第一章绪论金材资料
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金材专题知识讲座
一、强度
1、 强度旳概念
1）定义：金属在静载荷作用下抵抗塑性变形或断裂 旳能力。其大小用应力表达。 2）应用：强度是机械零件（或工程构件）在设计、 加工、使用过程中旳主要性能指标，尤其是选材和 设计旳主要根据。
抗拉强度——拉伸试验测定 抗压强度 抗剪强度 抗扭强度 抗弯强度
2．拉伸试样
例：45HRC表达用C标尺测定旳洛氏硬度值为45。
常用旳三种洛氏硬度标尺旳试验条件和合用范围
四、冲击韧性
冲击韧性——金属材料抵抗冲击载荷作用而不 破坏旳能力。材料旳冲击韧性用一次摆锤冲击弯曲 试验来测定。
冲击试样
冲击试验
试样从一定高度被击断后，缺口处单位横 截面面积上吸收旳功，即表达冲击韧度值。
k
Ak So
§2－3 金属旳工艺性能
金属材料旳一般加工过程
铸件
机加工
冶炼→铸造
热锻
机加工
铸锭
热轧→
板料、棒材、 型材、管材
焊接 机加工
零 件
冷轧、冷拔、冷冲
金属材料旳工艺性能——金属材料对不同加工工艺措施旳 适应能力。它涉及铸造性能、铸造性能、切削加工性能和 焊接性能、热处理性能等。
一、铸造性能 二、锻压性能 三、焊接性能 四、切削加工性能及热处理性能
表面加工硬化——切削塑性金属材料时，工件在加工表面 层旳硬度明显提升而塑性下降旳现象。
2．热处理性能
淬透性 淬硬性 过热敏感性 变形开裂倾向 回火脆性倾向 氧化脱碳倾向
§2－4 力学性能试验
试验1
拉伸试验
液压式万能试验机 拉伸试验
试验2 硬度测试
布氏硬度测试环节
洛氏硬度测试环节
2F
S
πD(D D2 d 2 )
第一章金属材料的基础知识PPT课件
32
3.按冶炼方法分类： 按炉别分：
转炉钢 转炉为梨形容器，因装料和出钢时需倾转炉体而得名。
电炉钢 电炉钢 主要是各种炼各种优质合金钢，它利用电极与炉
料之间的电弧产生的热量完成熔炼的过程。 4. 按脱氧程度和浇注制度分：
沸腾钢 脱氧不完全的钢，因为这种钢液在钢锭模中冷凝时残
存的氧与碳发生反应。
FeO + C → Fe +CO CO气体使钢沸腾。 镇静钢 脱氧完全，基本上没有上述反应，钢液平静。 半镇静钢
只有一种金属元素的物质叫纯金属 由两种或两种以上的金属元素（或
金属与非金属元素）熔合在一起形 成的具有金属特性的物质叫合金。
7
金属材料就是指金属及合金。
当各个金属原子相互在一起形成固体
时，各金属原子与其价电子脱离变成
正离子，按照一定的几何形式排列，
并在其占据的位置上作高频率的振动,
价电子呈自由电子的形式在各离子间
27
炼钢炉中加入石灰是为了除去对钢的性质很 有害的S、P等杂质。 P2O5 +3CaO =Ca3(PO4)2 SiO2 + CaO = Ca SiO3 SO2 + CaO +O2 =Ca SO4 MnO + SiO2 =Mn SiO3
氧化后生成的CO气体很容易除去，其他氧化 物在熔剂的作用下变成熔渣除去。所有的 氧化反应都是强放热反应，能保持高温而 无须另外加热。
22
用纯氧代替空气可以克服由于空气 里的氮气的影响而使钢质变脆，以及 氮气排出时带走热量的缺点。在除去 大部分硫、磷后，当钢水的成分和温 度都达到要求时，即停止吹炼，提升 喷枪，准备出钢。出钢时使炉体倾斜， 钢水从出钢口注入钢水包里，同时加 入脱氧剂进行脱氧和调节成分。钢水 合格后，可以浇成钢的铸件或钢锭， 钢锭可以再轧制成各种钢材。
3.按冶炼方法分类： 按炉别分：
转炉钢 转炉为梨形容器，因装料和出钢时需倾转炉体而得名。
电炉钢 电炉钢 主要是各种炼各种优质合金钢，它利用电极与炉
料之间的电弧产生的热量完成熔炼的过程。 4. 按脱氧程度和浇注制度分：
沸腾钢 脱氧不完全的钢，因为这种钢液在钢锭模中冷凝时残
存的氧与碳发生反应。
FeO + C → Fe +CO CO气体使钢沸腾。 镇静钢 脱氧完全，基本上没有上述反应，钢液平静。 半镇静钢
