金属材料结构与性能ppt
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金属材料的主要性能(共11张PPT)
无机非金属材料（陶瓷…
0
布氏硬度 Brinell Hardness （HB ）
35HRC～38HRC
用于测量有色金属、退火或正火钢件 、灰铸铁材料。
l 洛氏硬度 Rockwell Hardness (HR) 强度与塑性是应由变拉伸: 试验获得
l 而且也会对材料的加工工艺产生一定的影响。
抵抗各种介质侵蚀的能力。
5、疲劳强度 1 fatigue strength
疲劳强度（疲劳极限）——在周期性或非周期性动载 荷（疲劳载荷）作用下，零件材料在无数次循环载荷 作用下不致引起断裂的最大应力。
疲劳应力值往往大大低于材料的强度极限值。
第九页，共11页。
二、金属材料的物理性能： （一）密度 （二）热学性能
⒈ 熔点；⒉ 热容；⒊ 热膨胀；⒋ 热传导 （三）电学性能
第七页，共11页。
洛氏硬度 Rockwell Hardness (HR)
原理是用顶角为120°的金刚石圆锥或尺寸很小的淬火钢球作为压头，在规定的载荷压力作用下，
压入材料表面，在指示盘上显示出硬度值大小。 常用的是用符号 HRC 表示。
注： 1、数字在前、字母在后，如45HRC；35HRC～38HRC 2、HRC适用范围数值20～70；小于或大于这个范围均 为标注错误！如17HRC；75HRC；HRC=15～19等。
韧性——金属在断裂前吸收变形能量的能力。韧性的判断依据是通过冲击实验来测定，通常采用
摆锤式冲击试验机测定。
摆锤式一次冲击实验 GB229—94规定：将材料制成带有V型缺口标准冲击试样。
aK
响，比较复杂，所以冲击 值一般只作为选择材料的参考，不直接用于强度计算。
⒈ 电阻率ρ ；⒉ 电阻温度系数；⒊ 介电性 （四）磁学性能
第1章金属材料的性能与结构
1．晶体结构的基本知识
由于晶体原子排列呈周期性，因此， 可以从晶格中选取一个能够完全反应晶 格中原子排列特征的最小的几何单元， 来分析晶体中原子排列的规律性，这个 最小的几何单元称为晶胞 。
1．晶体结构的基本知识
晶格
晶胞
1．晶体结构的基本知识
Z c
α
β a
X a γ
b
Y
图1-9 晶胞的晶格常数和轴间夹角的表示法
（）
MPa
b
s
e
b
s
e
应变（%）
图1-2 单轴拉伸曲线示意图
2、金属的力学性能的指标一般有哪些？ 怎样获得这些指标？ 塑性是指金属材料在外力作用下，发生 永久变形而不破坏的能力。在工程中常用 塑性指标来判断金属材料的可成形性，常 用伸长率和断面收缩率来表征。 伸长率指试样在拉伸过程中，拉断标距长 度的延长值（见图1-1）与原始标距长度的 比值，即：
1.2.1 金属
在固态金属中，吸引力与排斥力的大 小以及它们的结合能量都随原子间距离 的变化而发生改变。这样就存在一个原 子间距，此时原子间相互排斥力与吸引 力相等，原子处于稳定平衡状态，该原 子间距即为平衡距离，这时原子之间的 结合能为最低，系统此时最稳定。
1.2.2 金属的晶体结构
1．晶体结构的基本知识 2. 常见金属的晶体结构 3. 晶面指数和晶向指数
第1章 金属材料的性能与结构
§1.1 金属材料的性能 §1.2金属的晶体结构
§1.3合金的相结构
1.1 金属材料的性能
金属材料是金属元素或以金属元素为 主构成的具有金属特性的材料的统称。 金属材料一般分为：黑色金属和有色 金属，黑色金属有钢、铸铁、铬、锰； 其他的金属，如铝、镁、铜、锌等及其 合金都为有色金属。 金属材料的性能包括：力学性能、物 理化学性能、工艺性能、经济性能等。
第一章2金属材料的性能特点
四、切削加工性能 用切削后的表面粗糙度 和刀具寿命来表示。
切削加工
金属材料具有适当的硬度(170 HBS～230 HBS) 和足够的脆性时切削性良好。 改变钢的化学成分(加少量铅、磷)和进行适当 的热处理(低碳钢正火，高碳钢球化退火)可提高钢 的切削加工性能。 铜有良好的切削加工性能。
