机械工程材料教案.docx
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机械工程材料教案
绪论
1、为什么要学习机械工程材料？
工程材料是现代技术中四大支柱之一。
目前，机械工业生产中应用最广的金属材料，在各种机器设备所用材料中，约占90%以上。
金属材料来源丰富，具有优良的使用性能与工艺性能。
高分子材料和陶瓷材料具有一些特性，如耐蚀、电绝缘性、隔音，减振，耐高温（陶瓷材料）、质轻，原料来源丰富、价廉以及成型加工容易等优点，
人类为了生存和生产，总是不断地探索、寻找制造生产工具的材料，每一新材料的发现和应用，都会促使生产力向前发展，并给人类生活带来巨大的变革，把人类社会和物质文明推向一个新的阶段。
工程材料是现代技术中四大支柱之一。
2、本课的学习方法
本课程具有较强的理论性和应用性，学习中应注重于分析、理解与运用，并注意前后知识的综合应用，为了提高分析问题，解决问题的独立工作能力，在系统的理论学习外，还要注意密切联系生产实际，重视实验环节，认真完成作业；学习本课程之前，学生应具有必要的生产实践的感性认识和专业基础知识。
3、学完本课的应达到的基本要求。
①熟悉常用机械工程材料的成分、加工工艺、组织结构与性能间关系及其变化规律。
②初步掌握常用机械工程材料的性能和应用，并初步具备选用常用材料能力。
③初步具有正确选定一般机械零件的热处理方法及确定其工序位置能力。
第一章工程材料的主要性能
金属材料的性能是指用来表征材料在给定外界条件下的行为参量，包括使用性能和工艺性能。
§1-1材料的使用性能
使用性能是指材料在使用过程中所表现出来的特性。
包括材料的物理性能、化学性能和力学性能。
一、材料的力学性能
金属材料的力学性能是指材料在载荷作用下所表现出来的特性（即金属材料在载荷作用下所显示与弹性和非弹性反应相关或涉及应力—应变关系的性能）。
它取决于材料本身的化学成分和材料的微观组织结构。
常用的力学性能指标有强度、刚度、塑性、硬度、韧度等。
1、强度、刚度与塑性
金属材料的强度、刚度与塑性可通过静拉伸试验（工程力学已讲过）测得，如图1-1a）所示。
图1-1力—伸长曲线和拉伸式样1-2应力—应变曲线
力-伸长曲线（也叫拉伸曲线）为了消除试样尺寸影响，引入应力-应变曲线，如图1-2所示。
应力-应变曲线的形状与力-伸长曲线相似，只是坐标和数值不同，从中，可以看出金属材料的一些力学性能。
（1）强度是指材料在载荷作用下抵抗永久变形和断裂的能力。
强度的大小通常用应力表示，符号为σ，单位为MPa（兆帕）。
工程上常用的强度指标有：
屈服点和抗拉强度等。
①屈服点σs（σr0.2）
由曲线1-2可知：
σe是试样保持弹性变形的最大应力；当应力＞σe时，产生塑性变形；当应力达σs时，试样变形出现屈服。
此时的应力称为材料的屈服点（σs）：
（MPa）
式中Fs—试样屈服时所承受的载荷（N）
S0—试样原始横截面积（mm2）
有些材料用规定残余伸长应力σr来表示它的屈服点，如图1-3所示。
表示此应力的符号，如：
σr0.2表示规定残余伸长率为0.2%时的应力值（经常写成σ0.2）：
（MPa）
图1-3规定残余伸长应力示意图
式中Fr0.2—残余伸长率达0.2%时的载荷（N）；
S0—试样原始横截面积（mm2）。
②抗拉强度σb
试样拉断前所能承受的最大应力称为抗拉强度，用符号σb表示：
（MPa）
式中Fb—试样在拉伸过程中所承受的最大载荷（N）
So—试样原始横截面积（mm2）
在实际生产中，σs是工程中塑性材料零件设计及计算的重要依据，σr0.2则是不产生明显屈服现象零件的设计计算依据。
有时可直接采用抗拉强度σb加安全系数。
在工程上，把σs/σb称为屈强比。
屈强比一般取值在0.65～0.75。
（2）刚度
材料受力时抵抗弹性变形的能力称为刚度，它表示材料产生弹性变形的难易程度。