只有一种金属元素的物质叫纯金属 由两种或两种以上的金属元素（或
金属与非金属元素）熔合在一起形 成的具有金属特性的物质叫合金。
7
金属材料就是指金属及合金。
当各个金属原子相互在一起形成固体
时，各金属原子与其价电子脱离变成
正离子，按照一定的几何形式排列，
并在其占据的位置上作高频率的振动,
价电子呈自由电子的形式在各离子间
27
炼钢炉中加入石灰是为了除去对钢的性质很 有害的S、P等杂质。 P2O5 +3CaO =Ca3(PO4)2 SiO2 + CaO = Ca SiO3 SO2 + CaO +O2 =Ca SO4 MnO + SiO2 =Mn SiO3
氧化后生成的CO气体很容易除去，其他氧化 物在熔剂的作用下变成熔渣除去。所有的 氧化反应都是强放热反应，能保持高温而 无须另外加热。
22
用纯氧代替空气可以克服由于空气 里的氮气的影响而使钢质变脆，以及 氮气排出时带走热量的缺点。在除去 大部分硫、磷后，当钢水的成分和温 度都达到要求时，即停止吹炼，提升 喷枪，准备出钢。出钢时使炉体倾斜， 钢水从出钢口注入钢水包里，同时加 入脱氧剂进行脱氧和调节成分。钢水 合格后，可以浇成钢的铸件或钢锭， 钢锭可以再轧制成各种钢材。
课题1金属材讲义料PPT
❖ 6、地壳中含量最多的金属元素的氧化物的 化学式为（ ）。
❖ A：Fe2O3 B：Fe3O4 C：MgO D： Al2O3
❖ 7、下列各项比较中，错误的是（ ）。
❖ A、含铁量：生铁﹤钢
❖ B、地壳中金属元素的含量：Al > Fe C、 硬度：生铁> 纯铁
谢谢观看
不同金属也有本身的特性
❖ 大多数金属都是银白色的，但铜却 呈 紫红色 ，金呈 金黄色 。
❖ 在常温下，大多数金属是固体，但汞是 液体 。 ❖ 不同金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬
度等物理性质差别也较大。
一些金属的物理性质
物理性质
物理性质比较
导电性(以银的导电
银 铜 金铝 锌 铁 铅
性为100作标准) (优)100 99 74 61 27 17 7.9 (良)
2、白炽灯泡中的灯丝是由（ ）制成的。A：铁 B：银 C： 锡 D：钨
3、下列物质不属于合金的是（ ）。
A：不锈钢 B：生铁 C：铁锈 D：球墨铸铁
4、铝能制成铝箔是因为铝具有良好的（ ）。
A：导电性 B：延展性 C：导热性 D：抗腐蚀性
5、炒菜用的铁铲，一般要装上木柄，是因为铁贴有 性， 而电工用的钳子必须装上橡胶柄是因为铁有 性，理发 店工人用 的方法可以方便的收集散落在地上的铁发夹。
铝合金外壳水壶
不锈钢炊具
科技博览
钛合金与人造骨
钛合金用于航空工业， 造船工业，化工工业 中，发动机，轮船外 壳，反应器，电讯气 材。
钛的耐腐蚀能力非常强，特别是对海水的抗腐蚀能力， 可以与白金相媲美。曾经有人把金属钛放在海水中浸泡 了四年半，取出来以后观察，几乎没有被腐蚀，仍然保 持原有金属光泽，所以，钛 是制造舰艇的良好材料。钛合金与人体有很好的相容性， 可用来制造人造骨等
金属材料学第一章和绪论
合金钢的分类
按合金元素的总含量的多少分为： 高合金钢（合金元素含量>10%）， 中合金钢（合金元素含量在5~10%）； 低合金钢（合金元素含量<5%）
绪论与第一章
材料学—西安理工大学材料学院
§1.2 合金元素的分类及对铁基 二元相图的影响（作用）
一、合金元素的分类：
铁族金属：Co、Ni、Mn 难熔金属：熔点比Fe高的金属W、Mo、 Nb、V、Cr
2、材料的定义与分类 3、材料学的研究内容与特点 4、研究的机遇与挑战 5、课程的主要内容、特点与目标
绪论与第一章
材料学—西安理工大学材料学院
1、材料与人类文明以及材料在现在工业部门 的重要性及意义
当代社会文明与国民经济的3大支柱：材料、能源与信息
材料可以实现能源的转换、存储和应用；同时材料是信息传输、 存储的载体
