Tulips Chen

金属材料是最重要的工程材料，包括金属和以金属为基的合金。工业上把金属及其合金分为黑色金属材料和有色金属材料两大部分，其中钢及其合金、有色金属性能及特点是本知识点重点学习内容。

1.钢铁材料

（1）含碳量小于2%（重量）的铁合金称为钢；而含碳量大于2%（重量）的铁合金称为生铁。含碳量低，钢的强度较低、塑性大、延伸率和冲击韧性高，质地较软，易于冷加工、切削和焊接；含碳量高，钢的强度高、塑性小、硬度大、脆性大和不易加工。

（2）钢材中有害元素为硫和磷，磷使钢材产生冷脆性，硫使钢材产生热脆性。

2.工程中常用钢及其合金的性能和特点：

（1）普通碳素结构钢的碳、磷、硫及其他残余元素的含量控制较宽，某些性能如低温韧性和时效敏感性较差。

（2）优质碳素结构钢是含碳小于0.8%的碳素钢，与普通碳素结构钢相比，优质碳素结构钢塑性和韧性较高，并可通过热处理强化。铸铁是含碳量大于2%的铁碳合金，并且还含有较多量的硅、锰、硫和磷等元素。它具有生产设备和工艺简单、价格便宜等优点。

3.工程中常用有色金属的性能和特点：

（1）铝及铝合金在采用各种强化手段后可以达到与普通低合金钢相近的强度，而且其比强度要比普通钢高得多。

（2）镍及镍合金是用于化学、石油、有色金属冶炼、高温、高压、高浓度或混有不纯物等各种苛刻腐蚀环境的比较理想的金属材料。

（3）钛在高温下化学活性极高，非常容易与氧、氮和碳等元素形成稳定的化合物。钛具有良好的低温性能，可以作为低温材料；常温下钛具有极好的抗蚀性能，在大气、海水、硝酸和碱溶液等介质中十分稳定，但在任何浓度的中将迅速溶解。

（4）镁及镁合金。主要特性是密度小、化学活性强、强度低。其缺点是耐蚀性较差、缺口敏感性大及熔铸工艺复杂。

【速记点评】掌握金属和以金属为基的合金特性及用途。

【经典例题】

【例1】以铁为主要元素，含碳量一般（），并含有其他元素的材料称为钢。

A.小于2％

B.大于2％

C.大于3％

D.小于3％

【答案】A

【解析】本题考查的是金属材料。以铁为主要元素，含碳量一般在2%以下，并含有其他元素的材料称为钢；而含碳量大于2%的铁合金材料称为生铁。

【例2】碳的含量对钢的性质有决定性的影响，当含碳量低时，其性能表现为（）。

A.强度高，塑性、韧性低

B.塑性小，性脆，硬度大

C.强度低，塑性、韧性高

D.强度高，塑性、韧性也较高

【答案】C

【解析】本题考查的是金属材料。钢中碳的含量对钢的性质有决定性影响，含碳量低，钢的强度较低，但塑性大，延伸率和冲击韧性高，质地较软，易于冷加工、切削和焊接；含碳量高，钢的强度高、塑性小、硬度大、脆性大和不易加工。

【例3】某合金元素力学性能良好，尤其塑性、韧性优良，能适应多种腐蚀环境，多用于制造化工容器、电气与电子部件、处理苛性碱设备、耐海水腐蚀设备和换热器等。此种合金元素为（）。

A.锰

B.铬

C.镍

D.钒【答案】C【解析】本题考查的是金属材料。镍金元素力学性能良好，尤其塑性、韧性优良，能适应多种腐蚀环境，多用于制造化工容器、电气与电子部件、处理苛性碱设备、耐海水腐蚀设备和换热器等。

【例4】下列选项中，抗蚀性能高，塑性和焊接性能好，主要用于焊接件、容器、管道，以及承受中等荷载的零件及制品，也可以用作铆钉的铝合金的是（）。

A.防锈铝合金B.硬铝合金C.超硬铝合金D.锻铝合金【答案】A【解析】本题考查的是金属材料。防锈铝合金抗蚀性能高，塑性和焊接性能好，主要用于焊接件、容器、管道，以及承受中等荷载的零件及制品，也可以用作铆钉。

【例5】钢的成分一定时，其金相组织主要取决于钢的热处理，其方式包括（）。

A.淬火加回火B.退火C.去火D.正火【答案】ABD【解析】本题考查的是金属材料。钢的成分一定时，其金相组织主要取决于钢的热处理，如退火、正火、淬火加回火等，其中淬火加回火的影响最大。

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