金属材料学及热处理

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1、金属材料学MetalMaterialandHeatTreatment主讲教师：曾燕屏2012年10月30日北京科技大学曾燕屏绪论2012年10月30日北京科技大学曾燕屏一、金属材料的特点、地位和作用凡由金属元素或金属元素为主而形成的、具有一般金属特性的材料统称之为金属材料。2012年10月30日北京科技大学曾燕屏人类社会发展进程简图2012年10月30日北京科技大学曾燕屏石器时代铜器时代－青铜人类与自然金属时代铁器时代－铸铁斗争的历史钢铁时代－炼钢新材料时代2012年10月30日北京科技大学曾燕屏优越的综合性能金属材料的优势在性能、数量和质量方面具有巨大的潜力20

2、12年10月30日北京科技大学曾燕屏各种工程材料中金属材料具有最高的断裂韧性与弹性极限值2012年10月30日北京科技大学曾燕屏各种工程材料中钢具有最高的断裂韧性及足够高的强度2012年10月30日北京科技大学曾燕屏金属材料所具有工艺的那种能够适应性能实际生产工艺要求的能力金属材料的性能使用金属材料满足实际性能使用要求的能力2012年10月30日北京科技大学曾燕屏化学成分决定金属材料性内部结构能的基本因素内部组织2012年10月30日北京科技大学曾燕屏二、金属材料的分类和主要用途钢铁材料非铁金属材料金属材料金属功能材料金属间化合物材料金属基复合材料2012年10月

3、30日北京科技大学曾燕屏各种金属材料中钢铁材料所占的市场份额EagarTW(1991)2012年10月30日北京科技大学曾燕屏从1996~2009年我国钢产量连续14年居世界第一干勇20102012年10月30日北京科技大学曾燕屏三、金属材料的生命周期加工资源生产使用失效循环再生2012年10月30日北京科技大学曾燕屏四、金属材料及其制备工艺的设计根据实际服役条件对性能的要成分设计求，综合考虑各金属元素对性能的影响，设计材料的化学成分转炉、平炉、电弧炉、氧气顶吹冶炼和浇注转炉炼钢及炉外精炼技术、真空熔炼、电渣重熔压力加工锻造、热轧和冷轧热处理2012年10月30日

4、北京科技大学曾燕屏五、金属材料的选用及产品加工工艺的设计2012年10月30日北京科技大学曾燕屏9RZ-60型秸秆揉切机动刀的失效分析技术要求：动刀采用65Mn钢制作，刀口前10mm的硬度为HRC50~60，其余部分的硬度图19RZ-60型秸秆≤HRC30。揉切机动刀分布图2012年10月30日北京科技大学曾燕屏1.化学成分分析表1动刀材料的化学成分化学成分(%)CSiMnCrNiSP65Mn钢0.62-0.700.17-0.370.90-1.20≤0.25≤0.25≤0.045≤0.040动刀材料0.720.251.060.00830.0172012年10月30

5、日北京科技大学曾燕屏2.硬度测量表2动刀刀身与刀口的硬度值刀口测量位置刀身12345硬度值(HRC)16.057.557.512.59.011.0图2动刀刀口硬度值的测量位置2012年10月30日北京科技大学曾燕屏3.断口形貌观察图3断口形貌断口基本为典型的解理断口，说明动刀刀身材料韧性较差。2012年10月30日北京科技大学曾燕屏4.显微组织观察横截面纵截面图4显微组织除刀刃处外，动刀其余部分的显微组织均为粗大的珠光体组织。2012年10月30日北京科技大学曾燕屏5.改进措施建议动刀刀身采用如下热处理工艺：(1)830℃油淬，480℃回火，回火后的表面硬度在HR

6、C35~50之间。(2)820±10℃–270℃，15min等温淬火，淬火后的表面硬度为HRC52~54。2012年10月30日北京科技大学曾燕屏6.设计思路工作条件性能材料、组织组织机械加工热处理2012年10月30日北京科技大学曾燕屏六、金属材料学原理1.金属材料相图及其应用2.合金化与材料化学成分设计原理3.金属材料固态转变基本原理4.金属工艺过程中的组织演变与工艺优化设计5.金属与环境(腐蚀介质、高温、应力、磨损介质)相互作用原理2012年10月30日北京科技大学曾燕屏七、课程主要内容、学时安排及要求本课程主要包括三部分：(1)原理篇(2)工艺篇(3)钢铁

7、材料篇2012年10月30日北京科技大学曾燕屏两个实验：(1)化学成分与热处理工艺对钢组织和性能的影响(2)合金钢显微组织形成过程与机理分析本课程总学时为54学时，其中理论教学42学时，实验教学12学时。2012年10月30日北京科技大学曾燕屏八、主要参考书中文教材吴承建、陈国良、强文江等编著。《金属材料学》，第2版。冶金工业出版社，20092012年10月30日北京科技大学曾燕屏英文参考教材1.JSchaffer,etal.TheScienceandDesignofEngineeringMaterials.《工程材料科学与设计》第二版国内英文影印版，高等教育出版

8、社，200