1、材料科学的历史基础材料科学的历史基础 1818世纪蒸汽机的发明和世纪蒸汽机的发明和1919世纪电动机的发明，使材料在新世纪电动机的发明，使材料在新 品种开发和规模生产等方面发生了飞跃。品种开发和规模生产等方面发生了飞跃。金属材料：金属材料：18561856年-转炉钢；18641864年-平炉钢；18871887年-高锰 钢、19031903年-硅钢；19101910年-镍铬不锈钢。铜、铅、锌、铝、镁、钛和稀有金属相继问世，世界钢产量从18501850年的6 6万吨 突增到19001900年的28002800万吨，使人类进人了辉煌的钢铁时代。无机非金属材料：无机非金属材料：主要包括晶体、陶瓷、水
2、泥、玻璃、耐 火材料等，资源丰富，性能价格比高。2020世纪中后期，通 过合成原料和新的制备技术，出现了一系列特殊功能的先 进陶瓷。高分子材料：高分子材料：2020世纪初，人工合成高分子材料问世，19091909 年-酚醛树脂(胶木)；19251925年-聚苯乙烯；19311931年-聚氯乙烯；19411941年-尼龙，如今世界年产量在1 1亿吨以上。年年图图1-21-2 材料比强度方面的发展变化材料比强度方面的发展变化木材木材石头石头青铜青铜 钢钢铸铁铸铁 铝铝 钛钛 复合材料复合材料 尼龙纤维尼龙纤维 碳纤维碳纤维强度强度/密密度（度（10106 6）碳工具钢碳工具钢 硬质合金硬质合金 金
3、属陶瓷金属陶瓷 烧结碳化钨烧结碳化钨高速钢（高速钢（HSSHSS）陶瓷陶瓷 多晶金刚石多晶金刚石 立方立方BNBN碳化钛碳化钛氮化钛氮化钛年年图图1-31-3 刀具材料切削速度的变化趋势刀具材料切削速度的变化趋势金属材料的化学性能金属材料的化学性能化学性能化学性能指金属材料与周围介质扫触时抵抗指金属材料与周围介质扫触时抵抗发生化学或电化学反应的性能。发生化学或电化学反应的性能。耐腐蚀性耐腐蚀性指金属材料抵抗各种介质侵蚀的能力。指金属材料抵抗各种介质侵蚀的能力。2.抗氧化性抗氧化性指金属材料在高温下，抵抗产生氧指金属材料在高温下，抵抗产生氧 化皮的能力。化皮的能力。耐腐蚀性材料如：不锈钢、塑料、
4、陶瓷、钛及其合金等等耐腐蚀性材料如：不锈钢、塑料、陶瓷、钛及其合金等等如：耐热钢、铬镍合金、铁铬合金等等如：耐热钢、铬镍合金、铁铬合金等等 教学目标教学目标:了解材料的主要力学性能指标：屈服强度、抗拉了解材料的主要力学性能指标：屈服强度、抗拉强度、伸长率、断面收缩率、硬度、冲击韧性、疲劳强度、伸长率、断面收缩率、硬度、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧性等力学性能及其测试原理；强度、断裂韧性等力学性能及其测试原理；强调各种力学性能指标的生产实际意义；强调各种力学性能指标的生产实际意义；定义定义:金属材料的力学性能是指金属材料在不同环金属材料的力学性能是指金属材料在不同环境（温度、介质）下，承受各种外加
5、载荷（拉伸、境（温度、介质）下，承受各种外加载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时所表压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时所表现出的力学特征。现出的力学特征。指标指标:弹性弹性、刚度、强度、塑性、刚度、强度、塑性、硬度、冲击韧硬度、冲击韧性性、断裂韧度和疲劳强度等。、断裂韧度和疲劳强度等。一、拉伸实验与拉伸曲线一、拉伸实验与拉伸曲线1.拉伸试样拉伸试样GB6397-86规定规定金属拉伸试样金属拉伸试样有：有：圆形、矩形、异型及全截面圆形、矩形、异型及全截面常用标准圆截面试样。常用标准圆截面试样。长试样：长试样：L0=10d0;短试样：短试样：L0=5d0拉伸试样拉伸试样 2.拉伸
6、过程拉伸过程拉伸试样的颈缩现象拉伸试样的颈缩现象拉伸试验拉伸试验机机 op段：比例弹性变形阶段；pe段：非比例弹性变形阶段；平台或锯齿（s段）：屈服阶段；sb段：均匀塑性变形阶段，是强化阶段。b点：形成了“缩颈”。bk段：非均匀变形阶段，承载下降，到k点断裂。断裂总伸长为Of，其中塑形变形Og(试样断后测得的伸长)，弹性伸长gf。LFL bLul Fbbk Fss o g fe Fep Fp3.拉伸曲线拉伸曲线(1)应力应力：单位面积上试样承受的载荷。这里用试样承受的载荷除以试样的原始横截面积S 0表示:F 载荷载荷(N)=(M pa)S 0 原始横截面积原始横截面积(mm2)(2)应变应变：