五、热处理工艺性能 钢的热处理工艺性能主要考虑其淬透性, 即钢接受淬火的能力。 含Mn、Cr、Ni等合金元素的合金钢淬透 性比较好, 碳钢的淬透性较差。
断后伸长率
A
A
11.3
δ5 δ10
ψ
%
%
断面收缩率
Z
三、硬度 硬度：材料抵抗另一硬物体压入其内的能力。 即材料受压时抵抗局部塑性变形的能力。 1、布氏硬度 一定直径的硬质合金球（或钢球）在一定载 荷作用下压入试样表面。测量压痕直径, 计算硬 度值。 用钢球压头时硬度 用HBS表示 用硬质合金球时硬 度用HBW表示
布氏硬度计
布氏硬度计的使用
2、洛氏硬度 采用金刚石压头(或硬质合金球压头)， 加预载荷F0 ，压入深度h0 。再加主载荷F1 。 卸去主载荷F1，测量其残余压入深度h。 用h与h0之差△h来计算洛氏硬度值。 硬度直接从硬度计表盘上读得。 根据压头的种类和 总载荷的大小洛氏硬度常 用表示方式有: HRA、HRB、HRC
金属材料的强度与其化学成分和工艺有 密切关系。 纯金属的抗拉强度较低； 合金的抗拉强度较高。 纯铜抗拉强度： 60MPa 铜合金抗拉强度：600MPa～700MPa 纯铝抗拉强度： 40MPa 铝合金抗拉强度：400MPa～600MPa
退火状态的三种铁碳合金： 碳质量分数0.2%，抗拉强度为350MPa 碳质量分数0.4%，抗拉强度为500MPa 碳质量分数0.6%，抗拉强度为700MPa
金属材料的结构、组织与性能
1. 晶体和金属的特 性
原子在空间呈 规则排列的固体物 质称为“晶体”， 如图1-1a所示。晶 体具有固定的熔点。
图1-1 晶体中原子排列示意图
32
金属原子结合方式-----金属键
金属晶体中，金属原子失去最外层电子变成正离子，每一个正 离子按一定规则排列并在固定位置上作热振动，自由电子在各 正离子间自由运动，并为整个金属所共有，形成带负电的电子 云。正离子与自由电子的相互吸引，将所有的金属原子结合起 来，使金属处于稳定的晶体状态。金属原子的这种结合方式称 为“金属键”。
非晶体的原子则是无规律、无次序地堆积在一起的。
34
2. 晶格、晶胞和晶格常数
为了便于分析晶体中原子排列规律及几何形状，将每一个 原子假设成一个几何点，忽略其尺寸和重量，再用假想线把这 些点连接起来，得到一个表示金属内部原子排列规律的抽象的 空间格子，称为“晶格”，如图1-1b所示。
晶格中各种方位的原子面称为“晶面”，构成晶格的最基 本几何单元称为“晶胞”，如图1-1c所示。晶胞的大小以其各边 尺寸a、b、c表示，称为“晶格常数”，以(A埃 )为单位。 (1埃A =1×10-8 cm)
图1-7 立方晶系的一些晶向指数
36
（2）立方晶系的晶面指数 晶体中各种方位的原子面称为晶面。立方晶系的晶面指数 通常采用密勒指数法确定，即晶面指数是根据晶面与3个坐标 轴的截距来决定。晶面指数形式为(h k l)，按如下步骤确定：
1）建坐标；
2）求截距；
3）取倒数并化整，放圆括号
( )内，即得。
图1-11 晶界和亚晶界
44
（2）晶格缺陷
实际金属晶体中，由于结晶条件或加工等的影响，使原子的排列规则受 到破坏，这种不规则的区域称为晶格缺陷。根据其几何特点，可分为三类。
金属材料ppt课件
金属材料PPT课件
目录
CONTENTS
• 金属材料概述 • 金属材料的性能 • 金属材料的制备与加工 • 金属材料的腐蚀与防护 • 金属材料的应用 • 金属材料的发展趋势与展望
01 金属材料概述
金属材料的定义与分类
总结词
金属材料是指由金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的工程材料。根据成分和用途，金属材料可分为 多种类型。
要点二
详细描述
金属材料的发展可以追溯到古代的铜器时代，当时人们开 始使用铜制工具和武器。随着冶金技术的不断发展，钢铁 逐渐取代铜成为主要的金属材料。如今，随着科技的不断 进步，新型金属材料如钛合金、镍基合金等不断涌现，这 些材料具有更高的强度、耐腐蚀性和轻量化等特点，为工 程领域的发展提供了更多可能性。
装配和调试
通过喷涂、电镀、化学镀等工艺对金属表 面进行处理，以提高其耐腐蚀、美观和功 能性。
