金属材料学(全套课件)
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先进制备工艺：如金属半固态加工技术，铝镁合金技术成
熟，已应用。
精选课件
13
现有钢的技术界限和钢强韧化努力的方向
Байду номын сангаас
精选课件
14
材料的发展使汽车和飞机等性能发生了突变
水陆两用汽车 轻型吊轨磁悬浮列车
精选课件
15
美国飞行汽车将于2009年上市销售
MX-400空中汽车 美国莫勒潜心研究.被誉为“汽车演
变的里程碑”。飞机外形像一辆新颖别致的小汽车。空中飞
新科学仪器不断发明：
电子探针，场离子发射显微镜和场电子发射显微镜、扫 描透射电镜（STEM）、扫描隧道显微镜（STM）、原子 力显微镜（AFM）等 .
精选课件
11
0.2 现代金属材料
先进结构材料的研究与开发是永恒的主题。
开发高性能结构材料：高比强度、耐高温、耐腐蚀、耐磨 损→降低机械重量、提高性能、延长使用寿命的关键。 复合材料→结构材料，广泛应用，如铝基复合材料。开 发各种系列用途的低温奥氏体钢。
材料工程系
精选课件
1
一、课程特点和要求
课程特点：综合性 、应用性、经验性。 金属材料学核心课程是专业知识教学中最后一门课程
精选课件
2
课程要求：掌握合金化理论的基本知识，了解材料成分设计 的基本依据，熟悉生产中常用的材料及其热处理工艺、 组织、性能之间的关系，根据零件技术要求，能正确地 选择材料和制订工艺。
0.1 金属材料发展简史
1、第一阶段——原始钢铁生产 公元前4300年：自然的金、铜及锻打等工艺 公元前2800年：铁的熔炼 公元前2000年：青铜器兴盛，编钟与武器（商、
周、春秋战国） 东汉时：反复锻打钢→最原始形变热处理工艺。 淬火技术:“浴以五牲之溺，淬以五牲之脂” →现代的水淬、油淬。
精选课件
构理论。
1864年：Sorby制备第一张金相照片，9倍，但意义重大。
1827年：Karsten从钢中分离出了Fe3C，1888年Abel证明了 这是Fe3C。
1861年：俄契尔诺夫提出了钢的临界转变温度的概念。
19世纪末：马氏体研究已成为时髦，Gibbs得到了相律，
Robert-Austen发现了奥氏体固溶特性，Roozeboom建
改造传统结构材料：重要途径是组织更细更均匀，材料更 纯洁 →关键是工艺。“新一代钢铁材料” 强度相当于 现有钢铁材料两倍。
美“9.11”事件，暴露建筑用钢结构抗高温软化能力差 → 开发高强热轧耐火耐候钢。
精选课件
12
开发其他高性能钢： 利用各种新工艺新方法制造出韧性
和耐磨性都很好的新型工具钢。经济合金化是高速钢的 一个发展方向，工具材料的各种表面处理技术开发，在 新型工具材料的开发上具有重要的意义。
遭到袭击， 毁于一旦。但它作为 一个大量使用铝合金贴面的的雄伟建筑将
永远载入史册。
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18
泰坦尼克号快速沉没的原因
小问题引大灾难.泰坦尼克号撞上冰山后快速沉没,经查明是 因为含有9%矿渣的48根铆钉使泰坦尼克号钢板散架.
