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(diǎn)是本知識(shí)點(diǎn)重點(diǎn)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(qiáng)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(qiáng)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(diǎn)：

（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(shí)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(qiáng)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(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。

3.工程中常用有色金屬的性能和特點(diǎn)：

（1）鋁及鋁合金在采用各種強(qiáng)化手段后可以達(dá)到與普通低合金鋼相近的強(qiáng)度，而且其比強(qiáng)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(qiáng)、強(qiáng)度低。其缺點(diǎn)是耐蝕性較差、缺口敏感性大及熔鑄工藝復(fù)雜。

【速記點(diǎn)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(shí)，其性能表現(xiàn)為（）。

A.強(qiáng)度高，塑性、韌性低

B.塑性小，性脆，硬度大

C.強(qiáng)度低，塑性、韌性高

D.強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(xiàng)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(shí)，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(shí)，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。

(責(zé)任編輯：建筑小白)