7、单位长度的伸长量。这里用试样的伸长量除以试样的原始标距表示:l伸长量(mm)=l 0原始长度原始长度(mm)(3)应力应变曲线应力应变曲线（-曲线曲线）:形状和拉伸曲线相同，单位不同bse退火低碳钢低、中回火钢淬火钢及铸铁中碳调质钢 5.不同材料的拉伸曲线不同材料的拉伸曲线0SF2.刚度：刚度：将材料抵抗弹性变形的能力称为刚度。将材料抵抗弹性变形的能力称为刚度。弹性模量：弹性下应力与应变的比值弹性模量：弹性下应力与应变的比值,表示材料抵表示材料抵抗弹性变形的能力。即：抗弹性变形的能力。即：E=/材料的材料的E越大，刚度越大；越大，刚度越大；E对组织不敏感；对组织不敏感；零件的刚度主要决定于零件
8、的刚度主要决定于E，也与形状、截面等有，也与形状、截面等有关。关。E=/1.弹性弹性:金属材料受外力作用时产生变金属材料受外力作用时产生变形形,当外力去掉后能恢复到原来形状及当外力去掉后能恢复到原来形状及尺寸的性能。尺寸的性能。弹性变形弹性变形:随载荷撤除而消失的变形。随载荷撤除而消失的变形。3.弹性极限弹性极限:Fe 弹性极限载荷弹性极限载荷(N)e=(M pa)S0 试样原始横截面积试样原始横截面积(mm2)e e4.强度强度:材料在载荷作用下抵抗永久变形和破坏的能力。材料在载荷作用下抵抗永久变形和破坏的能力。种类种类:抗拉强度、抗拉强度、抗压强度、抗压强度、抗弯强抗弯强 度度、抗剪强度抗
9、剪强度、抗扭强度等。抗扭强度等。(1)屈服点屈服点 与与屈服强度屈服强度:产生明显塑性变形的最低应力值产生明显塑性变形的最低应力值.Fs s=(M Pa)S0试样屈服时的载荷试样屈服时的载荷(N)试样试样原始横截面积原始横截面积(mm2)s 屈服强度屈服强度(塑性变形量为塑性变形量为0.2%，微量塑性变形，微量塑性变形)F0.2 0.2 =(M Pa)S 0 试样原始横截面试样原始横截面(mm2)试样产生试样产生0.2%残余塑性变残余塑性变 形时的载荷形时的载荷(N)0.2：试样产生残余塑性变形：试样产生残余塑性变形0.2%时的应力时的应力试样产生试样产生0.2%残余塑性变形残余塑性变形 屈服
10、点屈服点 s、屈服强度、屈服强度0.2是零件设计的主要依据；是零件设计的主要依据；也是评定金属强度的重要指标之一。也是评定金属强度的重要指标之一。它表示材料抵抗断裂的能力。它表示材料抵抗断裂的能力。是零件设计的重要依据；也是评定金属强度是零件设计的重要依据；也是评定金属强度的重要指标之一。的重要指标之一。F b 试样断裂前的最大载荷试样断裂前的最大载荷(N)b=(M Pa)S 0 试样原始横截面积试样原始横截面积(mm2)bse三、塑性三、塑性:是指材料在载荷作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。是指材料在载荷作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。(1)断面收缩率断面收缩率:是指试样拉断处横截面积
11、的收缩是指试样拉断处横截面积的收缩量量 S与原始横截面积与原始横截面积S0之比。之比。(2)伸长率伸长率:是指试样拉断后的标距伸长量是指试样拉断后的标距伸长量 L 与原与原始标距始标距L 0之比。之比。S0-S 1 =-100%S0 l 1-l0 =-100%l0 10%属塑性材料属塑性材料 思考思考:同一材料同一材料5 10？l=l=l lu ub b=l/ll/l0 0=l lu u/l/l0 0+l lb b/l/l0 0ubbseE塑性指标不直接用于计算，但任何零件都需要一定塑性。塑性指标不直接用于计算，但任何零件都需要一定塑性。防止过载断裂；塑性变形可以缓解应力集中、削减应力峰值。防
12、止过载断裂；塑性变形可以缓解应力集中、削减应力峰值。（二）硬（二）硬 度度布氏硬度布氏硬度HB 洛氏硬度洛氏硬度HR 维氏硬度维氏硬度HV锉刀法锉刀法五五.硬度硬度(hardness):是指是指材料抵抗其他硬物体压材料抵抗其他硬物体压入其表面的能力入其表面的能力常用测量硬度的方法常用测量硬度的方法布氏硬度计布氏硬度计 适用范围适用范围:v 450HBS;v 650HBW;符号符号HBS或或HBW之前的数字表示硬度之前的数字表示硬度值，符号后面的数字按顺序分别表示球体值，符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间。直径、载荷及载荷保持时间。如如:120HBS10/1000/30表示
