金属学及热处理 第0章 绪论课件.ppt

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1、金属学及热处理绪论材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其它产品的那些物质。材料是物质，但不是所有的物质都可以称为材料。材料是人类赖以生存和发展的物质基础。按物理化学属性，材料可以分为：金属材料，无机非金属材料，有机高分子材料，以及不同类型材料组成的复合材料。（一）材料的定义及分类绪论按应用领域，材料可以分为：电子材料，航空航天材料，核材料，建筑材料，能源材料，生物材料等。按使用用途，材料可以分为：结构材料和功能材料。按先进性，材料可以分为：传统材料和新材料（先进材料）。（一）材料的定义及分类绪论一百万年以前，人类开始进入旧石器时代，可以用石头作工具。一万年以前，人类开始进入

2、新石器时代，将石头加工成器皿和工具，在8000年前，开始人工烧成陶器，用于器皿和装饰品。（二）材料的发展与人类的进步材料的发展是人类进步程度的重要标志，是人类社会发展的里程碑。绪论五千年以前，人类开始进入青铜器时代，青铜浇铸成型，人类开始大量使用金属，河南安阳的鼎，湖北隋县的编钟，西安的青铜车马等。三千年以前，人类开始进入铁器时代，生铁冶炼及处理技术推动了农业、水利和军事的发展和人类社会进步，直至18世纪进入近代工业快速发展时代。（二）材料的发展与人类的进步材料的发展是人类进步程度的重要标志，是人类社会发展的里程碑。绪论十八世纪发明了蒸汽机，十九世纪发明了电动机，对金属材料要求提

3、高。1854年发明了转炉炼钢，1864年发明了平炉炼钢，1890年年产2800万吨钢。十九世纪末开始电炉炼钢，各种特殊钢相继问世：1987年的高锰钢、1890年的高速钢（W18Cr4V）、1903年的硅钢、1910年的奥氏体不锈钢。（二）材料的发展与人类的进步金属材料的近代发展历程：绪论二十世纪初铜和铝开始大量应用，二十世纪中叶镁和钛开始工业应用。金属材料在整个二十世纪占据了结构材料的主体地位。（二）材料的发展与人类的进步金属材料的近代发展历程：年份产量，亿吨绪论二十世纪初，人工合成有机高分子材料相继问世：1909年的酚醛树脂（电木）、1920年的聚苯乙烯、1931年的聚氯乙烯和

4、1941年的尼龙。二十世纪中叶，通合成及其它方法，制备出各种类型的先进陶瓷材料，如：Si3N4,SiC,ZrO2等。（二）材料的发展与人类的进步其它材料的近代发展历程：绪论二十世纪中叶开始出现先进复合材料：树脂基已经得到广泛应用，金属基复合材料在汽车和航天航空领域开始应用，陶瓷基复合材料在1000－2000℃高温环境得到应用，C/C和C/SiC复合材料在2000℃以上超高温环境得到应用。功能材料近50年发展速度很快：磁性材料、半导体材料、光纤材料和硅材料－－以硅片为代表的电子材料时代。（二）材料的发展与人类的进步其它材料的近代发展历程：绪论（三）材料科学与工程的内涵材料科学与工程

5、就是研究有关材料的组成、结构、制备与加工工艺、材料性能与使用效能以及他们之间的关系.结构/成分性质合成/制备效能性质成分组织结构效能（使用性能）合成/制备理论、材料设计与工艺设计受环境影响（气氛、温度、受力）材料科学与工程要素图(a)四要素图(b)五要素图绪论（三）材料科学与工程的内涵材料科学的三个重要属性：多学科交叉---它是物理学、化学、冶金学、金属学、陶瓷、高分子化学以及计算科学相互融合和交叉的结果。与实际使用结合非常紧密---发展材料科学的目的在于开发新材料，提高材料的性能和质量，合理使用材料，同时降低材料成本和减少污染等。正在发展中的科学---不像物理学和化学已经有一个

6、很成熟的体系，材料科学将随各有关学科的发展而得到充实和完善。绪论（四）材料科学与技术发展的重点开发先进材料---材料制备新技术的开发；新材料的设计与制备。改进现有材料---传统材料的改性；先进复合材料的研制。材料的应用---材料的应用要考虑的主要因素有：材料的使用性能；材料的使用寿命及可靠性；材料制备、加工与使用期间与环境的适应性；价格。绪论（五）金属学及热处理的主要研究内容成分-----组成材料的元素种类及其含量。结构-----原子在三维空间中的排列方式。相-----合金中结构相同、成分和性能均一并以界面相互分开的组成部分。组织-----在显微镜下可以直接观察到的形貌特征。45

7、#钢含碳0.45%，含铁99.55%体心立方和复杂正交结构铁素体和渗碳体铁素体和珠光体四个基本概念：体心立方结构珠光体铁素体珠光体=铁素体+渗碳体45#钢的微观组织绪论（五）金属学及热处理的主要研究内容金属学的主要内容：金属的晶体结构纯金属晶体结构面心立方体心立方合金的晶体结构固溶体金属化合物金属晶体的缺陷点缺陷线缺陷面缺陷金属的结晶合金相的凝固平衡结晶不平衡结晶纯金属的结晶热力学形核长大二元合金相图铁碳合金Fe-Fe3C相图分析平衡结晶过程典型相图匀晶相图共晶相图包晶相图金属的