金属材料的物理性质与化学性质.doc

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1、7.1金屬材料的物理性質1比重(specificgravity)某一物體的重量和同體積的4℃的水之重量比叫做比重。2比熱(specificheat)把1克的物質加熱使它升溫1℃時所需要的熱量(以calorie表示)叫做比熱。比熱較大的Mg，A1等。金屬的比熱通常隨溫度上升而增加。3膨脹系數(coefficientofexpansion)各種金屬受熱而溫度上升時會膨脹。冷卻而溫度降低時會收縮。體積的增加率叫做體積膨脹系數(coefficientofbulkexpansion)，其長度的增加率叫做線膨脹系數(coefficiento

2、flinearexpansion)。比重增加時，膨脹系數也會增加。4導熱度(thermalconductivity)1cm立方體的相對丙面間，假定有1℃的溫度差時，在1秒內由高溫面移動到低溫面的熱量(以calorie表示)叫做導熱度。金屬都是熱的良導體。銀的導熱度最大，其次是Cu及AI。金屬的純粹度愈高，其導熱度愈好。5比電阻(specificresistance)某金屬線的長度為ι，斷面積為s時，其電阻R可以用下式表示R=ρ(ι/s)式中ρ為比電阻。斷面積1cm2，長1cm的材料之電阻以ohm(Ω)表示，叫做比電阻。銅和鋁的電

3、阻很小，所以容易導電。電阻隨溫度增加而增大。Rt=R0(1+αt)式中α叫做電阻的溫度系數(temperaturecoefficientofelectricresistance),因金屬之不同而異。7.2金屬材料的化學性質1金屬的離子化(ionization)金屬的離子化之容易度依其大小排列時可得下面所示的次序：K﹥Ca﹥Na﹥AI﹥Zn﹥Cr﹥Fe﹥Co﹥Ni﹥Sn﹥Pb﹥(H)﹥Cu﹥Hg﹥Pt﹥Au2腐蝕(corrosion)金屬表面受化學或電化學的作用，在表面生成非金屬化合物而補侵蝕漸漸會消耗的現象，叫做腐蝕。a電化學腐

4、蝕b由環境所引起的金屬腐蝕c高溫氣化氣化把金屬加熱到高溫時受氧的化學腐蝕起氧化，而在表面生成氧化物。離子化序列愈上位的金屬愈容易被氧化。比A1上位的金屬，在空氣中生成氧化物而起燃燒。Na，K等在空氣中會自然發火，Mg在空氣中加熱時會激烈燃燒。金屬的氧化，則溫度愈高，愈迅速度進行。7.3金屬材料的機械性質7.3.1機械性質的概念就下圖所示的由拉力所引起的機械反應而言，抗拉應力超過某一數值時吊桿會被拉斷。這性質可以用<抗拉強度>來表示。當材料被拉斷時，材料的長度增加可以用<伸長率>來表示。例如彈性系數，抗拉強度，硬度，伸長率及沖擊值

5、等是表示這些反應的具體性質之例。這些性質叫做金屬材料的機械性質。機械性質可以分做強度和延性兩方面來說明。強度是表示材料對外力抵抗能力，延性是表示在不破壞的范圍之內，材料能發生永久變形的能力。機械性質是由強度(strength)和延性(ductility)的兩種因素支配的。7.3.3材料試驗的目的制造各種材料或者利用這些材料來制造某種機械零件時，品質控制是很重要的，因此必須采用適當的材料試驗來控制材料的品質。所采用的試驗務必簡單、方便。材料試驗的另外一種重要的目的是檢查材料在使用中發生破損的原因。7.4.1拉伸試驗(或抗拉試驗)拉

6、伸試驗(tensilesest)的目的是要測定材料的強度和延性。上圖曲線1是低碳鋼的拉伸試驗結果。曲線2上非鐵金屬，例如銅，鋁等的荷重—伸長曲線。1、彈性限(elasticlimit)假如荷重不超過某一限度(圖中E點)，則除去荷重，伸長就會變為零。E點以下的荷重時所發生的變形叫做彈性變形。彈性限=PE/A0(kgf/mm2)2、比例限(proportionallimit)范圍內荷重和伸長會依照虎克定律(Hooke’slaw)而變化。比例限=PP/A0(kgf/mm2)彈性限和比例限的數值是很接近，彈性限是除去荷重以後，所產生的變

7、形是否會完全消減的一個臨界點。而比例限是荷重的伸長的關係是否會依照虎克定律變化的一個臨界點。3、彈性系數(modulusofelasticity,Young’smodulus)在比例限內可以求出彈性系數。彈性系數是表示材料受到比例限以內的荷重時，在材料內部所產生的應力和應變的比。彈性系數E=應力/應變=(Pe/A0)/(△L/L0)4、降伏點(yieldpoint)荷重超過比例限P點時，荷重—伸長曲線不再成正比，這個現象叫做降伏(yielding)。5、降伏強度(yieldstrength)降伏強度=Pε/A0(kgf/mm2)

8、材料受到外力而產生相當於降伏強度的應力時，則會發生0.2%的永久變形。6、抗拉強度(tensilestrength)降伏完了以後，荷重再繼續增加時，伸長的增加率比荷重的增加率大。荷重超過M點時通常在試驗片的中央部分會發生局部變形(localdeformation