将加工好的金属零件组装成完整的机械或 设备，并进行调试和性能测试。
金属材料的热处理
退火
将金属材料加热至适当温度，保温一段 时间后缓慢冷却，以消除内应力和提高
塑性。
淬火
将金属材料加热至适当温度，保温一 段时间后快速冷却至室温，以获得高
硬度和耐磨性。
正火
将金属材料加热至适当温度，保温一 段时间后快速冷却，以提高其硬度和 强度。
回火
将淬火后的金属材料加热至适当温度 ，保温一段时间后缓慢冷却，以稳定 其组织和性能。
04 金属材料的腐蚀与防护
金属腐蚀的类型与机理
均匀腐蚀
金属表面均匀地发生腐蚀，导致 整体性能下降。
局部腐蚀
金属表面某些区域受ห้องสมุดไป่ตู้集中腐蚀 ，如点蚀、缝隙腐蚀等。
目录
CONTENTS
• 金属材料概述 • 金属材料的性能 • 金属材料的制备与加工 • 金属材料的腐蚀与防护 • 金属材料的应用 • 金属材料的发展趋势与展望
01 金属材料概述
金属材料的定义与分类
总结词
金属材料是指由金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的工程材料。根据成分和用途，金属材料可分为 多种类型。
要点二
详细描述
金属材料的发展可以追溯到古代的铜器时代，当时人们开 始使用铜制工具和武器。随着冶金技术的不断发展，钢铁 逐渐取代铜成为主要的金属材料。如今，随着科技的不断 进步，新型金属材料如钛合金、镍基合金等不断涌现，这 些材料具有更高的强度、耐腐蚀性和轻量化等特点，为工 程领域的发展提供了更多可能性。
装配和调试
通过喷涂、电镀、化学镀等工艺对金属表 面进行处理，以提高其耐腐蚀、美观和功 能性。
将加工好的金属零件组装成完整的机械或 设备，并进行调试和性能测试。
金属材料的热处理
退火
将金属材料加热至适当温度，保温一段 时间后缓慢冷却，以消除内应力和提高
塑性。
淬火
将金属材料加热至适当温度，保温一 段时间后快速冷却至室温，以获得高
硬度和耐磨性。
正火
将金属材料加热至适当温度，保温一 段时间后快速冷却，以提高其硬度和 强度。
回火
将淬火后的金属材料加热至适当温度 ，保温一段时间后缓慢冷却，以稳定 其组织和性能。
04 金属材料的腐蚀与防护
金属腐蚀的类型与机理
均匀腐蚀
金属表面均匀地发生腐蚀，导致 整体性能下降。
局部腐蚀
金属表面某些区域受ห้องสมุดไป่ตู้集中腐蚀 ，如点蚀、缝隙腐蚀等。
第一章 金属材料导论_【PPT课件】
• δ和ψ的数值越大，说明金属材料的塑 性越好；反之亦然。良好的塑性是金属材 料进行塑性加工的必要条件。
•
• 四、硬度
• • 金属材料抵抗外物压入其表面的能力。一般来说，硬
度高的材料，耐磨性能好，强度也高。因此，硬度是机械 零件设计要求的技术条件之一。
• • 生产中常用有布氏硬度（HB）和洛氏硬度（HR）等。
• ③当载荷继续增加超过S点后，变形量随载荷的增加而急 剧增加。当载荷增大到b时，变形集中在试样的某一部位 上，出现缩颈现象。由于承载面积减小，试样很快被拉断。
试样在拉断前所能承受的最大应力称为抗拉强度，用σb
表示，Βιβλιοθήκη • （二）截面收缩率• 截面收缩率是试样拉断后缩颈处横截 面积的最大缩减量与原始横截面积的百分 比。
• HRB 直径1.588mm淬火钢球测软金属，如铜合金、 退火钢件等，总载荷980.7KN；
• HRC 120°金刚石圆锥体测如淬火工件，总载荷 1471.1KN 。
• ▲洛氏硬度试验操作简便、迅速，可测定各种金属材 料的硬度。
• ▲ 洛氏硬度压痕小，适用于成品，但重复性差，需在 不同部位测多次。
• （一）布氏硬度测定方法：
•
用一定直径的淬火钢球或硬质合金球作压头，
在一定的静载荷下压入试件表面，保持压力至规
定的时间后卸载。根据所加载荷的大小和所得压
痕表面积来计算（或查表）得压痕表面上的平均
应力值。此平均应力值作为布氏硬度，并用HBS （淬火钢球压头）或HBW（硬质合金压头）表示。
• 由于布氏硬度测量时压痕面积较大，能反映
• 洛氏硬度计上有九种标尺，分别用符号（常用） HRA、HRB和HRC……等表示。不同洛氏硬度的 压头、负荷和适用范围如表1-1 （p9）所列。