微合金钢：某些合金元素（如Nb、Ti、Zr、 B），即使其含量在0.1%（B在0.001%）时， 亦可能显著的影响钢的组织和性能，这一类钢 称为~
绪论与第一章
材料学—西安理工大学材料学院
合金 钢的 性能 特点
更高的力学性能
优良的热处理工艺 性能
特殊的物理与化学 性能
更高的价格
绪论与第一章
材料学—西安理工大学材料学院
碳化物形成元素与非碳化物形成元素在周期 表中分布有什么规律呢？
绪论与第一章
材料学—西安理工大学材料学院
Ⅰ A
H
Ⅱ A
Li Be
Na
Mg
Ⅲ B
Ⅳ B
Ⅴ B
Ⅵ B
Ⅶ B
0
Ⅲ A
Ⅳ A
Ⅴ ⅥA A
Ⅶ A
He
B C N O F Ne
朱明zhubob“金属工艺学”第1章 金属材料的基本知识
讲课前我讲几个历届与同学们交流的故事。先讲一 个我当工人时对金属微观结构的初步认识的故事。
用汽车钢板弹簧锻打刀具，两种不同的截材开料方 式，可以得到不同的使用性能
刀锋由于韧 而不易卷刃、 崩刃，但使 用不久就很 易钝。
钢材的组织取向
刀锋容易磨得锋利， 也易卷刃、崩刃。
如有同学提到“高强度金属须之谜”——一根老鼠 须般细小的金属，其抗拉强度竟超过理论值的几百倍！ 谜底不是大多数人所认为的是“金属的成分很纯”，而 是它的晶格没有缺陷（基本没有“晶体位错”，见下 图）。
⑥加工硬化—钢的应力–应变曲线超过屈服点后， 如果中途卸载，曲线将从卸载点沿一条与弹性阶段平行 的直线返回；假如再加载，也沿这条直线重返卸载点。 显然，卸载点的应力数值高于屈服极限。这种由于初次 变形（或预变形）——使屈服极限提高的现象就说“加 工硬化”。
如此，尽管在座有不少是熟练的工人甚至是技术人 员，我还是要按课本的进程授课，循序渐进。下面是我 对有关学习方法的建议：
1.“理论之树常绿”； .
2.“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬亲”；
3.“吐故纳新”；
4.欹器的故事——“满则覆，中则正，虚则欹”— —座右皿的渊源。
而对于教学方法，我一向的做法：一是“授予鱼的 同时授予渔”，二是欢迎与学生讨论不同的学术观点。
前言
“金属工艺学”是一门专业基础课，介绍金属材料 的加工（手加工和机加工）工艺的过程、原理、机理等。
在工厂，金属工艺学是一门大众的学科，大多数工 人在金属加工工艺的操作层面容易领会和学习，不少青 年工人甚至可以无师自通地烧焊、打铁、开机床等，不 过，正如学吹笛子、学拉二胡和小提琴、学弹结他一样， 易学难精。盖因各种金属的制取难（如温度高）、加工 难（如硬度高），金属晶体结构的生长性和取向性等， 令我们进行深度探索金属加工原理不易，在金属的微观 层面上（形变和晶变）了解不多，再加上金属材料型号 的众多和对热处理的深层理解不易，都令不少人半路而 退。比如，很多自学者，在“铁–碳平衡图”、“C曲线 图”和“CCT曲线图”面前就停滞不材料抵抗变形和断裂的 能力，其测定方法通常采用拉伸试验。
用汽车钢板弹簧锻打刀具，两种不同的截材开料方 式，可以得到不同的使用性能
刀锋由于韧 而不易卷刃、 崩刃，但使 用不久就很 易钝。
钢材的组织取向
刀锋容易磨得锋利， 也易卷刃、崩刃。
如有同学提到“高强度金属须之谜”——一根老鼠 须般细小的金属，其抗拉强度竟超过理论值的几百倍！ 谜底不是大多数人所认为的是“金属的成分很纯”，而 是它的晶格没有缺陷（基本没有“晶体位错”，见下 图）。
⑥加工硬化—钢的应力–应变曲线超过屈服点后， 如果中途卸载，曲线将从卸载点沿一条与弹性阶段平行 的直线返回；假如再加载，也沿这条直线重返卸载点。 显然，卸载点的应力数值高于屈服极限。这种由于初次 变形（或预变形）——使屈服极限提高的现象就说“加 工硬化”。
如此，尽管在座有不少是熟练的工人甚至是技术人 员，我还是要按课本的进程授课，循序渐进。下面是我 对有关学习方法的建议：
1.“理论之树常绿”； .
