金属材料主要分为黑色金属和有色金属这两大类。铁、铬、锰这三类属于黑色金属；除了铁、铬、锰这三种黑色金属以外的全部的金属都属于有色金属这一类。有色金属随着被人们不断的探索和发现，迄今为止被分成了五大类，这五种类别的划分是根据它们的价值、质量及密度、在地壳中储存的多少、对于人们生活的使用价值等等一系列因素来划分的。
第一种为轻有色金属，这种有色金属的密度小于 4.5。其中包括了钙、锶、钡、铝、镁、钾、钠。第二种为重有色金属，这种有色金属的密度大于 4.5。其中包括了锡、镉、锌、锑、钴、铅、铜、汞、镍、铋等等。第三种为贵金属，这种有色金属一般是指在地壳之中的储藏量极为稀少，进行提取与发掘时面对的困难与阻力非常大，开采较困难，用氧等其他试剂的反应程度也相对稳定的金属，因为开采难度大，储量稀少，因此导致它们的价格相对于其他一般金属就显得格外昂贵。其中包括了锇、铱、金、银、铂、钯、钌、铑。第四种为半金属，这种有色金属具有固定的元素，常是指砷、硅、硒、碲和硼五种元素。为什么称之为半金属，是因为它们本身的性质决定的，它们的物理和化学性质都是介于非金属与金属之间。就以砷为例子，它虽然是非金属元素，但是它也具有导电和传热的功能。第五种为稀有金属，这种有色金属与贵金属既有相同又有不同，不同的是稀有的意思并不是指储量少，而是指它的分布并不均匀。而相同的地方指的是它们的开采难度都非常大，而且提取加工的过程也非常困难。这种金属应用于工业领域的时间较晚，综合这些原因，因此称之为稀有金属。
2、金属材料力学性能分析
2.1 强度与强度指标。金属材料在机械加工时，承受静载荷的作用，其抵抗塑性变形或断裂的能力称之为强度。载荷就是金属材料在使用及加工过程中所承受的各种外力，其中载荷分为静载荷、冲击载荷、交变载荷。顾名思义静载荷就是力的大小和方向均不发生变化的载荷，而冲击载荷就是冲击力比较大，作用在工件上的时间比较短、速度比较快，交变载荷与静载荷相反，力的大小和方向随时间发生周期性的变化。我们所研究的强度指标就是在静载荷作用下研究的。
2.2 塑性与塑性指标。金属材料在机械加工时承受载荷作用时发生变形，当载荷增加一定程度时发生断裂，在断裂前所承受的最大塑性变形的能力我们称之为材料塑性。拉伸试验是我们获得金属材料的强度和塑性指标最有效的试验。首先把被测材料加工成标准试样，将试样安装在拉伸试验机上通过缓慢施加拉伸载荷，获得拉伸载荷与式样伸长量的关系，即拉伸曲线。
2.3 硬度和硬度试验金属材料的硬度就是指金属材料抵抗局部塑性变形和破坏的能力。金属材料的力学性能中最重要的指标之一就是硬度。与拉伸试验相比，硬度试验相对操作比较简单，可以直接在零部件表面进行试验，比较直观，应用比较广泛。硬度试验方法种类比较多，最常用的有以下三种试验方法。
2.3.1 布氏硬度试验法
（1）布氏硬度试验原理。布氏试验就是先使用硬质合金球做压头压入金属表面，在施加一定的压力，在规定时间后消除试验力，最后测量压痕表面直径，根据试验压力，作用时间，压痕直径，带入公式，通过计算公式得出其硬度值。通过实验我们可以得出以下结论：布氏硬度值与压痕直径成正比例关系。
（2）布氏硬度特点及适用范围由于在布氏硬度实验过程中，所用到的试验力和压头直径都比较大，所以压痕也比较大，测量起来比较直观准确，故能准确反映出硬度值。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但是也存在一定缺陷，由于压痕比较大，对金属表面的损伤程度也比较大，对于测量零部件表面质量要求比较高或薄壁零部件不适用布氏硬度试验。