刚度的大小，通常用弹性模量E（单向拉伸或压缩时）及G（剪切或扭转时）来评价。
（3）塑性
塑性是指材料在断裂前发生不可逆永久变形的能力。
常用的性能指标：
①断后伸长率
断后伸长率是指试样拉断后标距长度的伸长量与原标距长度的百分比。
用符号δ表示：
式中L0—试样原标距长度（mm）
L1—试样拉断后对接的标距长度（mm）
伸长率的数值和试样标距长度有关。
δ10表示长试样的断后伸长率（通常写成δ），δ5表示短试样的断后伸长率。
同种材料的δ5>δ10，所以相同符号的伸长率才能进行比较。
②断面收缩率
断面收缩率是指试样拉断后缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比，用符号ψ表示：
式中So—试样原始横截面积（mm2）；
S1—试样拉断后缩颈处最小横截面积（mm2）。
断面收缩率不受试样尺寸的影响，比较确切地反映了材料的塑性。
一般δ或ψ值越大，材料塑性越好。
2．冲击韧度
上述都是静态力学性能指标。
在实际生产中，许多零件是在冲击载荷作用下工作的，如冲床的冲头、锻锤的锤杆、风动工具等。
对这类零件，不仅要满足在静载荷作用下的性能要求，还应具有足够的韧性，可防止发生突然的脆性断裂。
图1-7夏比冲击试验原理图图1-8钢的脆性转变温度
1-支座；2-试样；3-指针；4-摆锤；
韧性是指材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。
材料突然脆性断裂除取决于材料的本身因素以外，还和外界条件，特别是加载速率、应力状态及温度、介质的影响有很大的关系。
金属材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力叫做冲击韧性。
冲击试验法（夏比冲击试验），如图1-7所示。
摆锤一次冲断试样所消耗的能量用符号Ak表示：
Ak=mgh1－mgh2=mg（h1－h2）
Ak—冲击吸收功，单位为（J），由试验机刻度盘上直接读出。
材料的冲击韧度：
（J/cm2）
式中 So—试样缺口横截面积
对一般常用钢材来说，所测冲击吸收功Ak越大，材料的韧性越好。
但由于测出的冲击吸收功Ak的组成比较复杂，所以有时测得的Ak值及计算出的冲击韧度ak不能真正反映材料的韧脆性质。
冲击吸收功与温度有关，如图1-8示。
冲击吸收功还与试样形状、尺寸、表面粗糙度、内部组织和缺陷等有关。
所以冲击吸收功一般只能作为选材的参考，而不能直接用于强度计算。
3．疲劳强度
（1）疲劳断裂
某些机械零件，在工作应力低于其屈服强度甚至是弹性极限的情况下发生断裂称为疲劳断裂。
疲劳断裂不管是脆性材料还是韧性材料，都是突发性的，事先均无明显的塑性变形，具有很大的危险性。
（2）疲劳强度
图1-9疲劳曲线示意图
旋转弯曲疲劳曲线如图1-9所示。
由曲线可以看出，应力值σ越低，断裂前的循环次数越多；我们把试样承受无数次应力循环或达到规定的循环次数才断裂的最大应力，作为材料的疲劳强度。
通常规定钢铁材料的循环基数为107；非铁金属的循环基数为108；腐蚀介质作用下的循环基数为106。
一、材料的力学性能
4．硬度
硬度是指材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力，它是衡量材料软硬的指标。
硬度值的大小不仅取决于材料的成分和组织结构，而且还取决于测定方法和试验条件。
硬度试验设备简单，操作迅速方便，一般不需要破坏零件或构件，而且对于大多数金属材料，硬度与其它的力学性能（如强度、耐磨性）以及工艺性能（如切削加工性、可焊性等）之间存在着一定的对应关系。
因此，在工程上，硬度被广泛地用以检验原材料和热处理件的质量，鉴定热处理工艺的合理性以及作为评定工艺性能的参考。
图1-4布氏硬度试验原理
常见的硬度试验方法：