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19
0.3 金属材料的可持续发展与趋势
2004年提出了 “循环型社会的材料产业——材料产业
行依仗的是它有可转动的发动机及专门提供升力的风扇。
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16
自从1903年12月17日美国莱特兄弟把第一双人类翅膀送上天空后，
各种飞机不断地在快速发展，对制造飞机各类零部件的材料要求也越来
越高。主要是比强度高、重量轻、耐高温、耐疲劳等性能。
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17
世界贸易大厦基本上是用铝合金贴面的.在 “9.11”事件中，该双子大楼
的可持续发展”。
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10
4、第四阶段——微观理论的深入研究 微观理论的深入研究：
原子扩散及其本质的研究；钢TTT曲线测定； 贝氏体、马氏体转变理论形成了比较完整的理论。
位错理论建立：
电子显微镜的发明 →看到了钢中第二相沉淀析出，位错 滑移，发现了不全位错、层错、位错墙、亚结构、Cottrell 气团等现象 → 位错理论。
作演出，众声齐发，交响叠鸣。无愧为古代音乐之绝响。
精选课件
7
2、第二阶段——金属材料学科的基础
奠定金属材料学科基础：金属学、金相学、相变和合金钢等。
1803年：道尔顿提出原子学说，阿伏加德罗提出分子论。
1830年：Hessel提出32种晶体类型，普及晶体指数。
1891年：俄、德、英等国科学家分别独立地创立了点阵结
二、课程要点及思路
主线：材料成分-工艺-组织-性能-应用之间的有机关系 核心：合金化原理 “思想”：作用的辨证与矛盾的转化。
三、教学安排
教学：详略，有的内容自学； 实践：课堂讨论，小论文，综合性实验，思考题； 考试：考试+平时+课堂讨论与实验
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3
图 材料学主线示意图
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4
绪论
—— 金属材料的过去、现在和将来
5
上图：吴王夫差矛和越王勾践剑 右上：商周时期的青铜敦和尊
盘- 国家一级文物 右下：商代青铜纵目人面像
精选课件
6
擂鼓礅二号墓编钟复制件
1981年湖北擂鼓墩二号墓出土战国编钟一套，音律准确，音色
优美。其件数和规模仅次于曾侯乙编钟，总音域达5个8度以上，可
自己转调，奏出五声、六声、七声音阶构成的各种乐曲。须五人合
新合金钢发明：
1820年，铁-铬合金； 1857年，钨钢；1898年,含钨高速钢雏形 1871年，锰钢和硅钢。
开始了合金钢的新纪元
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9
3、第三阶段——微观组织理论大发展 合金相图，X射线发明及应用，位错理论的建立。
1912年：发现X射线，证实α（δ）-Fe是bcc，γ-Fe是 fcc；固溶体规律。
1931年：发现合金元素的扩大和缩小γ区作用. 1934年：俄国Polanyi、匈牙利Orowan和英国Taylor各自
独立地提出了位错理论，解释钢的塑性变形；马氏 体转变的晶体学。 1938年：发明了电子显微镜。 1910年：发明A不锈钢，1912年发明了F不锈钢等。 1990年：发明了布氏硬度计，Griffith提出了应力集中会导 致产生微裂纹。
立了Fe-Fe3C系的平衡图。
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8
钢的组织命名：
Austenite→英金属学家Austen； Bainite→美科学家Bain；
Sorbite→英科学家Sorby； Martensite→德科学家Marten； Troostite→法化学家Troost； Ledeburite→德学者Ledebur
熟，已应用。
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13
现有钢的技术界限和钢强韧化努力的方向
Байду номын сангаас
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材料的发展使汽车和飞机等性能发生了突变
水陆两用汽车 轻型吊轨磁悬浮列车
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15
美国飞行汽车将于2009年上市销售
MX-400空中汽车 美国莫勒潜心研究.被誉为“汽车演
变的里程碑”。飞机外形像一辆新颖别致的小汽车。空中飞
新科学仪器不断发明：
电子探针，场离子发射显微镜和场电子发射显微镜、扫 描透射电镜（STEM）、扫描隧道显微镜（STM）、原子 力显微镜（AFM）等 .
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11
0.2 现代金属材料
先进结构材料的研究与开发是永恒的主题。
开发高性能结构材料：高比强度、耐高温、耐腐蚀、耐磨 损→降低机械重量、提高性能、延长使用寿命的关键。 复合材料→结构材料，广泛应用，如铝基复合材料。开 发各种系列用途的低温奥氏体钢。
材料工程系
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1
一、课程特点和要求
课程特点：综合性 、应用性、经验性。 金属材料学核心课程是专业知识教学中最后一门课程
精选课件
2
课程要求：掌握合金化理论的基本知识，了解材料成分设计 的基本依据，熟悉生产中常用的材料及其热处理工艺、 组织、性能之间的关系，根据零件技术要求，能正确地 选择材料和制订工艺。
0.1 金属材料发展简史
1、第一阶段——原始钢铁生产 公元前4300年：自然的金、铜及锻打等工艺 公元前2800年：铁的熔炼 公元前2000年：青铜器兴盛，编钟与武器（商、
周、春秋战国） 东汉时：反复锻打钢→最原始形变热处理工艺。 淬火技术:“浴以五牲之溺，淬以五牲之脂” →现代的水淬、油淬。
精选课件
构理论。
1864年：Sorby制备第一张金相照片，9倍，但意义重大。
1827年：Karsten从钢中分离出了Fe3C，1888年Abel证明了 这是Fe3C。
1861年：俄契尔诺夫提出了钢的临界转变温度的概念。
19世纪末：马氏体研究已成为时髦，Gibbs得到了相律，
Robert-Austen发现了奥氏体固溶特性，Roozeboom建
改造传统结构材料：重要途径是组织更细更均匀，材料更 纯洁 →关键是工艺。“新一代钢铁材料” 强度相当于 现有钢铁材料两倍。
美“9.11”事件，暴露建筑用钢结构抗高温软化能力差 → 开发高强热轧耐火耐候钢。
精选课件
12
开发其他高性能钢： 利用各种新工艺新方法制造出韧性
和耐磨性都很好的新型工具钢。经济合金化是高速钢的 一个发展方向，工具材料的各种表面处理技术开发，在 新型工具材料的开发上具有重要的意义。
遭到袭击， 毁于一旦。但它作为 一个大量使用铝合金贴面的的雄伟建筑将
永远载入史册。
精选课件
18
泰坦尼克号快速沉没的原因
小问题引大灾难.泰坦尼克号撞上冰山后快速沉没,经查明是 因为含有9%矿渣的48根铆钉使泰坦尼克号钢板散架.