•
• 四、硬度
• • 金属材料抵抗外物压入其表面的能力。一般来说，硬
度高的材料，耐磨性能好，强度也高。因此，硬度是机械 零件设计要求的技术条件之一。
• • 生产中常用有布氏硬度（HB）和洛氏硬度（HR）等。
• ③当载荷继续增加超过S点后，变形量随载荷的增加而急 剧增加。当载荷增大到b时，变形集中在试样的某一部位 上，出现缩颈现象。由于承载面积减小，试样很快被拉断。
试样在拉断前所能承受的最大应力称为抗拉强度，用σb
表示，Βιβλιοθήκη • （二）截面收缩率• 截面收缩率是试样拉断后缩颈处横截 面积的最大缩减量与原始横截面积的百分 比。
• HRB 直径1.588mm淬火钢球测软金属，如铜合金、 退火钢件等，总载荷980.7KN；
• HRC 120°金刚石圆锥体测如淬火工件，总载荷 1471.1KN 。
• ▲洛氏硬度试验操作简便、迅速，可测定各种金属材 料的硬度。
• ▲ 洛氏硬度压痕小，适用于成品，但重复性差，需在 不同部位测多次。
• （一）布氏硬度测定方法：
•
用一定直径的淬火钢球或硬质合金球作压头，
在一定的静载荷下压入试件表面，保持压力至规
定的时间后卸载。根据所加载荷的大小和所得压
痕表面积来计算（或查表）得压痕表面上的平均
应力值。此平均应力值作为布氏硬度，并用HBS （淬火钢球压头）或HBW（硬质合金压头）表示。
• 由于布氏硬度测量时压痕面积较大，能反映
• 洛氏硬度计上有九种标尺，分别用符号（常用） HRA、HRB和HRC……等表示。不同洛氏硬度的 压头、负荷和适用范围如表1-1 （p9）所列。
金属材料PPT
1nm=10-9 m
.
晶体结构示意图
7
工业技术学
第一章 金属材料
.
8
工业技术学
第一章 金属材料
14种布拉菲点阵的晶胞
.
9
工业技术学
金属晶格类型
第一章 金属材料
• 各种金属的晶体结构的主要区别就在于 晶格类型和晶格常数的不同。
• 最常见的金属晶格类型有以下三种：
体心立方晶格 面心立方晶格 密排六方晶格
.
20
工业技术学
第一章 金属材料
二、金属的结晶过程
• 金属自液态经冷却转变为固态的过程，是原子 从排列不规则的液态转变为排列规则的晶态的 过程，此过程称为金属的结晶。
• 研究金属结晶过程的基本规律，对改善金属材 料的组织和性能，都具有重要的意义。
• 在机械制造中，铸造生产和焊接生产都与结晶 过程有关，铸件和焊件的组织和性能，在很大 程度上取决于金属的结晶过程。控制结晶过程 已成为提高和改善金属性能的重要手段之一。
• 这类金属有相当大的强度和较好的塑性。
.
13
工业技术学
第一章 金属材料
.
14
工业技术学
晶胞内原子数
第一章 金属材料
• 体心立方结构的晶胞原子数可参照下图计 算。
• 体心立方晶胞除了晶胞的八个角上各有一 个原子外，在晶胞中心尚有一个原子。
• 因此体心立方晶胞的原子数为：
n8112 8
.
15
工业技术学
• 为了深入地研究金属的内部组织与性能之间的 关系，必须从本质上了解金属的晶体结构、结 晶过程和合金的构造。
.
3
工业技术学
第一章 金属材料
一、金属的晶体结构
.
晶体结构示意图
7
工业技术学
第一章 金属材料
.
8
工业技术学
第一章 金属材料
14种布拉菲点阵的晶胞
.
9
工业技术学
金属晶格类型
第一章 金属材料
• 各种金属的晶体结构的主要区别就在于 晶格类型和晶格常数的不同。
• 最常见的金属晶格类型有以下三种：
体心立方晶格 面心立方晶格 密排六方晶格
.
20
工业技术学
第一章 金属材料
二、金属的结晶过程
• 金属自液态经冷却转变为固态的过程，是原子 从排列不规则的液态转变为排列规则的晶态的 过程，此过程称为金属的结晶。
• 研究金属结晶过程的基本规律，对改善金属材 料的组织和性能，都具有重要的意义。
• 在机械制造中，铸造生产和焊接生产都与结晶 过程有关，铸件和焊件的组织和性能，在很大 程度上取决于金属的结晶过程。控制结晶过程 已成为提高和改善金属性能的重要手段之一。
• 这类金属有相当大的强度和较好的塑性。
.