2.“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬亲”；
3.“吐故纳新”；
4.欹器的故事——“满则覆，中则正，虚则欹”— —座右皿的渊源。
而对于教学方法，我一向的做法：一是“授予鱼的 同时授予渔”，二是欢迎与学生讨论不同的学术观点。
前言
“金属工艺学”是一门专业基础课，介绍金属材料 的加工（手加工和机加工）工艺的过程、原理、机理等。
在工厂，金属工艺学是一门大众的学科，大多数工 人在金属加工工艺的操作层面容易领会和学习，不少青 年工人甚至可以无师自通地烧焊、打铁、开机床等，不 过，正如学吹笛子、学拉二胡和小提琴、学弹结他一样， 易学难精。盖因各种金属的制取难（如温度高）、加工 难（如硬度高），金属晶体结构的生长性和取向性等， 令我们进行深度探索金属加工原理不易，在金属的微观 层面上（形变和晶变）了解不多，再加上金属材料型号 的众多和对热处理的深层理解不易，都令不少人半路而 退。比如，很多自学者，在“铁–碳平衡图”、“C曲线 图”和“CCT曲线图”面前就停滞不材料抵抗变形和断裂的 能力，其测定方法通常采用拉伸试验。
第一章 金融工程绪论 优质课件
5. 19世纪后期，萨奇的做法是： 当投资者要从萨奇那里借钱时，萨奇要他们以股票作为交换，因此，萨奇 在借出钱的同时，做多了股票。然后萨奇立即买入以该股票为标的的卖权 合同，同时向其他投资者买入该股票的买权合同。
5Байду номын сангаас
金融工程课件
一、定性描述阶段
（Irving Fisher）
1. 美国经济学家欧文·费雪1896年提出净现值法
4
金融工程课件
早期的金融工程实践 1. 早在古希腊时期，人们就有了期权思想的萌芽。
例如：预定橄榄榨油机的租金
2. 17世纪荷兰郁金香热中期权
3. 18世纪以公司股票为标的资产的期权合同交易
4. 19世纪90年代 利用期权规避风险的思想 第一，如果你认为股票价格会下跌，则可以买入卖权； 第二，如果你认为股票价格会上涨，则可以买入买权；
金融工程课件
第一章 绪论
1
金融工程课件
第一节 金融工程的理论基础
一、定性描述阶段 二、定量分析阶段 三、金融学的工程化阶段
第二节 金融工程的定义
一、芬纳蒂的定义 二、史密斯和史密森的定义 三、洛伦兹·格利茨（Lawrence Galitz）的定义 四、本书的定义
第三节 金融工程的适用范围
一、创造面向大众的金融产品 二、在投资银行业务中的应用 三、证券交易及金融衍生产品的设计和交易 四、风险管理
12
金融工程课件
6. 以费雪·布莱克和梅隆·斯科尔斯 (Fischer Black and Myron Scholes)、罗斯 (Ross)为代表的 学者，基本放弃CAPM假定，以新假定条件为 出发点重新建立模型，从而分别提出： 第一个完整的期权定价模型和套利定价理论, 即 APT- Arbitrage Pricing Theory。
5Байду номын сангаас
金融工程课件
一、定性描述阶段
（Irving Fisher）
1. 美国经济学家欧文·费雪1896年提出净现值法
4
金融工程课件
早期的金融工程实践 1. 早在古希腊时期，人们就有了期权思想的萌芽。
例如：预定橄榄榨油机的租金
2. 17世纪荷兰郁金香热中期权
3. 18世纪以公司股票为标的资产的期权合同交易
4. 19世纪90年代 利用期权规避风险的思想 第一，如果你认为股票价格会下跌，则可以买入卖权； 第二，如果你认为股票价格会上涨，则可以买入买权；
金融工程课件
第一章 绪论
1
金融工程课件
第一节 金融工程的理论基础
一、定性描述阶段 二、定量分析阶段 三、金融学的工程化阶段
第二节 金融工程的定义
