金属材料是指具有金属特性的金属元素或材料的总称。包括纯金属、合金、金属材料、金属间化合物和特殊金属材料。（注：金属氧化物（如氧化铝）不属于金属材料）
1.意义
人类文明的发展和社会的进步与金属材料密切相关。继石器时代之后，铜器时代和铁器时代都以金属材料的应用作为其时代的重要标志。在现代，各种金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。
2.种类
金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特殊金属材料。
（1）黑色金属又称钢材，包括含铁90%以上的工业纯铁、含碳2%——4%的铸铁、含碳量小于2%的碳钢、各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精密合金等，广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。
（2）有色金属是指除铁、铬、锰外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属。有色合金的强度和硬度一般高于纯金属，电阻大，电阻温度系数小。
（3）特殊金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中，通过快速冷凝工艺获得的非晶体金属材料，以及准晶体、微晶体、纳米晶体金属材料等。；以及隐形、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、阻尼等特殊功能合金和金属基复合材料。
3.性能
一般分为工艺性能和使用性能。所谓工艺性能，是指在加工制造过程中，金属材料在一定的冷热加工条件下的性能。金属材料的工艺性能决定了其在制造过程中对加工成型的适应性。由于加工条件不同，所需的工艺性能也不同，如铸造性能、焊接性能、锻造性能、热处理性能、切割性能等。
所谓的使用性能是指金属材料在机械零件使用条件下的性能，包括机械性能、物理性能、化学性能等。金属材料的使用性能决定了其使用范围和使用寿命。在机械制造业中，一般机械零件用于常温、常压和非常强的腐蚀性介质，每个机械零件在使用过程中都会承受不同的负荷。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能称为机械性能(过去也称为机械性能)。金属材料的机械性能是零件设计和选材的主要依据。外加载荷性能不同(如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等。)，对金属材料的机械性能也会不同。常用的机械性能包括:强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳*限。
金属材料特性
1.疲劳
许多机械部件和工程部件都承受着交变载荷。在交变载荷的作用下，虽然应力水平低于材料的屈服*限，但经过长时间的反复应力循环，也会出现突然的脆性断裂，称为金属材料的疲劳。金属材料疲劳断裂的特点是：
（1）载荷应力交变；
（2）载荷作用时间长；
（3）断裂是瞬时发生的；
（4）塑性材料和脆性材料在疲劳断裂区都是脆性的。因此，疲劳断裂是工程中*常见、*危险的断裂形式。
根据条件不同，金属材料的疲劳现象可分为:
（1）高周疲劳：指在低应力（工作应力低于材料屈服*限，甚至低于弹性*限）条件下，应力周期超过1万周的疲劳。这是*常见的疲劳损伤。高周疲劳通常被称为疲劳。
（2）低周疲劳：指在高应力（工作应力接近材料屈服*限）或高应变条件下，应力周期为1万——1万以下的疲劳。由于交变的塑性应变在这种疲劳损伤中起着重要作用，因此又称塑性疲劳或应变疲劳。
（3）热疲劳：指温度变化引起的热应力的反复作用。
（4）腐蚀疲劳：指机器部件在交变载荷和腐蚀介质（如酸、碱、海水、活性气体等）的共同作用下产生的疲劳损伤。
（5）接触疲劳：指机器部件的接触表面，在接触应力的反复作用下，出现麻点剥落或表面压碎剥落，导致部件故障损坏。
2.塑性
塑性是指金属材料在载荷外力作用下永久变形（塑性变形）而不被破坏的能力。当金属材料被拉伸时，长度和横截面积会发生变化。因此，金属的塑性可以用两个指标来衡量伸长率）和断面的收缩（断面的收缩率）来衡量。
金属材料的延伸率和截面收缩率越大，材料的塑性越好，即材料能承受较大的塑性变形而不受损伤。一般来说，延伸率大于5%的金属材料称为塑料材料（如低碳钢等），而延伸率小于5%的金属材料称为脆性材料（如灰铸铁等）。塑性好的材料可以在较大的宏观范围内产生塑性变形，同时由于塑性变形而强化金属材料，从而提高材料的强度，保证零件的安全使用。此外，塑性好的材料可以顺利进行冲压、冷弯、冷如冲压、冷弯、冷艺。因此，在选择金属材料作为机械零件时，必须满足一定的塑性指标。
3.耐久性
建筑金属腐蚀的主要形式：
（1）均匀腐蚀。金属表面的腐蚀使断面均匀变薄。因此，年平均厚度损失值作为腐蚀性能的指标（腐蚀率）。钢在大气中通常是均匀腐蚀的。
(2)孔蚀。金属腐蚀呈点状，形成深坑。孔蚀的产生与金属的性质及其介质有关。在含氯盐的介质中容易发生孔蚀。*大孔深通常用作孔蚀的评价指标。管道腐蚀多考虑孔蚀。
(3)电偶腐蚀。不同金属的接触，由于电位不同而产生的腐蚀。
（4）间隙腐蚀。由于介质组分和浓度的差异，金属表面在间隙或其他隐蔽区域经常发生局部腐蚀。
（5）应力腐蚀。在腐蚀介质和高拉应力的共同作用下，金属表面腐蚀并向内扩展成微裂纹，常导致突然断裂。这种损坏可能发生在混凝土中的高强度钢筋（钢丝）。
4.硬度
硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
布氏硬度（HB）：以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小（直径一般为10mm）的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值(HB)，单位为公斤力/mm2(N/mm2)。
洛氏硬度（HR）：当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，可采用不同的压头和总试验压力组成几种不同的洛氏硬度标尺，每一种标尺用一个字母在洛氏硬度符号HR后面加以注明。常用的洛氏硬度标尺是A,B,C三种（HRA、HRB、HRC）。其中C标尺应用*为广泛。
HRA：是采用60kg载荷钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度*高的材料（如硬质合金等）。
HRB：是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料（如退火钢、铸铁等）。
HRC：是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火钢等）。
维氏硬度（HV）：以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值(HV)。硬度试验是机械性能试验中*简单易行的一种试验方法。为了能用硬度试验代替某些机械性能试验，生产上需要一个比较准确的硬度和强度的换算关系。实践证明，金属材料的各种硬度值之间，硬度值与强度值之间具有近似的相应关系。因为硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的，材料的强度越高，塑性变形抗力越高，硬度值也就越高。