13
工业技术学
第一章 金属材料
.
14
工业技术学
晶胞内原子数
第一章 金属材料
• 体心立方结构的晶胞原子数可参照下图计 算。
• 体心立方晶胞除了晶胞的八个角上各有一 个原子外，在晶胞中心尚有一个原子。
• 因此体心立方晶胞的原子数为：
n8112 8
.
15
工业技术学
• 为了深入地研究金属的内部组织与性能之间的 关系，必须从本质上了解金属的晶体结构、结 晶过程和合金的构造。
.
3
工业技术学
第一章 金属材料
一、金属的晶体结构
金属结构材料和性能教学课件
热膨胀行为
不同的金属具有不同的热膨胀行为。在高温下，一些金属可能发生相变，导致体积突然变化；而在冷却过程中，一些金属可能会发生收缩或硬化。了解不同金属的热膨胀行为对于材料加工和热处理工艺的制定具有重要意义。
热膨胀性
金属的导热系数是指单位时间内，单位面积的金属向周围介质传递热量的速率。导热系数的大小反映了金属的热传导能力，对金属的结构设计和热处理工艺的制定具有重要意义。
指金属材料在压力作用下，改变形状而不破裂的性能。
可锻性主要取决于金属材料的塑性和变形抗力。塑性越好，变形抗力越小，金属的可锻性就越好。可锻性良好的金属能够承受各种压力加工，如锻造、挤压、轧制等。
总结词
详细描述
可锻性
总结词
指金属材料在焊接过程中，能够形成优质焊接接头的难易程度。
详细描述
可焊性主要取决于金属的化学成分、物理性质和焊接工艺条件。可焊性良好的金属在适当的焊接条件下，能够形成连续、无缺陷的焊接接头，满足结构的连接要求。
轻质、高强度、耐腐蚀，广泛应用于航空、建筑等领域。
具有高度的耐腐蚀性和强度，广泛用于化工、食品加工等领域。
导电性好、耐腐蚀、美观，用于电气、建筑、装饰等领域。
建筑业
用于制造桥梁、高层建筑、工业厂房等。
制造业
用于制造机械零件、汽车零部件、船舶等。
航空航天
用于制造飞机、火箭、卫星等。
化工行业
用于制造压力容器、管道、阀门等。
硬度
金属材料抵抗局部变形或侵入的能力。常见的硬度测试方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。
强度与硬度
韧性
金属材料在受到冲击或振动时吸收能量的能力。良好的韧性可以提高金属结构的稳定性和安全性，防止因冲击而产生的脆性断裂。
不同的金属具有不同的热膨胀行为。在高温下，一些金属可能发生相变，导致体积突然变化；而在冷却过程中，一些金属可能会发生收缩或硬化。了解不同金属的热膨胀行为对于材料加工和热处理工艺的制定具有重要意义。
热膨胀性
金属的导热系数是指单位时间内，单位面积的金属向周围介质传递热量的速率。导热系数的大小反映了金属的热传导能力，对金属的结构设计和热处理工艺的制定具有重要意义。
指金属材料在压力作用下，改变形状而不破裂的性能。
可锻性主要取决于金属材料的塑性和变形抗力。塑性越好，变形抗力越小，金属的可锻性就越好。可锻性良好的金属能够承受各种压力加工，如锻造、挤压、轧制等。
总结词
详细描述
可锻性
总结词
指金属材料在焊接过程中，能够形成优质焊接接头的难易程度。
详细描述
可焊性主要取决于金属的化学成分、物理性质和焊接工艺条件。可焊性良好的金属在适当的焊接条件下，能够形成连续、无缺陷的焊接接头，满足结构的连接要求。
轻质、高强度、耐腐蚀，广泛应用于航空、建筑等领域。
具有高度的耐腐蚀性和强度，广泛用于化工、食品加工等领域。
导电性好、耐腐蚀、美观，用于电气、建筑、装饰等领域。
建筑业
用于制造桥梁、高层建筑、工业厂房等。
制造业
用于制造机械零件、汽车零部件、船舶等。
航空航天
用于制造飞机、火箭、卫星等。
化工行业
用于制造压力容器、管道、阀门等。
硬度
金属材料抵抗局部变形或侵入的能力。常见的硬度测试方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。
强度与硬度
韧性
金属材料在受到冲击或振动时吸收能量的能力。良好的韧性可以提高金属结构的稳定性和安全性，防止因冲击而产生的脆性断裂。
第一章材料的结构和性能 § 1 金属材料的结构和组织
相：合金中具有相同的化学成分、相同的结构、能够与其他部分区
分的部分。 1、固溶体
间隙固溶体 置换固溶体