布氏硬度（主要用于原材料检验）、洛氏硬度（主要用于热处理后的产品检验）、维氏硬度（主要用于薄板材料及材料表层的硬度测定）、显微硬度（主要用于测定金属材料的显微组织及各组成相的硬度）。
本次课只介绍生产上常用的布氏硬度试验法和洛氏硬度试验法。
（1）布氏硬度
①布氏硬度测试原理
布氏硬度试验是用一定直径的钢球或硬质合金球作压头，以相应的试验载荷压入试样的表面，经规定保持时间后，卸除试验载荷，测量试样表面的压痕直径。
如图1-4所示。
布氏硬度值是试验载荷F除以压痕球形表面积所得的商。
当F、D一定时，布氏硬度值仅与压痕直径d的大小有关。
d越小，布氏硬度值越大，材料硬度越高；反之，则说明材料较软。
在实际应用中，布氏硬度一般不用计算，只需根据测出的压痕平均直径d查表即可得到硬度值。
②布氏硬度的表示方法
布氏硬度用符号HB表示。
使用淬火钢球压头时用HBS表示，适合于测定布氏硬度值在450以下的材料；使用硬质合金压头时，用HBW表示，适合于测定布氏硬度值在450以上的材料，最高可测650HBW。
其表示方法为：
在符号HBS或HBW之前为硬度值（不标注单位），符号后面按以下顺序用数值表示试验条件。
例如，120HBS10/1000/30表示用直径10mm的淬火钢球压头在9.8KN（1000Kgf）的试验载荷作用下，保持30s所测得的布氏硬度值为120；
500HBW5/750表示用直径5mm的硬质合金球压头在7.35KN（750Kgf）试验载荷作用下保持10～15s（不标注）测得的布氏硬度值为500。
在布氏硬度试验时，应根据被测金属材料的种类和试件厚度，按一定的试验规范正确地选择压头直径D，试验载荷F和保持时间t，见书P9表1-2。
③布氏硬度的特点及应用
布氏硬度试验压痕面积较大，受测量不均匀度影响较小，故测量结果较准确，适合于测量组织粗大且不均匀的金属材料的硬度。
如铸铁、铸钢、非铁金属及其合金，各种退火、正火或调质的钢材等。
另外，由于布氏硬度与σb之间存在一定的经验关系，因此得到了广泛的应用。
但布氏硬度试验测试费时，压痕较大，不宜用来测成品，特别是有较高精度要求配合面的零件及小件、薄件，也不能用来测太硬的材料。
（2）洛氏硬度
①洛氏硬度测试原理洛氏硬度是在初试验载荷（F0）及总试验载荷（F0+F1）的先后作用下，将压头（120o金刚石圆锥体或直径为1.588mm的淬火钢球）压入试样表面，经规定保持时间后，卸除主试验载荷F1，用测量的残余压痕深度增量计算硬度值，如图1-5所示。
压头在主载作用下，实际压入试件产生塑性变形的压痕深度为bd（bd为残余压痕深度增量）。
用bd大小来判断材料的硬度。
bd越大，硬度越低，反之，硬度越高。
实测时，硬度值的大小直接由硬度计表盘上读出。
②洛氏硬度表示方法
图1-5洛氏硬度试验原理示意图
洛氏硬度符号HR前面为硬度数值，HR后面为使用的标尺。
如：
50HRC表示用C标尺测定的洛氏硬度值为50。
③洛氏硬度的特点及应用
在洛氏硬度试验中，选择不同的试验载荷和压头类型可得到不同的洛氏硬度的标尺，便于用来测定从软到硬较大范围的材料硬度。
最常用的是HRA、HRB、HRC三种。
三种标尺的主要试验条件及应用实例见表1-3，其中，以HRC应用最为广泛。
洛氏硬度试验操作简便，迅速，测量硬度值范围大，压痕小，可直接测成品和较薄工件。
但由于试验载荷较大，不宜用来测定极薄工件及氮化层、金属镀层等的硬度。
而且由于压痕小，对内部组织和硬度不均匀的材料，测定结果波动较大，故需在不同位置测试三点的硬度值取其算术平均值。
洛氏硬度无单位，各标尺之间没有直接的对应关系。
5．金属材料的断裂韧度
（1）低应力脆断的概念
有些高强度材料的机件常常在远低于屈服点的状态下发生脆性断裂；中、低强度的重型机件、大型结构件也有类似情况，这就是低应力脆断。
突然折断之类的事故，往往都属于低应力脆断。
研究和试验表明，低应力脆断总是与材料内部的裂纹及裂纹的扩展有关。