一、芬纳蒂的定义 二、史密斯和史密森的定义 三、洛伦兹·格利茨（Lawrence Galitz）的定义 四、本书的定义
第三节 金融工程的适用范围
一、创造面向大众的金融产品 二、在投资银行业务中的应用 三、证券交易及金融衍生产品的设计和交易 四、风险管理
12
金融工程课件
6. 以费雪·布莱克和梅隆·斯科尔斯 (Fischer Black and Myron Scholes)、罗斯 (Ross)为代表的 学者，基本放弃CAPM假定，以新假定条件为 出发点重新建立模型，从而分别提出： 第一个完整的期权定价模型和套利定价理论, 即 APT- Arbitrage Pricing Theory。
金属材料学全套359Pppt课件
41
4. 多种溶质原子之间的相互作用 (1)畸变能差大的元素优先发生偏聚。〔如铈的晶
界偏聚倾向大于磷〕 (2)影响晶界偏聚速度。〔如铈减慢锑的晶界偏聚
速度〕 (3)影响在晶内的溶解度。〔镧与磷和锡在晶界偏
聚，降低了磷和锡在晶内的浓度〕 (4)发生共偏聚。〔镍、铬、锰与磷、锡、锑共偏
聚，促进了高温回火脆性〕
Nb：原子半径和Fe相差大，在铁素体和奥氏体 中均在晶界和位错处剧烈富集。如在层错富 集析出NbC沉淀相。
B：在550℃～950℃时在奥氏体晶界产生剧烈 的内吸附。含0.001～0.005%时可显著添加 淬透性。
39
2. 温度〔T〕 (1) 温度升高使偏聚浓度下降 ①T↑→ Q/RT↓→Cg/C0↓〔设Q不变〕 ②T↑→E↓→Q↓→Cg/C0↓ B：1100℃加热时，内吸附根本消逝，不添加
34
阐明： 1.Nb,Zr在α－Fe 和γ－Fe中的溶解度都较
小，并且后者比前者稍大。 Nb： 1.8% (α) 2.0% (γ) Zr： 0.3% (α) 0.7% (γ) 2.B原子半径为0.97A ，在α－Fe 和γ－Fe 中的溶解度都非常小。 0.008% (α) 0.018% (γ)
35
24
③高速钢含碳量小于1％时，通常也不标注含 碳量 。
如：W18Cr4V： 含碳量 0.7-0.8% W6Mo5Cr4V2： 含碳量 0.8-0.9%
合金元素一样，含碳量不同的要标注含碳量， 如9W18Cr4V。
25
(复习) <绪论> 重点内容： 一、研讨思绪 二、合金元素与杂质元素 三、合金钢分类：1、质量。2、组织〔退
50
二、碳化物的构造 间隙相
(1) 构成面心立方点阵的碳化物〔Ti，Zr， Nb，V〕 MC型：TiC，ZrC，NbC，VC。
4. 多种溶质原子之间的相互作用 (1)畸变能差大的元素优先发生偏聚。〔如铈的晶
界偏聚倾向大于磷〕 (2)影响晶界偏聚速度。〔如铈减慢锑的晶界偏聚
速度〕 (3)影响在晶内的溶解度。〔镧与磷和锡在晶界偏
聚，降低了磷和锡在晶内的浓度〕 (4)发生共偏聚。〔镍、铬、锰与磷、锡、锑共偏
聚，促进了高温回火脆性〕
Nb：原子半径和Fe相差大，在铁素体和奥氏体 中均在晶界和位错处剧烈富集。如在层错富 集析出NbC沉淀相。
B：在550℃～950℃时在奥氏体晶界产生剧烈 的内吸附。含0.001～0.005%时可显著添加 淬透性。
39
2. 温度〔T〕 (1) 温度升高使偏聚浓度下降 ①T↑→ Q/RT↓→Cg/C0↓〔设Q不变〕 ②T↑→E↓→Q↓→Cg/C0↓ B：1100℃加热时，内吸附根本消逝，不添加
34
阐明： 1.Nb,Zr在α－Fe 和γ－Fe中的溶解度都较
小，并且后者比前者稍大。 Nb： 1.8% (α) 2.0% (γ) Zr： 0.3% (α) 0.7% (γ) 2.B原子半径为0.97A ，在α－Fe 和γ－Fe 中的溶解度都非常小。 0.008% (α) 0.018% (γ)
35
24
③高速钢含碳量小于1％时，通常也不标注含 碳量 。
