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金属材料的性能是选择材料的主要依据。 金属材料的性能一般分为工艺性能和使用性能。 使用性能是指金属材料在金属零件使用条件下的性能。 金属材料的性能决定了它的使用范围。 性能包括物理性能、化学性能和机械性能。

01

物性

金属在力、热、光、电等物理作用下所反映出来的特性，就是金属的物理性能。 主要物理性能指标见表1。

表1 金属的物理性质

02

化学性质

金属材料的化学性能是指金属材料在常温或高温下抵抗各种腐蚀介质化学侵蚀的能力。 金属材料的化学性能主要在于其耐腐蚀性能。 金属材料抵抗周围介质腐蚀破坏的能力称为耐蚀性。

化学腐蚀

化学腐蚀是金属与周围介质直接发生化学作用的结果，包括气体腐蚀和金属在非电解质中的腐蚀两种形式。 其特点是在腐蚀过程中不产生电流，腐蚀产物沉积在金属表面。 例如，纯铁在水中或在高温蒸汽和气体的作用下产生的生锈现象，就是化学腐蚀的典型例子。

电化学腐蚀

金属与酸、碱、盐等电解质溶液接触作用而引起的腐蚀称为电化学腐蚀。 它的特点是在腐蚀过程中产生电流（所谓微电池效应），其腐蚀产物（铁锈）并不像阳极那样覆盖在金属表面，而是与阳极金属保持一定距离。 一般认为电化学腐蚀的原因与金属的电极电位有关。 电化学腐蚀的过程比化学腐蚀复杂得多，其危害也比较大。 金属材料受到腐蚀破坏，多属于此类腐蚀。

表2 常见的金属腐蚀类型

腐蚀率

腐蚀速率是指将试样置于试验介质中，经过一定时间后，测量其重量变化而得到的材料的整体腐蚀（即均匀腐蚀）速率。 腐蚀速率可以用单位时间和单位面积的质量损失来表示，计算公式如下：

表3 金属材料耐蚀性分类及等级

03

机械性能

材料的力学性能是指材料在不同环境（如温度、介质、湿度）下，受到各种外载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时所表现出的力学特性。 由于施加载荷的方式多种多样，环境和介质的变化非常复杂，金属在这些条件下的行为会大不相同，因此对金属材料的力学性能的研究范围很广。 它已发展成为介于金属学和材料力学之间的一门边缘学科。 由于金属构件的承载条件一般用各种力学参数（如应力、应变、冲击功等）来表示，人们把表征金属力学行为的力学参数称为临界值或规定值。材料作为金属材料的力学性能。 强度指标、塑性指标、韧性指标等指标。金属的力学性能见表4。

表 4 金属的机械性能

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焊接性能

金属焊接性是金属材料本身对焊接加工的适应性，主要是指在一定的焊接工艺条件下（包括焊接材料、焊接方法、焊接工艺参数和结构形式等）难以获得优质焊接接头的能力。以及接头是否能在规定的使用条件下可靠运行。 它包括两个方面：一是焊接接头的接头性能，即在一定的焊接工艺条件下获得优质无缺陷焊接接头的能力； 满足技术要求规定的各种使用条件。 影响可焊性的因素有很多。 对于钢铁材料，有选用的材料、结构和接头设计、工艺方法和规范、接头服役的环境条件等因素。

焊接接头热影响区基本结构

焊接接头一般包括焊缝金属区、熔合线和热影响区。 热影响区是指焊缝两侧金属因焊接加热而组织和性能发生变化的区域。 热影响区组织和性能的变化不仅取决于所受的热循环，还取决于母材的成分和原始状态，如图2所示。

图2 焊接热影响区1-熔合区分布特征； 2 - 过热区； 3 - 正火区; 4 - 不完全再结晶区； 5 - 基本金属； 6 - 淬火区； 7 - 部分淬火区； 8 - 回火区

非淬火钢热影响区组织分布及性能

硬淬火钢是指在焊后自然冷却条件下不易形成马氏体的钢材，如普通低碳钢。 如图2所示，硬淬火钢的热影响区由熔合区、过热区、正火区和不完全结晶区四部分组成。

(1)融合区。 熔合区包括填充金属的熔化区和半熔化区（即加热温度在液相线和固相线之间），半熔化区由于焊料​​不均匀性大，强度和韧性较差化学成分和组织特性。 ，应引起注意。

(2)过热区。 加热温度一般在1100℃左右，该区晶粒开始快速长大，冷却后会得到粗大的过热组织，也称为粗晶区。 该区域容易出现脆化和裂纹。

(3)正火区(相变再结晶区)。 当加热温度在Ac3以上，晶粒开始快速长大时，该区晶粒长大不明显，冷却后得到均匀细小的珠光体和铁素体焊接接头分类，与正火热处理组织相当，具有综合性能好。

(4)不完全再结晶区。 加热温度在A c1~A c3之间，该区域组织不均匀，晶粒大小不一，其力学性能不均匀。

以上四个区是低碳钢和低合金钢热影响区的基本组织特征。 但有些母材在冷轧后或焊前冷加工变形后，在接近500℃-A c1的加热温度范围内会发生再结晶过程，使加工硬化效应消失，强度下降，塑性降低减少。 ，提高了韧性。 但对于时效钢，在Ac1-300℃的温度范围内，时间稍长，容易发生应变时效，使该区域脆化。 因此，该区域也称为时效脆化区，其金属组织虽无明显变化，但具有缺口敏感性，焊接时应注意。

易淬火钢热影响区组织分布及性能

易淬火钢是指焊后在空冷条件下容易淬火形成马氏体等硬化组织的钢种，如调质钢、中碳钢等。

(1) 完整的淬火区。 加热温度在固相线和A之间，由于该区域晶粒长大而获得粗大马氏体。 如果冷却速度不同，也可能出现马氏体和贝氏体的混合组织。 淬火组织容易产生脆性和裂纹。

(2)淬火区不完全。 加热温度在Ac1-Ac3之间，相当于不完全再结晶区。 根据母材元素含量或冷却速度的不同，也可能出现贝氏体、索氏体、珠光体等混合组织。

(3)回火区。 如果焊前母材是调质钢，会出现回火软化区。 如果焊前母材的调质温度为t1焊接接头分类，则在焊接过程中，当加热温度超过此回火温度t1（且小于Ac1）时，就会发生回火软化。 如果低于t1，其组织性能保持不变。

焊接裂纹

焊接裂纹可用肉眼或探伤发现。 焊接裂纹的分类：例如按裂纹的位置可分为焊缝裂纹、熔合区裂纹、根部裂纹、焊趾裂纹、弧坑裂纹等； 例如按裂纹产生的机理可分为热裂纹、再热裂纹、冷裂纹、应力腐蚀裂纹等。焊接裂纹是焊接接头中最严重的缺陷，在结构中是不允许存在的和设备组件。

表5 各种焊接裂纹分类