因此，裂纹是否易于扩展，就成为衡量材料是否易于断裂的一个重要指标。
（2）裂纹扩展的基本形式
裂纹扩展可分为张开型（Ⅰ型）、滑开型（Ⅱ型）和撕开型（Ⅲ型）三种基本形式，如图1-10所示。
其中以张开型（Ⅰ型）最危险，最容易引起脆性断裂。
本节以此为讨论对象。
（3）断裂韧度及其应用
图1-10裂纹扩展基本形式
当材料中存在裂纹时，在外力的作用下，裂纹尖端附近某点处的实际应力值与施加的应力σ（称为名义应力）、裂纹长度a及距裂纹尖端的距离有关，即施加的应力在裂纹尖端附近形成了一个应力场。
为表述该应力场的强度，引入了应力场强度因子的概念，即：
KI=Yσ
式中KI—应力场强度因子，单位为MPa·m
，I表示为张开性裂纹；σ—名义应力
a—裂纹长度
Y—裂纹形状系数，无量纲，一般Y=1～2
由公式可见，KI随σ和a的增大而增大，故应力场的应力值也随之增大，造成裂纹自动扩展。
断裂韧度可为零（构）件的安全设计提供重要的力学性能指标。
断裂韧度是材料固有的力学性能指标，是强度和韧性的综合体现。
它与裂纹的大小、形状、外加应力等无关，主要取决于材料的成分、内部组织和结构。
常见工程材料的断裂韧度值KIC参见（教材P14）表1-4。
二、材料的物理、化学性能
1、物理性能
密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性。
2、化学性能
材料的化学性能是材料抵抗周围介质侵蚀的能力，主要包括耐蚀性和热稳定性等。
§1-2材料的工艺性能
工艺性能是指材料适应加工工艺要求的能力。
按加工方法的不同，可分为铸造性能、锻压性能、焊接性能、切削加工性及热处理工艺性能等。
在设计零件和选择工艺方法时，都要考虑材料的工艺性能，以便降低成本，获得质量优良的零件。
1.材料可生产性：
得到材料可能性和制备方法。
2.铸造性：
将材料加热得到熔体，注入较复杂的型腔后冷却凝固，获得零件的方法。
流动性：
充满型腔能力
收缩率：
缩孔数量的多少和分布特征
偏析倾向：
材料成分的均匀性
3.锻造性：
材料进行压力加工（锻造、压延、轧制、拉拔、挤压等）的可能性或难易程度的度量。
塑性变形能力：
材料不破坏的前提下的最大变形量。
塑性变形抗力：
发生塑性变形所需要的最小外力。
4.焊接性：
利用部分熔体，将两块材料连接在一起。
连接能力：
焊接头部位强度与母材的差别程度。
焊接缺陷：
焊接处出现气孔、裂纹可能性的大小或母材变形程度。
5.切削加工性：
材料进行切削加工的难易程度。
它与材料的种类、成分、硬度、韧性、导热性等有关。
切削抗力
加工表面质量
排屑难易程度
切削刀具的使用寿命
6.热处理性能：
可以实施的热处理方法和材料在热处理时性能改变的程度。
第二章材料的结构
材料的结合键在所有固溶体中，原子是由键结合在一起。
这些键提供了固体的强度和有关电和热的性质。
例如，强键导致高熔点、高弹性系数、较短的原子间距及较低的热膨胀系数。
由于原子间的结合键不同，将材料分为金属、聚合物和陶瓷3类。
材料的成分不同其性能也不同。
对同一成分的材料也可通过改变内部结构和组织状态的方法，改变其性能，这促进了人们对材料内部结构的研究。
组成材料的原子的结构决定了原子的结合方式，按结合方式可将固体材料分为金属、陶瓷和聚合物。
根据其原子排列情况，又可将材料分为晶体与非品体两大类。
本章首先介绍材料的晶体结构。
一、材料的结合方式
1化学键
组成物质整体的质点（原子、分子或离子）间相互作用力叫化学键。
由于质点相互作用时，其吸引和排斥情况的不同，形成了不同类型的化学控，主要有共价健、离子键和金属链。
2．共价键
原子之间不产生电子的转移，此时借共用电子对所产生的力结合，形成共价键。
金刚石、单质硅、SiC等属于共价键。
共价键具有方向性，故共价键材料是脆性的。
具有很好的绝缘性。
3．离子键
大部分盐类、碱类和金属氧化物在固态下是不能导电的．熔融时可以导电。
这类化合物为离子化合物。