精选课件
19
0.3 金属材料的可持续发展与趋势
2004年提出了 “循环型社会的材料产业——材料产业
行依仗的是它有可转动的发动机及专门提供升力的风扇。
精选课件
16
自从1903年12月17日美国莱特兄弟把第一双人类翅膀送上天空后，
各种飞机不断地在快速发展，对制造飞机各类零部件的材料要求也越来
越高。主要是比强度高、重量轻、耐高温、耐疲劳等性能。
精选课件
17
世界贸易大厦基本上是用铝合金贴面的.在 “9.11”事件中，该双子大楼
的可持续发展”。
精选课件
10
4、第四阶段——微观理论的深入研究 微观理论的深入研究：
原子扩散及其本质的研究；钢TTT曲线测定； 贝氏体、马氏体转变理论形成了比较完整的理论。
位错理论建立：
电子显微镜的发明 →看到了钢中第二相沉淀析出，位错 滑移，发现了不全位错、层错、位错墙、亚结构、Cottrell 气团等现象 → 位错理论。
作演出，众声齐发，交响叠鸣。无愧为古代音乐之绝响。
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7
2、第二阶段——金属材料学科的基础
奠定金属材料学科基础：金属学、金相学、相变和合金钢等。
1803年：道尔顿提出原子学说，阿伏加德罗提出分子论。
1830年：Hessel提出32种晶体类型，普及晶体指数。
1891年：俄、德、英等国科学家分别独立地创立了点阵结
二、课程要点及思路
主线：材料成分-工艺-组织-性能-应用之间的有机关系 核心：合金化原理 “思想”：作用的辨证与矛盾的转化。
三、教学安排
教学：详略，有的内容自学； 实践：课堂讨论，小论文，综合性实验，思考题； 考试：考试+平时+课堂讨论与实验
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3
图 材料学主线示意图
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4
绪论
—— 金属材料的过去、现在和将来
5
上图：吴王夫差矛和越王勾践剑 右上：商周时期的青铜敦和尊
盘- 国家一级文物 右下：商代青铜纵目人面像
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6
擂鼓礅二号墓编钟复制件
1981年湖北擂鼓墩二号墓出土战国编钟一套，音律准确，音色
优美。其件数和规模仅次于曾侯乙编钟，总音域达5个8度以上，可
自己转调，奏出五声、六声、七声音阶构成的各种乐曲。须五人合
新合金钢发明：
1820年，铁-铬合金； 1857年，钨钢；1898年,含钨高速钢雏形 1871年，锰钢和硅钢。
开始了合金钢的新纪元
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9
3、第三阶段——微观组织理论大发展 合金相图，X射线发明及应用，位错理论的建立。
1912年：发现X射线，证实α（δ）-Fe是bcc，γ-Fe是 fcc；固溶体规律。
1931年：发现合金元素的扩大和缩小γ区作用. 1934年：俄国Polanyi、匈牙利Orowan和英国Taylor各自
独立地提出了位错理论，解释钢的塑性变形；马氏 体转变的晶体学。 1938年：发明了电子显微镜。 1910年：发明A不锈钢，1912年发明了F不锈钢等。 1990年：发明了布氏硬度计，Griffith提出了应力集中会导 致产生微裂纹。
立了Fe-Fe3C系的平衡图。
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钢的组织命名：
Austenite→英金属学家Austen； Bainite→美科学家Bain；
Sorbite→英科学家Sorby； Martensite→德科学家Marten； Troostite→法化学家Troost； Ledeburite→德学者Ledebur