有限置换固溶体 无限置换固溶体
固溶强化：通过溶入溶质原 子使溶剂原子的晶格发生畸 变，从而使金属材料的强度、 硬度升高的现象。
2、金属化合物
两个组元相互作用形成的新的相。
金属化合物的晶格与其组元的晶格完全不同，因此其性能也 不同与组元。
第一章 金属材料的主要性能 第二章 金属及合金的晶体结构 第三章 铁碳合金 第四章 金属的塑性变形和再结晶 第五章 钢的热处理 第六章 合金钢
第一章 材料的性能
§ 1 材料的力学性能
拉伸试验机
一、刚度 材料抵抗弹性变形的能力。
EPF
Pl 0
l l Fl
0
E;F l
4. 电磁搅拌
五、铸锭的结构
1、铸锭结构 细等轴晶区；柱状晶区；粗等轴晶区；
2、铸锭的缺陷
缩孔；缩松；气孔；
习题与思考题
1、什么是过冷度？为什么金属结晶时一定要有过冷度？ 2、过冷度与冷却速度有什么关系？它对金属结晶后的晶粒大小有什 么影响？ 3、液体金属进行变质处理时，变质剂的作用是什么？ 4、晶粒大小对金属机械性能的影响是什么？简述晶粒细化的途径。 比较下列情况晶粒的粗细：
§2 材料的物理和化学性能
一、物理性能
比重、熔点、热膨胀性、导电性、导热性、磁性等。
二、化学性能
耐腐蚀性、抗氧化性等。
比强度 : 材料的强度值与密度值之比。
名称 密度
强度
比强度
(g / cm3) ( Mpa )
纯铝 2.7 纯铁 7.87 纯钛 4.5
80～100 180～280 405～500
材料的结构与性能(共64张PPT)
是金属，也可是金属与非金
属。
组成合金的元素相互作用可 形成不同的相。
Al-Cu两相合金
单相
合金
两相 合金
⑴ 固溶体
固溶体。习惯以、、表示。
溶剂
溶质
固溶体是合金的重要组成相，实际合 金多是单相固溶体合金或以固溶体 为基的合金。
按溶质原子所处位置分为置换固溶体 和间隙固溶体。
Cu-Ni置换固溶体 Fe-C间隙固溶体
2)确定晶面指数的步骤如下：
由结点形成的空间点的阵列称空间点阵
〔1〕设晶格中某一原子为原点，通过该点平行于晶 但与化合物相比，其硬度要低得多，而塑性和韧性那么要高得多。
分为刃型位错和螺型位错。
胞的三棱边作OX、OY、OZ三个坐标轴，以晶格常 溶质原子在固溶体中的极限浓度。
⑸ 原子半径：晶胞中原子密度最大方向上相邻原子间距的一半。
② 线缺陷—晶体中的位错
位错：晶格中一局部晶体相对于 另一局部晶体发生局部滑移，滑 移面上滑移区与未
位错。分为刃型位错和螺型位错。
刃型位错
螺型位错
刃型位错和螺型位错
刃位错的形成
刃型位错：当一个完整晶体某晶面以上的某处多出半个 原子面，该晶面象刀刃一样切入晶体，这个多余原子面 的边缘就是刃型位错。
空位
间隙原子 置换原子
a. 空位： b. 间隙原子：
可以是基 体金属原子，也可以是 外来原子。
体心立方的四面体和八面体间隙
c. 置换原子：
点缺陷破坏了原子的平衡状态，
使晶格发生扭曲，称晶 格畸变。从而使强度、硬度提高，塑性、韧性下降。
空位
间隙原子
大置换原子
小置换原子
空位和间隙原子引起的晶格畸变
《金属结构材料》课件
锻造方法
自由锻、模锻、胎膜锻等。
焊接与热处理工艺
焊接
01
通过熔融焊料将两块金属连接在一起，常用的焊接方法有电弧
焊、激光焊等。
热处理
02
通过加热、保温和冷却等工艺处理，改变金属材料的内部组织
结构，以达到所需的性能要求。
热处理种类
03
退火、正火、淬火、回火等。
04
金属结构材料的应用案例
桥梁工程中的金属结构材料
金属增材制造
利用金属增材制造技术，实现复杂结构零件的高 效、精密制造。
金属材料在机器人领域的应用
研发具有高强度、轻量化的金属材料，用于机器 人关节、传动系统等领域，提高机器人的运动性 能和负载能力。
金属材料在智能检测领域的应用
利用金属材料的导电、导热等特性，开发智能检 测设备，实现快速、准确的检测和监控。
塑性
金属结构材料在外力作用下产生不可逆变 形的能力。常见的塑性指标有延伸率和断 面收缩率。
物理性能
01
总结词
金属结构材料的物理性能是指其 在物理因素作用下的表现，包括 密度、热膨胀系数、热导率等。
03
热膨胀系数
金属结构材料在温度升高时膨胀 的程度，对材料的尺寸稳定性有
影响。
02
密度