13、表示直径为直径为10mm的的钢球钢球在在1000kgf（9.807kN）载荷载荷作用下作用下保保持持30s测得的测得的布氏硬度值为布氏硬度值为120。h1-h0洛氏硬度测试示意图洛氏硬度测试示意图洛氏硬度计洛氏硬度计10HRCHBS适用范围适用范围:测量薄板类测量薄板类;HVHBS;一组硬度差为一组硬度差为5HRC的锉刀。的锉刀。例如例如:10HRC、15HRC、20HRC等。等。材料在冲击载荷作用下抵抗破坏材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。的能力。冲击试验机冲击试验机冲击试样和冲击试验示意图冲击试样和冲击试验示意图试样冲断时所消耗的试样冲断时所消耗的冲击功冲击功A k为为:A k=m g
14、H m g h(J)冲击韧性值冲击韧性值a k 就是试样缺口处单位就是试样缺口处单位截面积上所消耗的冲击功。截面积上所消耗的冲击功。AK a k=(J/cm)S0钢材的循环次数钢材的循环次数一般取一般取 N=107有色金属的循环次数有色金属的循环次数一般取一般取 N=108钢材的钢材的疲劳强度疲劳强度与与抗拉强度抗拉强度之间的关系之间的关系:-1=(0.45(0.450.55)0.55)b名称名称密度密度(g/cm3)强度强度(Mpa)比强度比强度纯铝纯铝2.7801003037纯铁纯铁7.871802802336纯钛纯钛4.5405500 90111 熟悉拉伸曲线 掌握强度及塑性指标，了解这
15、些指掌握强度及塑性指标，了解这些指标在工程上的应用标在工程上的应用 铸造性能：流动性、收缩性、偏析 顶锻性能 冲压性能 切削加工性能 冷弯性能 焊接性能 热处理工艺性金属材料的工艺性能金属材料的工艺性能指材料承受各种加工、处理的能力的那些性能。指材料承受各种加工、处理的能力的那些性能。工艺性能工艺性能1.铸造性能铸造性能指金属或合金是否适合铸造的一些工艺性能，指金属或合金是否适合铸造的一些工艺性能，包括：流动性能、收缩性、偏析等。包括：流动性能、收缩性、偏析等。含碳量越高，铸造性越好。含碳量越高，铸造性越好。2.焊接性能焊接性能指材料焊接时其工艺方法的难易程度及接口指材料焊接时其工艺方法的难易
16、程度及接口 处是否能满足使用目的的特性。处是否能满足使用目的的特性。3.锻造性能锻造性能金属材料在锻压加工中能承受塑性变形而不金属材料在锻压加工中能承受塑性变形而不 破裂的能力。破裂的能力。含碳量越高，焊接性越差。含碳量越高，焊接性越差。含碳量越高，锻造性越差。含碳量越高，锻造性越差。4.切削加工性切削加工性：指材料被切削加工成合格零件的难易程度。：指材料被切削加工成合格零件的难易程度。包含：包含：刀具耐用度较高；切削力较小，切削温度较低。刀具耐用度较高；切削力较小，切削温度较低。容易获得良好的表面加工质量。容易获得良好的表面加工质量。容易控制切屑的形状或容易断屑。容易控制切屑的形状或容易断屑
17、。5.冲压性能冲压性能：金属材料承受冲压变形加工而不破裂的能力。：金属材料承受冲压变形加工而不破裂的能力。含碳量太高，切削性差。含碳量太低，切削性也差。含碳量太高，切削性差。含碳量太低，切削性也差。含碳量越高，冲压性越差。含碳量越高，冲压性越差。6.热处理工艺性热处理工艺性：指材料被热处理时达到性能等要求的难易程度。：指材料被热处理时达到性能等要求的难易程度。如：淬硬性、淬透性。如：淬硬性、淬透性。7.冷弯性能冷弯性能：指材料在常温下能承受弯曲变形而不破裂的能力。：指材料在常温下能承受弯曲变形而不破裂的能力。长存元素长存元素 合金元素合金元素（一）长存元素的影响（一）长存元素的影响 1 1、硅
18、的影响、硅的影响 有利：脱氧、固溶强化 不利：降低钢的冲压性能 2 2、锰的影响、锰的影响 有利：脱氧、生成硫化锰，消除硫的热脆性、固溶强化，使得钢材在热扎冷却时得到片层较细的珠光体，不降低塑性和韧性，提高强度和硬度。3 3、硫的影响、硫的影响 有利：改善钢材的切削加工性能 不利：热脆性，影响热加工性能，焊接性能、使钢形成纤维组织，造成性能上的方向性，影响冲压性能、引起应力集中，降低钢的塑性韧性疲劳强度。4 4、磷的影响、磷的影响 有利：固溶强化，提高抗大气腐蚀能力，改善切削加工性能，不利：提高脆性转变温度，降低塑性韧性，恶化冷压力加工性能和焊接性能 5 5、氮的影响、氮的影响 有利：加入铝、