当两种电负性相差大的原子（如碱金属元素与卤族元素的原子）相互靠近时，其中电负性小的原子失去电子，成为正离子，电负性大的原子获得电子成为负离子，两种离子靠静电引力结合在一起形成离子键。
在Nacl晶体中，离子型晶体中，正、负离子间有很强的电的吸引力，所以有较高熔点，故离子镁材料是脆性的。
故固态时导电性很差。
4．金属键
金属原子的结构特点是外层电子少，容易失去。
当金属原子相互靠近时，其外层的价电子脱离原子成为自由电子．为整个金属所共有，它们在整个金属内部运动，形成电子气。
这种由金属正离子和自由电子之间互相作用而结合称为金属键。
金属键无方向性和饱和性，故金属有良好的延展性，良好的导电性。
因此金属具有正的电阻温度系数，更好的导热性，金属不透明，具有金属光泽。
5．范德瓦尔键
许多物质其分子具有永久极性。
分子的一部分往往带正电荷，而另一部分往往带负电荷，一个分子的正电荷部位和另一分子的负电荷部位间，以微弱静电力相吸引，使之结合在一起，称为范德瓦尔键也叫分子键。
6．工程材料的键性
金属材料的结合主要是金属键，陶瓷材料的结合键主要是离子键与共价键。
高分子材料的链状分子间的结合是范德瓦尔键，而链内是共价键。
二、晶体学基础
1．晶体与非晶体
原子排列可分为三个等级，即无序排列，短程有序和长程有序。
物质的质点（分子、原子或离子）在三维空间作有规律的周期性重复排列所形成的物质叫晶体。
非晶体在整体上是无序的。
晶体与非晶体中原子排列方式不同，导致性能上出现较大差异。
晶体具有一定的熔点，非晶体则没有。
晶体的某些物理性能和力学性能在不同的方向上具有不同的数值成为各项异性。
2．空间点阵
便于研究晶体中原于、分子或离子的排列情况，近似地将晶体看成是无错排的理想晶体，忽略其物质性，抽象为规则排列于空间的无数几何点。
这些点代表原子（分子或离子）的中心，也可是彼此等同的原子群或分子群的中心，各点的周围环境相同。
这种点的空间排列称为空间点阵，简称点阵，从点阵中取出一个仍能保持点阵特征的最基本单元叫晶胞。
将阵点用一系列平行直线连接起来，构成一空间格架叫晶格。
晶胞选取应满足下列条件：
（1）晶胞几何形状充分反映点阵对称性。
（2）平行六面体内相等的棱和角数目最多。
（3）当棱间呈直角时，直角数目应最多。
（4）满足上述条件，晶胞体积应最小。
（5）晶胞的尺寸和形状可用点阵参数来描述，它包括晶胞的各边长度和各边之间的夹角。
根据以上原则，可将晶体划分为7个晶系。
用数学分析法证明晶体的空间点阵只有14种，故这14种空间点阵叫做布拉菲点阵，分属7个晶系，空间点阵虽然只可能有14种，但晶体结构则是无限多的。
3．晶向指数与晶面指数
常常涉及到晶体中某些原子在空间排列的方向（晶向）；和某些原子构成的空间平面（晶面）．为区分不同的晶向和晶面，需采用一个统一的标号来标定它们，这种标号叫晶向指数与晶面指数。
1．晶向指数和标定
（1）以晶格中某结点为原点，取点阵常数为三坐标轴的单位长度，建立右旋坐标系，定出欲求晶向上任意两个点的坐标。
（2）“末”点坐标减去“始”点坐标，得到沿该坐标系备轴方向移动的点阵参数的数目。
（3）将这三个值化成一组互质整数，加上一个方括号即为所求的晶向指数[uvw]，如有某一数为负值，则将负号标注在该数字上方。
2．晶面指数的标定
（1）建立如前所述的参考坐标系，但原点应位于待定晶面之外，以避免出现零截距。
（2）找出待定晶面在三轴的截距，如果该晶面与某轴平行，则截距为无穷大。
（3）取截距的倒数，将其化为一组互质的整数，加圆括号．得到晶面指数（hkl）
3．晶面族与晶向族
在晶体中有些晶面原子排列情况相同，面间距也相等，只是空间位向不同，属于同一晶面族用｛hkl｝表示。
晶向族用〈uvw〉表示，代表原子排列相同，空间位向不同的所有晶相。
三、材料的晶体结构
金属键具有无方向性特点，金属大多趋于紧密，高对称性的简单排列。
