金属材料 与热 处理.ppt

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1、金属材料与热处理人类认识和使用材料的各个阶段石器时代青铜器时代铁器时代钢铁时代人工合成材料时代绪论石器时代旧石器新石器距今6000至4000年左右，分为旧石器时代和新石器时代。旧石器时代，人类只会采用敲打而成的石头作为简单的工具；新石器时代，人类已学会通过磨制的方法将石头制成工具，后期还学会用泥土来制作陶器青铜器时代商代四羊方尊青铜时代约从公元前4000年至公元初年，希腊、埃及始于公元前3000年以前，中国始于公元前1800年。青铜器时代标志着人类开始学会冶炼和使用金属材料铁器时代世界上最早锻造出

2、铁器的是赫梯王国（今土耳其境内），距今约3400年。由于铁器比青铜器的硬度高4倍，所以极大地促进了社会生产力的发展战国铁锄钢铁时代现代工业炼钢18世纪的工业革命使人类使用材料的历史产生了重大突破，人类掌握了炼钢的方法。钢铁时代的到来和蒸汽机的发明，使人类的生产力有了空前的发展，人们不再简单的使用工具，而开始使用真正意义的机器，这标志着工业时代的来临人工合成材料时代20世纪初酚醛树脂的合成标志着人类进入到了人工合成材料时代。目前，传统合成材料已有几十万种，而新材料的数量正在以每年约5％的速度增长；世

3、界上现有800多万种人工合成的化合物，而且还以每年25万种的速度增长，其中相当一部分将成为工业化生产的新材料，为人类社会和科学技术的发展服务金属——由单一元素构成的具有特殊的光泽、延展性、导电性、导热性的物质，如金、银、铜、铁、锰、锌、铝等。合金——由一种金属元素与其他金属元素或非金属元素通过熔炼或其他方法合成的具有金属特性的材料。金属材料——金属及其合金的总称，即指金属元素或以金属元素为主构成的，并具有金属特性的物质。课程主要内容：1．金属材料的基本知识2．金属的性能3．金属学基础知识4．金属材

4、料及其应用5．热处理的基本知识1．金属材料的基本知识主要介绍金属的晶体结构及变形的相关知识。2．金属的性能主要介绍金属的力学性能和工艺性能。3．金属学基础知识主要介绍铁碳合金的组织及铁碳合金相图。4．金属材料及其应用主要介绍碳素钢、合金钢、铸铁、有色金属及硬质合金等金属材料的常用牌号、成分、组织、性能及用途，并介绍了国外常用金属材料的牌号和新型工程材料的相关知识。5．热处理的基本知识主要介绍热处理的原理（钢在加热、保温、冷却时的组织转变）、热处理的工艺（退火、正火、淬火、回火、表面热处理等）及常用

5、材料的典型热处理工艺。第一章金属的结构与结晶§1－1金属的晶体结构§1－2纯金属的结晶§1－3观察结晶过程（实验）§1－1金属的晶体结构一、晶体与非晶体二、金属的晶格类型三、单晶体与多晶体四、晶体的缺陷一、晶体与非晶体非晶体气态液态固态晶体物质存在状态结构特点晶体和非晶体的对比项目晶体非晶体定义原子呈有序、有规则排列的物质原子呈无序、无规则堆积的物质性能特点具有规则的几何形状有一定的熔点，性能呈各向异性没有规则的几何形状有固定的熔点，性能呈各向同性典型物质石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、糖、味精玻

6、璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶二、金属的晶格类型晶格类型——金属中原子排列的规律。晶格——为了清楚地表示晶体中原子排列的规律，将原子简化为一个质点，再用假想的线将它们连接起来，形成一个能反映原子排列规律的空间格架。晶胞——晶格中能够完整地反映晶体晶格特征的最小几何单元。晶格与晶胞体心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格三、单晶体与多晶体晶粒——组成金属的小晶体。晶界——由晶粒间不规则排列的原子构成。单晶体和多晶体四、晶体的缺陷晶体缺陷——由于各种原因，实际晶体中原子的规律排列受到干扰和破坏，使晶体中的某些

7、原子偏离正常位置，造成原子排列的不完全性。常见的晶体缺陷§1－2纯金属的结晶*一、纯金属的结晶过程二、晶粒大小对金属材料的影响三、同素异构转变结晶——金属从高温液体状态冷却凝固为原子有序排列的固体状态的过程。结晶潜热——结晶的过程中放出的热量。一、纯金属的结晶过程过冷度——理论结晶温度和实际结晶温度（T1）之间存在的温度差（△T=T0－T1）。金属结晶时，冷却越快，其实际结晶的温度就越低，过冷度△T也就越大。结晶冷却曲线金属的结晶过程二、晶粒大小对金属材料的影响晶粒愈细，强度、硬度愈高，塑性、韧性

8、也愈好。形核率——单位时间、单位体积所形成的晶核数，用字母N表示。细化晶粒的方法：（1）增加过冷度（2）变质处理（3）振动处理三、同素异构转变金属的同素异构转变——在固态下，金属随温度的改变由一种晶格转变为另一种晶格的现象。纯铁的冷却曲线19世纪末，著名物理家居里在实验室里发现磁石的一个物理特性，就是当磁石加热到一定温度时，原来的磁性就会消失。后来，人们把这个温度叫“居里点”。居里点也称居里温度或磁性转变点纯铁同素异构转变示意图§1－3观察结晶过程（实验）一、实验目的1．通过观察透