19、钒、钛、铌等元素，形成稳定的氮化物，消除时效倾向，且弥散强化，细化晶粒，提高强度韧性 不利：时效倾向，降低塑性韧性 6 6、氢的影响、氢的影响 不利：产生白点 7 7、氧的影响、氧的影响 不利：降低塑性韧性疲劳强度，造成钢性能上的方向性，恶化冲压性能；高硬度氧化物会降低钢的切削加工性能；恶化钢的热加工性能和焊接性能。1 1、碳化物形成元素对钢性能的影响、碳化物形成元素对钢性能的影响 按照碳化物温度程度由弱到强：铁 锰 铬 钼 钨 钒 铌 钛 钴等 碳化物特点：熔点高，硬度大，是重要强化相 作用：提高钢的强度硬度，耐磨性，红硬性及某些特殊性能，通过细化晶粒改善钢的塑性韧性。2 2、非碳化物形成元
20、素对钢性能的影响、非碳化物形成元素对钢性能的影响 按其对铁素体的强化效果由强到弱：磷 硅 锰 铝 铜 镍 钨 钼 钴 铬等 作用：固溶强化提高强度硬度，但塑性和韧性有下降趋势。1 1、对淬透性的影响、对淬透性的影响 提高钢的淬透性，（提高过冷奥氏体的温定性，降低钢的临界冷却温度）显著提高：锰 铬 钼 硅 镍 铜 硼 不能提高：钴 另外：强碳化物形成元素钒 钛 锆与碳形成碳化物，降低奥氏体中的碳含量和合金含量从而降低奥氏体的温定性，降低钢的淬透性 2 2、对回火稳定性的影响、对回火稳定性的影响 碳化物形成元素：减慢碳的扩散，阻碍碳的聚碳化物形成元素：减慢碳的扩散，阻碍碳的聚集和长大，在较高温度下
21、回火时仍能使碳化物保持细集和长大，在较高温度下回火时仍能使碳化物保持细小，分散状态，提高再结晶温度，显著提高钢的回火小，分散状态，提高再结晶温度，显著提高钢的回火稳定性。稳定性。3 3、对回火脆性的影响、对回火脆性的影响 回火脆性：定义：对高温处理的钢进行回火，某个温度段的回火会使得某些杂质元素在奥氏体晶界聚集，大大降低了钢的塑性韧性。消除办法：冲新加热至600以上，快冷。4 4、对二次硬化的影响、对二次硬化的影响 钛 钼 钨 钒等能使钢在回火时产生二次硬化现象，从而提高钢的红硬性和蠕变强度 金属内部组织金属内部组织金属的晶体结构金属的晶体结构铁碳合金在平衡状态下的相和组成物随含铁碳合金在平衡
22、状态下的相和组成物随含碳量、温度不同，主要有以下五种。碳量、温度不同，主要有以下五种。（）铁素体（）铁素体（F F）铁素体是碳固溶于铁素体是碳固溶于-FeFe中形成的间隙固溶中形成的间隙固溶体。具有体心立方晶格。铁素体由于含体。具有体心立方晶格。铁素体由于含碳量极少，其性能与纯铁很相似，强度、碳量极少，其性能与纯铁很相似，强度、硬度低，塑性、韧性很好。硬度低，塑性、韧性很好。（二）奥氏体（二）奥氏体（A A）奥氏体是碳固溶于奥氏体是碳固溶于-FeFe中形成的间隙固溶体。中形成的间隙固溶体。具有面心立方晶格。它的溶碳能力比铁素具有面心立方晶格。它的溶碳能力比铁素体大得多，由于奥氏体具有面心立方晶
23、格，体大得多，由于奥氏体具有面心立方晶格，不论含碳量多少，其塑性都很由于溶碳量不论含碳量多少，其塑性都很由于溶碳量较大，所以强度、硬度要高于铁素体。较大，所以强度、硬度要高于铁素体。（三）渗碳体（三）渗碳体（Fe3cFe3c）渗碳体是铁与碳相互化合形成的间隙化合物。渗碳体是铁与碳相互化合形成的间隙化合物。具有复杂的斜方晶格，熔点为具有复杂的斜方晶格，熔点为12271227（计（计算值）。渗碳体的性能特点是硬度很高算值）。渗碳体的性能特点是硬度很高（HB800HB800），强度低（），强度低（b35MPa35MPa），塑），塑性、韧性几乎等于零，因而脆性极大，不性、韧性几乎等于零，因而脆性极大，
24、不能单独使用，常作为钢中的强化相。能单独使用，常作为钢中的强化相。（四）珠光体（四）珠光体（P P）珠光体是由铁素体和渗碳体组成的片层相间珠光体是由铁素体和渗碳体组成的片层相间的机械混合物。珠铁素体和渗碳体的比大的机械混合物。珠铁素体和渗碳体的比大致为致为7 7：1 1。由于珠光体是由硬而脆的渗碳体和软而韧的由于珠光体是由硬而脆的渗碳体和软而韧的铁素体片相间组成，因而其性能介于二者铁素体片相间组成，因而其性能介于二者之间，有较好的综合力学性能。之间，有较好的综合力学性能。（一）冶炼工艺的影响（一）冶炼工艺的影响 1 1、硅的影响、硅的影响 有利：脱氧、固溶强化 不利：降低钢的冲压性能 2 2、
25、锰的影响、锰的影响 有利：脱氧、生成硫化锰，消除硫的热脆性、固溶强化，使得钢材在热扎冷却时得到片层较细的珠光体，不降低塑性和韧性，提高强度和硬度。3 3、硫的影响、硫的影响 有利：改善钢材的切削加工性能 不利：热脆性，影响热加工性能，焊接性能、使钢形成纤维组织，造成性能上的方向性，影响冲压性能、引起应力集中，降低钢的塑性韧性疲劳强度。高炉高炉炼铁炼铁铸铁锭铸铁锭生产铸铁件生产铸铁件炼钢生铁炼钢生铁转炉转炉平炉平炉电炉电炉生产钢件生产钢件转炉炼钢转炉炼钢平炉炼钢平炉炼钢电弧炉炼钢电弧炉炼钢还原反应还原反应 Fe2O3 Fe3O4FeOFeCO气体气体高温高温氧化反应氧化反应炼钢生铁炼钢生铁钢钢氧
