精密仪器或机器的零 件，热膨胀系数是一个非常重要的性能指标；在有两种以上材料组件，热膨胀系数是一个非常重要的性能指标；在有两种以上材料组 合成的零件中，常因材料的热膨胀系数相差过大而导致零件的变形合成的零件中，常因材料的热膨胀系数相差过大而导致零件的变形 或破坏。或破坏。 陶瓷的热膨胀系数最低，金属次之，高分子材料最高。陶瓷的热膨胀系数最低，金属次之，高分子材料最高。 l（3 3

34、）导热性）导热性 热量会通过固体发生传递，材料的导热性用导热系数热量会通过固体发生传递，材料的导热性用导热系数 l来表示，其单位为来表示，其单位为W/W/（m mK K）。）。 材料导热性的好坏直接影响着材料的使用性能，如果零材料导热性的好坏直接影响着材料的使用性能，如果零 件材料的导热性太差，则零件在加热或冷却时，由于表面和件材料的导热性太差，则零件在加热或冷却时，由于表面和 内部产生温差，膨胀不同，就会产生变形或断裂。一般导热内部产生温差，膨胀不同，就会产生变形或断裂。一般导热 性好的材料（如铜、铝等）常用来制造热交换器等传热设备性好的材料（如铜、铝等）常用来制造热交换器等传热设备 的零部件。的零部件。 通常，金属及合金的导热性远高于非金属材料。通常，金属及合金的导热性远高于非金属材料。 l4. 4. 磁学性能磁学性能 l 材料在磁场中的性能叫做磁性材料在磁场中的性能叫做磁性。磁性材料又分为软磁性材料。磁性材料又分为软磁性材料 和硬磁性材料两种。和硬磁性材料两种。 l软磁性材料软磁性材料（如电工用纯铁、硅钢片等）容易被磁化，导磁性能（如电工用纯铁、硅钢片等）容易被磁化，导磁性能 良好，但外加磁场去掉后，磁性基本消失。良好，但外加磁场去掉后，磁性基本消失。