绪论张庆安金属学与热处理

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1、《金属学与热处理A》《Metallographyandheat-treatment》多媒体教学课件课时：96（实验10学时）授课对象：材料成型与控制专业教材：《金属学与热处理》崔忠圻授课学院：材料科学与工程学院§1课程研究的对象、目的及要求一研究对象、任务和目的1研究的对象金属和合金什么是金属？什么是合金？绪论*高的导电性和导热性*金属光泽*良好的延展性(塑性)*不透明（1）金属的性质*正的电阻温度系数即：具有正的电阻温度系数——电阻随温度升高而升高ρt=ρ0(1+αΔT)——某些纯金属在绝对零度附近的超导

2、电性金属与非金属的本质差别(2)金属与合金的定义金属定义：具有正的电阻温度系数的物质合金定义：一种金属元素与另一种或几种其它元素，经熔炼或其它方法结合而成的具有金属特性的物质金属晶体中原子结合方式为金属键试用金属键模型解释→→金属特性(3)金属中原子的结合方式非金属中：离子键、共价键等结合键强,具饱和性——较高硬度结合键极强、具方向性——很高硬度、无塑性2本课程的主要任务研究金属与合金的化学成分、加工工艺、组织结构和性能四要素及四要素之间的关系与变化规律┗此亦为材料科学的研究内容——实际中我们最关心的是性能性

3、能取决于什么因素呢？①化学成分不同，性能不同铝合金400～600铜合金600～70040钢(退火态)50040钢(调质态)800举例：σb(MPa)纯铝40纯铜60纯铁200②化学成分相同，处理方式不同，性能不同0.8℅C的钢锯条→800℃，冷却方式不同一根出炉后水冷，性硬而脆，一弯就断；另一根随炉缓慢冷却，性软，弯曲90℃不断又如：石墨和金刚石均由碳原子构成但性能迥异原因：碳原子的空间排列方式不同即内部组织结构不同金刚石与石墨的空间原子排列金刚石的空间原子排列石墨的空间原子排列提高材料性能的主要途径一改变材

4、料的化学成分，二改进材料的生产工艺，进而改变材料内部的组织结构与性能*材料科学研究的四要素及相互关系线性能Performance加工工艺Process化学成分Composition组织结构Construction内因外因（1）原子结构取决于原子种类什么是组织结构？材料不同层次的结构（2）晶体结构原子在空间的排列方式合金相形貌多晶体结构显微组织（3）组织结构（显微组织）在不同放大倍数放大镜、显微镜下观察到的金属的内部形貌原子种类内部原子排列的方式合金元素的存在方式内部不同尺度的各种结构缺陷材料的组织结构取决于3

5、学习目的利用上述四要素关系和规律（1）进行科学研究（2）指导生产实践（3）研制新合金材料磁悬浮列车材料科学渗透各个领域斜拉索桥航空母舰与航天飞机神七飞船神舟七号飞船成功问鼎苍穹　高校科技功不可没哈尔滨工业大学舱外航天服低压试验舱的研制郑州大学太空出舱头盔面窗的研制东华大学宇航员的生活设施装备等的研制上海海洋大学飞船返回舱海上应急打捞网的研制形状记忆合金在宇航上的应用钢铁产品材料微观结构研究（一）微米与纳米尺度组织形貌材料微观结构研究（二）X射线衍射物相结构分析材料微观结构研究材料微观研究材料微观研究材料微

6、观研究二、本课程内容1金属材料科学研究内容成分、组织结构、工艺、性能┗其课程体系金属学、金属热处理、金属材料学金属性能、材料分析技术与方法等2本课程主要内容金属学：第一~第八章金属热处理：第九~第十章金属材料学：第十一章~第十三章(1)掌握金属材料的基本概念、基本理论与基本实验方法(2)掌握金属材料的成分、组织结构、工艺、性能间关系的一般规律(3)了解金属材料常用的分析方法，主要是金相分析方法三要求(1)材料科学基础，西安交通大学，石德珂(2)工程材料，朱张校，清华大学出版社，2000(3)工程材料，丁厚福，

7、武汉理工大学出版社，2001四参考文献注意：其它参考资料、课程辅导资料以及习题解答等电子版图书参见安工大本课程精品课程网材料性能包含使用性能与工艺性能两方面1使用性能：在使用条件下所表现的性能力学性能(强度、硬度、塑性、韧性等)物理性能（光、电、磁等）化学性能(抗氧化性、抗腐蚀性等)其它性能(耐磨性、热硬性、消振性等)一、金属材料性能的种类§2金属材料力学性能2工艺性能──材料制备、加工过程中所表现的性能铸造性能（流动性、收缩、偏析等)压力加工性能、冷加工性能锻造性能等；切削加工性；焊接性热处理性能；等等二、

8、力学性能——又称机械性能主要包括：强度、塑性、硬度、韧性等结构材料最重要、最基本的性能力学性能：工程材料在外力作用下所反应出来的性能应力:σ=P/A0(MPa)应变:ε=ΔL/L1=(L1-L0)/L01应力应变曲线及简要分析强度与塑性的测定主要借助应力应变曲线——拉伸实验测定——断裂与塑性变形是材料失效的形式变形三阶段(1)弹性变形(2)塑性变形(3)断裂弹性变形塑性变形断裂低碳钢的应力应变曲线应