26、化反应氧化反应 2.沸腾钢沸腾钢(boiling steel)炼钢时仅加入锰铁进行脱氧，脱氧不完全。这种钢液铸锭时，有大量的一氧化碳气体逸出，钢液呈沸腾状，故称为沸腾钢，代号为“F”。沸腾钢组织不够致密，成分不太均匀，硫、磷等杂质偏析较严重，故质量较差。但因其成本低、产量高，故被广泛用于一般工程,也常用于也常用于要求不高的零件。要求不高的零件。3.半镇静钢半镇静钢(balanced steel)半镇静钢是半镇静钢是脱氧过程介于镇静钢和沸脱氧过程介于镇静钢和沸腾钢之间的钢腾钢之间的钢,是用锰铁和硅铁进行脱是用锰铁和硅铁进行脱氧。其质量也介于二者之间氧。其质量也介于二者之间,可代替部可代替部分镇静
27、钢分镇静钢,一般不适于做重要零件。一般不适于做重要零件。一、商品质量的概念 产品质量：指国家的有关法规、质量标准以及合同规定的对产品适用性、安全性、工效性、可靠性、维修性和经济性等特性的要求。这里，“规定”是指产品或服务标准和规范（如合同、协议、政府法令）。“需要”一般可转化成有指标的特征和特性。“需要”可以包括使用性能、安全性、可用性、可靠性、可维修性、经济性和环境要求等几个方面。“需要”往往随时间而变化。随着市场竞争日益激烈，人们开始追求更高层次的精神需要的满足，追求与人们根本利益相一致的社会需要的满足。现代的商品质量观则，不止考虑商品的物质性内在质量和个体性质量，并且越来越注重商品的审美
28、性（心理性）外观质量和社会性质量。商品的内在质量包括 1、商品的实用特性 化学特性 电学特性 光学特性 热学特性 力学特性 声学特性 生物学特性等）2、寿命 3、可靠性 4、安全性 5、卫生性 商品的外观质量包括 商品的外观构型、质地、颜色、气味、表面疵点、手感甚至包装等。商品的社会性质量是指商品从生产、流通直到消费及废弃阶段，满足全社会利益所必需的特性，如不污染自然环境、节约有限的能源或其他资源等。二、商品质量特性和质量指标（一）商品质量特性。商品质量的定义，是抽象和模糊的，需要把它们转化为技术经济语言具体的尺度 必须把质量用可定量的具体质量特性值体现出来，就作为质量特性。例如，服装若能用某
29、种方法将其“舒适性”数值化或用其他具体方法表示，一般来说，表示每种商品的质量，不止用一种质量特性，常常要用几种、十几种，甚至几十种或更多。每种质量特性对商品质量都有一定的贡献，但其重要程度却不相同，而且因用途不同会发生变化。（二）商品质量指标。商品质量特性通常需要用各种数量指标来表示，这些数量指标称为质量指标。商品质量指标是商品技术性指标和可靠性指标的综合。由于商品的复杂性和多样性，商品质量指标很多，在实践中主要有以下几方面：适用性指标（用途指标）、工艺性指标、结构合理性指标（包括商品的可修理性、零部件互换性及人体工程学等方面指标）、卫生安全性指标、可靠性指标、经济性指标、使用寿命指标、批商品
30、质量均一性指标、生态环境指标、美观指标等。这几方面的质量指标构成了对现代商品质量的基本要求。它们相互补充，相辅相成，不可或缺。测量或测定质量指标所得到的数值，称为质量特性值。我们把可以连续测量而得到的质量特性值，称为计量值，如商品的尺寸、重量、容积、抗拉伸强度等特性值。质量特性值最好为计量值，但有时没有必要或实际上难以用计量值表示，例如商品的品级、合格品。商品质量的要求多种多样，是因为不同的使用目的（用途）会产生不同的使用要求（需要），即使对于同一用途的商品，不同的消费者也会提出不同的要求。商品质量的基本要求归纳起来，可以概括为使用性能、安全卫生性与环境要求、寿命、可信性、经济性、美观舒适性、
31、信息性与可追溯性等七个方面。一、使用性能 使用性能也称实用性，是揩为实现预定使用目的或规定用途，商品所必须具备的各种性能（或功能）。它是构成商品使用价值的基础。例如，电冰箱的制冷保温性能、钟表的准确计时性能、服装的遮体保暖功能、食品的营养功能等。对于原料性商品或半成品商品，使用性能还意味着易加工性能。二、安仝卫生性与坏境要求 安全卫生性是指商品在储存、流通和使用过程中保证人身安全与健康不受到伤害的能力。例如家用电器必须有良好的绝缘性和防护装置，以免触电造成电击伤和死亡事故；食品必须符合卫生要求，其成分中对人体健康有害的物质以及致病微生物不得超过规定限度。环境要求包括两个方面，一方面要求商品在生
