**章 金属的性能
每一个应用科学家和工程师(机械的、土木工程的、电气的或其他方面的)都必不可少地要用到材料,不论产品是桥梁、计算机、宇宙飞船、心脏起搏器、核反应堆,还是汽车的排气装置,工程师们都必须完全了解他们所用材料的性能和行为特征。以汽车为例,汽车制造中要使用各种各样的材料,例如,钢铁、玻璃、塑料、橡胶等。而仅仅对钢材一项而言,就有2000多种不同种类和型号的品种。面对如此之多材料种类,要制造一个特定的零件,选择材料要有一定的原则。
在进行金属材料选择时,设计师必须首先考虑强度、导电性或导热性、密度及其他性能。然后,再考虑材料的加工性能和使用行为(其中材料的可成形性、机械加工性、电稳定性、化学持久性及辐照行为是重要的)以及成本和材料来源。例如生产变速齿轮用的钢必须是易机械加工的,但又要有足够的韧性以经受猛烈的冲击。生产车身连接件的金属必须是易成形的,但又要有抗冲击形变的能力,可见选择材料时首先要考虑它的性 、能。金属的性能包括使用性能和工艺性能。
在成品中的材料具有一整套满足设计要求的性能——强度、硬度、导电性、密度等等。倘若在使用过程中,材料的内部结构没有变化,那么它将永远保持这些性能。但是,如果遇到使材料内部结构发生变化的使用情况,材料的性能与行为也会发生相应的变化。这就解释了为什么当橡胶暴露在阳光和空气中时会逐渐地硬化;为什么金属在周期性载荷的作用下会产生疲劳;为什么普通钢的钻头不能像高速钢钻头那样飞快地切削;为什么磁体在射频场中会失去它的磁性;为什么半导体在核辐射下会损坏。这类例子是数不清的。
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