2.3.2 维氏硬度试验法。维氏硬度试验压头区别于布氏和洛氏硬度，采用金刚石四棱锥体，维氏硬度试验压痕比较不明显，故可以测量薄壁零部件，但在实验过程中，对压痕对角线的测量比较复杂，增加试验难度。
2.4 冲击韧性与疲劳强度。由于金属材料在实际使用加工过程中所承受的载荷是多样的，也可能是多种载荷的叠加，常见的的载荷有静载荷，动载荷和交变载荷，只对静载荷研究远不够，对于冲击和疲劳载荷的研究意义重大。
2.4.1冲击韧性。冲击载荷的研究只要通过冲击韧性来获得，冲击韧性主要通过弯曲试验获得。冲击抗力是通过冲击韧度来衡量，主要由材料的强度和塑性决定。
2.4.2 疲劳强度。实际生产中常会遇到这种现象，虽然材料承受力远低于屈服极限，但较长时间工作后也会发生断裂，这种现象就是金属疲劳。金属材料出现疲劳破坏时会出现以下特征：（1）疲劳断裂前不出现明显征兆，突然破坏。（2）引起疲劳破坏的应力并不是很大，往往远低于材料的屈服强度。（3）疲劳破坏需要经过三个阶段：裂纹形成、裂纹扩展、整体断裂。
3、材料力学性能测试技术发展
3.1 静态力学性能测试。静态力学测试技术起源于 17 世纪初期，由于当时的技术限制，对材料的认知还仅仅停留在静强度层面，这也就意味着，对材料的评价只有唯一的指标。但是这也不妨碍静态力学测试技术的重要地位，截至目前，材料的静态力学性能仍然是研究材料的重要指标，是众多技术人员工作必不可少的关注点，它一直作为评价材料性能的基本参数存在着。例如在研究超细晶粒低合金高强度钢时，第一步就是测试出其静强度性能，进而采用最佳设计的工艺加工。随着科技的发展，先进的电子拉力试验机和电液伺服的材料试验机成为现在国内外广泛使用的静态力学性能测试仪器。
3 .2 动态力学性能测试技术。大多数的工程材料由于长时间承受重复的载荷作用，不免受到破坏，这就是我们所听到的疲劳现象。这种现象在长时间在路途险峻山路上的汽车、反复飞行着陆并且时常遭受各种天气袭击的飞机上都会发生，在承受了弯曲之后很可能会发生断裂。所以，疲劳现象对航空、桥梁、交通运输、化工行业都存在着极大的威胁，也引起了材料技术人员的高度重为了迎合人们对材料性能的需要，现在已经制造并投入使用的电液伺服疲劳试验系统，其也为材料的低循环疲劳提供了实验研究基础。
3.3 断裂力学测试技术。在工程活动中，难免会出现材料有裂纹的现象，其中的原因纷繁复杂，当然，不可否认的是，这对材料结构的承载能力造成了极大的破坏。近几十年来，材料的断裂现象在工业、军事以及交通等重要行业及部门都有发生，技术人员也在这方面进行了大量的实验，取得了显著的成果，也促使着断裂力学测试技术的创新和变革。技术人员的实验结果表明，有裂纹材料的强度与其裂纹形状、尺寸有关，裂纹的形状影响其应力强度。当前，空间三维裂纹力学测试技术的发展成为建立更加标准试验方法的重要依据。
4、结语：在成分一定的前提下，金属本身固有的实际结构则处于决定性的地位，金属加工工艺方式只能在一定的范围内通过改变结构，达到改变力学性能的目的。为更好的利用金属材料，就应对其进行合理的性能测验。
参考文献：
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[3] 高怡斐 . 金属材料力学性能试验方法和试验设备的新进展 [J]. 山东冶金 ,2012,34(04):1-5.
论文作者:谭晓郃
论文发表刊物:《红地产》2017年9月
论文发表时间:2018/9/3
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