32、产、流通直至消费以及废弃阶段，均不致对社会和人类生存环境造成危害；另一方面要求提供能使商品正常发挥效用的环境条件，如规定的温度、电压等。三、寿命 寿命通常指使用寿命，有时也包括储存寿命。使用寿命是指工业品商品在规定的使用条件下，保持正常使用性能的工作总时间。储存寿命则是指商品在规定条件下使用性能不失效的储存总时间。四、可信性可信性与寿命一样都是与时间有关的质量特性。可信性是一个集合性特性，包括可用性及其影响因素可靠性、维修性和维修保障性。可用性是指商品在一随机时刻需要开始执行任务时处于工作和可使用状态的程度，它是可靠性、维修性和维修保障性综合作用的结果。可靠性是指商品在规定条件下和规定耐间内，
33、完成规定功能的能力。它是与商品在使用过程中的稳定性和无故障性联系在起的一种质量特性，是评价机电类商品质量的重要指标之一。可靠性通常包括耐用性和设计可靠性，有时把维修性也包括在内。耐用性是商品能在规定的使用期限内保持规定的功能而不出故障或寿命较长的质量特性。它是评价高档耐用商品的一个重要质量特性。为了避免便用者在操作上的过失和在规定的环境条件以外使用等用法错误导致商品出故障的可能性，一方面要求提高商品的易操作度（易使用度），使人为过失的可能性尽量减少；另一方面即使因人为过失或环弋诙攴引起了故障，也要把可能遭受的损害控制在最佰限度 炭计匕；讠芮方面的要求就是设计可靠性。维修性是指商品在发生故障后能
34、被迅速修好恢复其功能的能力。商品是否容易维修与商品设计有关，设计中应尽量采用组合式或组件式商品结构，所用零部件要标准化、通用化、系列化，以便拆卸更换，此外还应该容易通过仪表式专用检具迅速诊断出故障部位。对于结构复杂、价格较高、可维修的商品，其使用寿命与维修性综合起来也可称可用性。五、经济性 经济性是指商品的生产者、经营者、消费者都能用尽可能少的费用获得较高的商品质量，从而使企业获得最大的经济效益，消费者也会感到物美价廉。经济性反映了商晶合理的寿命周期费以及商品质量的最佳水平。离开经济性孤立地谈质量，没有任何实际意义。七、信息性与可追湖性 （一）信息性,是指依照商品有关的质量法规，生产经营者有责
35、任和义务通过其商品或商品包装上的规定标识以及包装内必备的有关文件？向消费者提供有用的质量信息。商品或其包装上的规定标识一般有：质量检验合格证；中文标明的商品名称，生产厂厂名、厂址，产品规格、型号、等级、主要技术指标或成分、含量，商品技术标准编号、用法、使用注意事项；商标、优质标志或认证标志等。通常裸装的食品和其他根据商品特点难以标识的裸装商品，可以不附加上述标识。此外在商品或其包装上，限期使用的商品要标明生产日期和安全使用期（保质期或有效期）或失效日期；使用不当而容易造成商品本身损坏或者可能危及人身、财产安全的商品，要有警示标志或者中文警示说明。商品包装内必备的有关文件主要有商品使用说明书；对
36、于耐用性商品尤其是电器商品来说，还应有原理图、线路图以及维修手册等。比较完备的商品使用说明书应包括以下内容：商品的技术经济指标、使用范围和条件、安装和使用方法、质量保证期限、维修方法或保存条件、保养方法、注意事项等。（二）可追溯性，是指根据记载的标识，追踪商品的原材料和零部件以及商品实体、商品的加工历史、商品的应用情况、商品出厂后的分布和位置等的能力。为了实现可追溯性，一般应给每个商品附上与作业原始资料一致的标记，例如序号、日期、批号、件号等。当操作人员、辅助操作人员、原材料、设备、工具、工艺等发生变化时，可能要求来用另外的标记。现代包装是实现商品价值和使用价值的重要手段。包装是整个产品生产中
37、的最后一道重要工序，也是产品在流通过程中必须采取的技术措施。一、包装的含义、功能与分类1、含义和功能 商品包装是指商品流通过程中为保护商品，方便储运，促进销售，按一定技术方法而采用的容器、材料及辅助物的总体名称；也指为达到上述目的而采用的容器、材料和辅助物的过程中施加一定技术方法等的操作活动。2022-7-25华东交通大学物流管理教研室85 现代包装概念反映了商品包装的商品性、手段性和生产活动性。商品包装是社会生产的一种特殊商品，本身具有价值和使用价值；同时又是实现内在商品价值和使用价值的重要手段。商品包装是依据一定商品的属性、数量、形态以及储运条件和销售条件，采用特定包装材料和技术方法，按设