金属结构材料的单位体积的质量 ，反映了材料的轻重程度。
机械制造业中的金属结构材料
总结词
高强度、耐磨、耐高温
详细描述
在机械制造业中，金属结构材料的高强度、耐磨、耐高温等特性使其成为关键的零部件 材料。例如，钢铁材料因其强度高、耐磨性好，常用于制造各种齿轮、轴承等关键零部
件；而钛合金则因其耐高温、耐腐蚀的特性，被广泛应用于航空航天和化工领域。
自由锻、模锻、胎膜锻等。
焊接与热处理工艺
焊接
01
通过熔融焊料将两块金属连接在一起，常用的焊接方法有电弧
焊、激光焊等。
热处理
02
通过加热、保温和冷却等工艺处理，改变金属材料的内部组织
结构，以达到所需的性能要求。
热处理种类
03
退火、正火、淬火、回火等。
04
金属结构材料的应用案例
桥梁工程中的金属结构材料
金属增材制造
利用金属增材制造技术，实现复杂结构零件的高 效、精密制造。
金属材料在机器人领域的应用
研发具有高强度、轻量化的金属材料，用于机器 人关节、传动系统等领域，提高机器人的运动性 能和负载能力。
金属材料在智能检测领域的应用
利用金属材料的导电、导热等特性，开发智能检 测设备，实现快速、准确的检测和监控。
塑性
金属结构材料在外力作用下产生不可逆变 形的能力。常见的塑性指标有延伸率和断 面收缩率。
物理性能
01
总结词
金属结构材料的物理性能是指其 在物理因素作用下的表现，包括 密度、热膨胀系数、热导率等。
03
热膨胀系数
金属结构材料在温度升高时膨胀 的程度，对材料的尺寸稳定性有
影响。
02
密度
金属结构材料的单位体积的质量 ，反映了材料的轻重程度。
机械制造业中的金属结构材料
总结词
高强度、耐磨、耐高温
详细描述
在机械制造业中，金属结构材料的高强度、耐磨、耐高温等特性使其成为关键的零部件 材料。例如，钢铁材料因其强度高、耐磨性好，常用于制造各种齿轮、轴承等关键零部
件；而钛合金则因其耐高温、耐腐蚀的特性，被广泛应用于航空航天和化工领域。
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化学热处理
奥氏体化：金属材料（钢材）加热其相转变临界温 度以上时，将获得奥氏体组织。
热处理的“四把火”
分类
退火
定义
将金属缓慢加热到一定温度，保持 足够时间，然后以适宜速度冷却。
目的
降低硬度，改善切削加工性； 消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与 裂纹倾向； 细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。
正火
将工件加热至Ac3或Acm以上 使晶粒细化和碳化物分布均匀化，去除 40~60℃，保温一段时间后，从炉中 材料的内应力，降低材料的硬度。 取出在空气中或喷水、喷雾或吹风 冷却的金属热处理工艺。 将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变， 或Ac1（过共析钢）以上某一温度， 得到马氏体或贝氏体组织，然后配合以 保温一段时间，使之全部或部分奥 不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、 氏体1化，然后以大于临界冷却速度 硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等 的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等 温）进行马氏体（或贝氏体）转变 的热处理工艺。 将淬火后的钢，在AC1以下加热、保 用以减低或消除淬火钢件中的内应力， 温后冷却下来的热处理工艺 或降低其硬度和强度，以提高其延性或 韧性。
碳与铁形成的一种 化合物Fe3C，一般 含碳6.67％，是一 种具有极高硬度的 脆性化合物，塑性， 韧性几乎为零。 渗碳体也是共析珠 光体的组成之一。
珠光体（P）
奥氏体冷却时，在727℃ 发生共析转变的产物， 碳质量分数平均为 Wc=0.77％。 显微组织为由铁素体片 与渗碳体片交替排列 的片状组织。 珠光体的片间距离取决 于奥氏体分解时的过 冷度，过冷度越大， 所形成的珠光体片间 距离越小。