共价键与离子键材料为适应键、离子尺寸差别和价引起的种种限制，往往具有较复杂的结构。
1．典型金属的晶体结构
最常见的金属的晶体结构有体心立方、面心立方和密排立方。
晶胞中原子数
晶体由大量晶胞堆砌而成，故处于晶胞顶角或周面上的原子就不会为一个晶胞所独，只有晶胞内的原子才为晶胞所独有。
假设相同的原子是等径钢球，最密排方向上原于彼此相切，两球心距离之半便是原子半径。
配位数与致密度
晶体中原子排列的紧密程度是反映晶体结构特征的一个重要因素。
为了定量地表示原子排列的紧密程度，通常应用配位数和致密度这两个参数。
配位数是指晶体结构中，与任一原于最近邻并且等距离的原子数。
体心立方对面心立方结构致密度为，的密排六方结构（G／1．633）配位数也是12，致密度也是0.74。
晶体中原子的堆垛方式
面心立方与密排六方虽然晶体结构不同，但配位数与致密度却相同，为搞清其原因，必须研究晶体中原子的堆垛方式。
面心立方与密排六方的密排｛111｝与（0001）原子排列情况完全相同，密排六方结构可看成由（0001）面沿[001]方向逐层堆垛而成，即按ABAB……顺序堆垛即为密排六方结构。
面心立方结构堆垛方式，它是以（111）面逐层堆垛而成的，即按ABCABC……顺序堆垛。
原子排列的紧密程度，故两者都是最紧密排列。
晶体体结构中的间隙
由原子排列的刚球模型可看出球与球之间存在许多间隙，分析间隙的数量、大小及位置对了解材料的相结构、扩散、相变等问题都是很重要的。
面心立方八面体间隙比体心立方中间隙半径较大的四方体间隙半径还大，因此面心立方结构的—Fe的溶碳量大大超过体心立方结构的。
密排六方的间隙类型与面心立方相同，同类间隙的形状完全相同，仅位置不同，在原子半径相同的条件下这两种结构同类间隙的大小完全相同。
纯金属常见的晶体结构
结构特点:
以金属键结合，失去外层电子的金属离子与自由电子的吸引力。
无方向性，对称性较高的密堆结构。
常见结构：
体心立方bccBody-centeredcubic
面心立方fccFace-centeredcubic
密堆六方cphClose-packedhexagonal
1.面心立方
原子位置立方体的八个顶角和每个侧面中心
在面心立方晶格中密排面为{111}，密排方向为<110>
面心立方中的间隙
将原子假定为刚性球，他们在堆垛排列时必然存在间隙。
在面心立方晶格中存在的间隙主要有两种形式：
八面体间隙：
位置体心和棱中点
单胞数量12/4+1=4
大小
四面体间隙：
位置四个最近邻原子的中心
单胞数量8
大小
2.体心立方
原子位置立方体的八个顶角和体心
在体心立方晶格中密排面为{110}，密排方向为<111>
体心立方中的间隙
八面体间隙：
位置面心和棱中点
单胞数量12/3+6/2=6
大小
四面体间隙：
侧面中心线1/4和3/4处8个
大小
3.密堆六方
原子位置12个顶角、上下底心和体内3处
在密堆六方晶格中密排面为{0001}，密排方向为<1120>
密堆六方中的间隙
八面体间隙：
位置体内
单胞数量6
大小
四面体间隙：
位置棱和中心线的1/4和3/4处
单胞数量12
大小
§2-2 合金的晶体结构
纯金属具有较高的导电性、导热性、化学稳定性以及金属光泽，但其强度、硬度都较低，不宜用于制作对力学性能要求较高的各种机械零件、工具和模具等，也无法满足人类在生产和生活中对金属材料多品种、高性能的要求，所以在工业上大量使用的不是纯金属而是合金。
一、合金的基本概念
合金是指由两种或两种以上金属元素（或金属与非金属元素）组成的具有金属特性的物质。
组元是指组成合金的最基本而独立的物质。
一般来说，组元就是组成合金的化学元素。
如黄铜的组元是铜和锌；青铜的组元是铜和锡。
但也可以是稳定的化合物，如铁碳合金中的Fe3C，镁硅合金中的Mg2Si等。
二
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