38、计要求创造出来的造型和装饰相结合的实体，具有技术和艺术双重性。从实际构成来看，任何一个商品包装，都是采用一定的包装材料，通过一定的技术方法制造的，都具有各自独特结构、造型和外观装璜。因此，包装材料、包装技法、包装结构造型和表面装潢是构成包装实体的四大要素。2022-7-25华东交通大学物流管理教研室86（一）、保护功能。保护商品是包装的最重要功能。商品在运输储存和销售过程中，会受到各种因素的影响，造成商品的损失、损耗。因此，必须根据商品的特性、运输和贮存条件，选择适当的包装材料、包装容器和包装方法。采用一定的包装技术处理，对商品进行科学的防护包装，以防止商品受损达到保护商品，使商品完好无损地到
39、达消费者手中的作用，最大限度地减少商品损失损耗。2022-7-25华东交通大学物流管理教研室87（二）、容纳功能。包装的第二功能是容纳。许多商品本身没有一定的集合形态，如液体、气体和粉尘商品，依靠包装的容纳就具有特定的商品形态。没有包装就无法运输和销售。成组化功能是容纳的延伸，它是指包装的许多个体和个别的包装物统一组合起来，化整为零，划分散为集中，这种成组的容纳可大大有利于运输，同时减少流通费用。（三）方便储运（四）促销功能2022-7-25华东交通大学物流管理教研室882022-7-25华东交通大学物流管理教研室89包装的分类 现代产品品种繁多，性能和用途千差万别，因而对包装的要求也各不相同
40、。包装形式可采用以下分类方法。按产品经营方式分：有内销产品包装、出口产品包装和特殊产品(如军用品、珍贵文物、工艺美术品等)包装等。按包装在流通过程中的作用分：有单件包装、中包装和外包装等。按包装制品材料分：有纸制品包装、塑料制品包装、金属包装、竹木器包装、玻璃容器包装和复合材料包装等。2022-7-25华东交通大学物流管理教研室90按包装使用次数分：有一次用包装、多次用包装和周转包装等。按包装容器(或制品)的软硬程度分：有硬包装、半硬包装和软包装等。按产品种类分：有食品包装、药品包装、机电产品设备(或仪器)包装、危险品包装等。按功能分：有运输包装、贮藏包装和销售(商品)包装等。按包装技术方法分
41、：有防震包装、防湿包装、防锈包装、防霉包装等。不管包装怎么分类，人们通常把包装分为运输包装和销售包装两大类，前者的主要目的是减少运输过程中产品的破损，降低流通费用等；后者的主要目的是保护产品，利于销售和提高售价。包装模数化：是指对包装的规格、尺寸和流通环境中各种商品载体的空间或平面尺寸进行模数协调，制定标准尺寸系列，使包装尺寸合理化、系列化和通用化。具体来说，就是使商品的内外包装之间、单件包装与组合包装之间实现模数协基准，研究运输车辆及集装箱尺寸、托盘尺寸和物流有关机械的品销售包装、外包装到集装箱、集装托盘以及运输车辆、火车车厢、轮船船仓、港口码头、储存仓库等都按模数的对接关系进行配套，这将有
42、利于包装容器的最佳装配以及交通工具和货位的最大利用，适应现代化大流通和现代包装运输系统的需要，从而获得最佳的经济效益。2022-7-25华东交通大学物流管理教研室91 一、包装技术的选择原则 包装技术涉及技术、艺术、经济、贸易等各个方面，属于跨行业的综合应用技术。因此进行包装技术的选择时应遵循科学、经济、牢固、美观和适用的原则，要综合考虑以下诸因素：1、内装物的性质 内装物是包装件的主体，因其性质不同对包装的要求也各异。有的内装物要求防震缓冲，如家电产品、陶瓷用品等：有的内装物要求防潮防锈，如钢铁制品、仪器设备等；有的内装物要求防腐保鲜，如食品、水产品等。正因为如此，所以我们在选择包装技术之前
43、，应对内装物的各种物理、化学和生物化学性质进行充分的了解。2022-7-25华东交通大学物流管理教研室92 2流通过程环境条件 内装物(产品)从生产车间进行包装工序开始，经过流通领域，最后到达用户手中，整个过程是十分复杂的。因此，必须对包装件所经历过程的环境条件(储运方式、气候条件温度与湿度变化等)进行充分的调查研究，必要时还必须跟踪观察和实地测试。3包装材料、容器(或制品)和包装机械的选择 内装物的性质和流通环境条件是选择包装技术方法的基础。除此之外，包装材料、容器(或制品)和包装机械的选择也十分重要，它是服务于包装技术方法的。一般而言，包装材料要立足于国内，包装机械也要合乎国情。2022-
44、7-25华东交通大学物流管理教研室93 4经济效果 包装成本要全面考虑，既要考虑包装材料或容器成本，而且要考虑储运费用以及废品的处理费用。同时也要考虑用户经济承受能力，避免过分包装。2022-7-25华东交通大学物流管理教研室94（一）包装材料应具备的功能 1、保护功能 主要指保护内装物，防止其变质、损坏，保证其质量。主要取决包装材料的机械强度、防潮防水性、耐腐蚀性、耐热耐寒性、抗老化性、透光性、透气性、防紫外线穿透性、耐油性、适应气温变化性、卫生性、无异味性。2、工艺性能。主要指易加工、易包装、易充填、易封合以及适应自动包装机械操作、生产效率高等。主要取决于包装材料的刚性、挺力、光滑度、可塑