淬火
回火
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 超耐热合金
• 超耐热合金的定义 • 超耐热合金的分类 • 提高超耐热合金性能
定义：在700-1200℃高温下仍能长时间保所需力学性能， 具抗氧化，抗腐蚀能力，且能满意工作的金属材料。 分类:铁基，镍基，钴基 超耐热合金典型组织是奥氏体基体，在基体上弥散着 碳化物，金属化合物等强化相，增强合金的抗氧化性和抗 腐蚀能力的作用。 提高性能的途径： 在钢中加入对氧的亲和力比铁强的Cr，Si，Al等，可以优 先形成稳定，致密的Cr2O3，Al2O3或SiO2等氧化物保护膜。 采用定向凝固和粉末冶金来提高合金的高温强度。
马氏体（M）
晶体结构为体心四方结构。 碳在α -Fe中的过饱和固溶 体。 中高碳钢中加速冷却通常 能获得这种组织。 具有较高强度和硬度。
铁素体（F）
碳溶解在α -Fe立方晶体 中的间隙固溶体,具有 体心立方晶格。 力学性能：塑性，韧性 好，而强度，硬度低。 铁素体还是珠光体组织 的基体。
渗碳体（C）
金属化合物
合金中溶质含量超过溶剂的溶解度时将出现新相， 这个新相可能是一种晶格类型和性能完全不同于 任意合金组元的化合物，它是由合金组元发生相 互作用而形成的一种具有金属特性的物质。
合金的相结构特征
类别
固溶体
分类
置换固溶体，间 隙固溶体
在合金中的位置及作用
基体相，提高塑性及韧性
力学性能特点
塑，韧性好，强度 比纯组元高
金属材料热处理
根据加热，保温和冷却工艺方法的不同，热处理 工艺大致分为整体热处理，表面热处理，化学热 处理。
分类 整体热处理 特点 对工件整体进行穿透加热 常用方法 退火，正火，淬火+回火，调 质等
表面热处理
仅对工件的表面进行的热处理 表面淬火和回火（感应加热淬 火），气相沉积等 工艺 改变工件表层的化学成分，组 渗碳，渗氮，碳氮共渗，氮碳 共渗，渗金属，多元共渗等 织和性能
金属材料
金属的概况
黑色金属（铁，铬，锰金属及其合金） 金属 轻有色金属 有色金属 重有色金属 贵金属 稀有金属 放射性金属
金属材料结构与性能
金属晶体结构 合金基本结构与性能 铁系合金的组织结构 金属材料热处理
金属晶体结构
晶型结构 体心立方 面心立方 密排六方
具体金属有：
α-Fe，Li，
Na，K，Rb，
Cs，Ca，Sr，
Ba，V等
体心立方
面心立方
代表金属有：γ-Fe， Sr，Cu，Ag，Al等
密排六方
单晶材料（各向异性）：晶格位向（或方位）一致的 晶体，而所谓的位向（方位）一致，是指晶体中的原 子（或离子，或分子）按一定几何形状做周期性排列 的规律没有破坏。
多晶材料（各向同性）：整块金属材料包含着许多小 晶体，每个小晶体内的晶格位向是一致的，而各小晶 体之间彼此方位不同。
金属化合物 正常价化合物， 电子化合物，间 隙化合物
强化相，提高强度，硬度及耐磨 熔点高[键能决 定？]，硬度高，脆 性 性大
铁系合金的组织结构
奥氏体（A）
碳溶解在r-Fe中的间隙固 溶体，它仍保持r-Fe的 面心立方晶格，晶界比 较直，呈规则多边形。 其溶碳能力较大，在 727℃时溶碳为wc=0.77 ％，1148℃时可溶碳 2.11％ 在大于727℃高温下才能 稳定存在。 奥氏体塑性好，是绝大多 数钢种在高温下进行压 力加工时所要求的组织
不稳定，易氧化造成性能 性质稳定，力学性能出色，
固溶体
间隙固溶体常见于原子 半径较小的元素 （B,C,N,H原子）参与 形成的合金。 置换固溶体：溶剂晶格 中的某些晶格点位置 被溶质原子取代
固溶强化
由于溶质原子的溶入，使固溶体的晶格发生畸变， 位错的移动受到了阻碍。结果使金属材料的变 形抗力增大，强度，硬度升高。 固溶强化是金属材料强化的重要途径之一。
金相组织
在显微镜下所观察到的金属材料各种类晶粒 的显微形态，即晶粒的形状，大小，数量和分 布等情况。 金属材料的组织决定了金属材料的性能。 金属的晶粒越细，金属材料在室温时的强度， 硬度就越高，塑性和韧性也越好。
合金的基本结构与性能
纯金属
局限，不能满足各种使用 要求 相由纯组元组成
合金
应用广泛 相特征分为固溶体和金属 间化合物等