45、性、可焊性、易开口性、热合性、防静电性等。3、外观装饰性能。主要指材料的形、色、纹理的美观性，能产生陈列效果，提高商品身价和激发消费者的购买欲。主要取决于包装材料的透明度、表面光泽、印刷适应性、防静电吸尘性等。2022-7-25华东交通大学物流管理教研室95 4、方便使用性能。主要指便于开启和取出内装物、便于再封闭等。主要取决于包装材料的启闭性能、不易破裂以及包装容器的结构等。5、节省费用性能。主要指经济合理地选择包装材料，体现在节省包装材料、包装机械设备费、劳动费、自身重量和提高包装效率等。6、易处理性能。主要指包装材料要有利于生态环境保护，有利于节省资源，体现在易回收、可复用、可再生、易处
46、置等。2022-7-25华东交通大学物流管理教研室96（二）、主要包装材料的特点与应用 1、纸和纸板。纸和纸板是支柱性的传统包装材料，耗量大，应用范围广，其产值占包装总产值的45左右。纸和纸板具有以下特点。1）、具有适宜的强度、耐冲击性和耐磨擦性；2）、密封性好，容易做到清洁卫生；3）、具有优良的成型性和折叠性，便于采用各种加工方，适用于机械化、自动化的包装生产；4）、具有最佳的可印刷性，便于介绍和美化商品；5）、价格较低，且重量轻，可以降低包装成本和运输成；6）、用后易于处理，可回收复用和再生，不会污染环境，并节约资源。2022-7-25华东交通大学物流管理教研室97 纸和纸板也有一些致命的
47、弱点，如受到一定的限制。用纸和纸板制成的包装容器主要有纸箱、纸盒、纸桶、纸袋、纸罐、纸杯、纸盘等，广泛用于运输包装和销售包装。在纸制包装容器中，用量最多的是瓦楞纸箱，其比重约占50以上。在运输包装中，瓦楞纸箱正在取代传统的木箱，广泛用于包装日用百货、家用电器、服装鞋帽、水果、蔬菜等。目前，瓦楞纸箱正在向规格标准化、功能专业化、减轻重量、提高抗压强度等方向发展。除瓦楞纸箱外，其他纸制包装容器多用于销售包装，如纸杯、纸盘、纸桶。2022-7-25华东交通大学物流管理教研室98 2、包装用塑料。塑料是本世纪蓬勃发展起来的新兴材料为现代商品包装提供了具有变革性的新材料，大大改变了整个商品包装的面貌。塑
48、料在整个包装材料中的比例仅次于纸和纸板，包装用塑料的消费量约占塑料总消费量的四分之一，在许多方面已经取代或逐步取代了传统的包装材料。其基本优点如下：1）物理机械性能优良，具有一定的强度和弹性，耐折叠、而磨擦、耐冲击、抗震动、抗压、防潮、防水，并能阻隔气体等；2）化学稳定性好，耐酸碱、耐油脂、耐化学药剂、耐腐蚀、耐光照等；3）比重较小，是玻璃比重的二分之一，是钢铁比重的五分一，属于轻质材料，因此，制成的包装容器重量轻，适应包装量化的发展需要；2022-7-25华东交通大学物流管理教研室99 4）、加工成型工艺简单，便于制造各种包装材料和包装容器；5）、适合采用各种包装新技术，如真空技术、充气技术
49、、拉伸技术、收缩技术、贴体技术、复合技术等；6）、具有优良的透明性、表面光泽、可印刷性和装饰性，为包装装潢提供了很好的条件；7）、价格具有一定的竞争力。塑料作为包装材料也有以下不足之处：强度不如钢铁；耐热某些有害成分可能渗入内装物l易产生静电而造成污染；塑料包装废弃物处理不当会造成环境污染等。因此，在选用塑料包装材料时要注意以上问题。2022-7-25华东交通大学物流管理教研室100 3、包装用金属材料。金属的种类很多，包装用金属材料主要是钢材、铝材及其合金材料。包装用钢材包括薄钢板、镀锌低碳薄铁板、镀锡低碳薄钢板(俗称马口铁)；包装用铝材有纯铝板、合金铝板和铝箔。金属材料具有以下优点。1）具
50、有良好的机械强度，牢固结实，耐碰撞，不破碎，能有效地保护内装物品；2）密封性能优良，阻隔性好，不透气，防潮，耐光，用于食品包装(罐藏)能达到中长期保存；3）具有良好的延伸性，易于加工成型；4）金属表面有特殊的光泽，易于进行涂饰和印刷可获得良好的装潢效果；5）易于回收再利用，不污染环境。2022-7-25华东交通大学物流管理教研室101 但是，金属材料成本高，一些金属材料如钢铁的化学稳定性备在潮湿的大气下易发生锈蚀，遇酸、碱发生腐蚀，因而限制了其在包装上的应用。钢板通过镀锌、镀锡、镀铬、涂层，可以提高其耐腐蚀性、耐酸碱性。目前，刚性金属材料主要用于制造运输包装桶、集装箱以及饮料、食品和其他商品销