如：W18Cr4V： 含碳量 0.7-0.8% W6Mo5Cr4V2： 含碳量 0.8-0.9%
合金元素一样，含碳量不同的要标注含碳量， 如9W18Cr4V。
25
(复习) <绪论> 重点内容： 一、研讨思绪 二、合金元素与杂质元素 三、合金钢分类：1、质量。2、组织〔退
50
二、碳化物的构造 间隙相
(1) 构成面心立方点阵的碳化物〔Ti，Zr， Nb，V〕 MC型：TiC，ZrC，NbC，VC。
1第1章材料概述课件
V——材料在绝对密实状态下的体积(不包括内部任何孔隙的体积， cm3)。
材料的密度ρ大小取决于材料的组成与材料的内部结构。
由于绝大多数材料都含有一些孔隙，因此在测定有孔材料的密 度时．应把材料磨成粉末(通过900孔／cm2)、干燥、称其质量。然后
用李氏瓶测定其绝对体积。对于少数接近绝对密实材料如钢、玻璃、和塑料 等，可根据其外形尺寸计算体积，称出干燥时质量，便可求得。
至最小，因此材料表面都自发通过对水分的吸附而处
于稳定状态。当固体材料在空气中与水接触达到平衡
时，可能出现P6图1-1中(a)或(b)所示的状态。
•
第十八页，编辑于星期一：八点 二十八分。
第十九页，编辑于星期一：八点 二十八分。
• 当材料与水接触时，有些材料能被水润湿；有些材料 ，则不能被水润湿。前者称材料具有亲水性，后者称 材料具有憎水性。如果σ气-固 ＞ σ液-固 ，则0º＜θ ＜60º，材料表现为亲水性．，即这种材料的表面可以 被水润湿，水分子之间的内聚力小于水分子与材料分 子之间的相互吸引力。通常称为亲水材料。如果σ气-固 ＜ σ液-固 ， 则90º＜θ＜180º，材料表现为憎水性， 即这种材料的表面不可被水润湿，水分子之间的内聚 力大于水分子与材料分子之间的相互吸引力，通常称 为憎水性材料。当θ＝0时，表明材料完全被水润湿。 亲水性材料是通过毛细管作用，将水分吸入毛细管内 部；憎水性材料则能阻止水分渗入毛细管内。常见的 僧水性材料有沥青、石蜡、大多数的塑料树脂和橡胶 等，它们不仅可用作防水材料、防腐材料。还可用于 亲水性材料(混凝土、石材、砖瓦和木材等)的表面处 理，以提高材料的防水性和防腐性。
和的孔隙体积与材料总体积的百分率。
• 材料的开口孔隙与周围介质相通，孔隙之间 也相通，一般在浸水条件下，可被水所饱和。开 口孔隙率降低了材料的强度、抗冻性和耐水性等 。
材料的密度ρ大小取决于材料的组成与材料的内部结构。
由于绝大多数材料都含有一些孔隙，因此在测定有孔材料的密 度时．应把材料磨成粉末(通过900孔／cm2)、干燥、称其质量。然后
用李氏瓶测定其绝对体积。对于少数接近绝对密实材料如钢、玻璃、和塑料 等，可根据其外形尺寸计算体积，称出干燥时质量，便可求得。
至最小，因此材料表面都自发通过对水分的吸附而处
于稳定状态。当固体材料在空气中与水接触达到平衡
时，可能出现P6图1-1中(a)或(b)所示的状态。
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第十八页，编辑于星期一：八点 二十八分。
第十九页，编辑于星期一：八点 二十八分。
• 当材料与水接触时，有些材料能被水润湿；有些材料 ，则不能被水润湿。前者称材料具有亲水性，后者称 材料具有憎水性。如果σ气-固 ＞ σ液-固 ，则0º＜θ ＜60º，材料表现为亲水性．，即这种材料的表面可以 被水润湿，水分子之间的内聚力小于水分子与材料分 子之间的相互吸引力。通常称为亲水材料。如果σ气-固 ＜ σ液-固 ， 则90º＜θ＜180º，材料表现为憎水性， 即这种材料的表面不可被水润湿，水分子之间的内聚 力大于水分子与材料分子之间的相互吸引力，通常称 为憎水性材料。当θ＝0时，表明材料完全被水润湿。 亲水性材料是通过毛细管作用，将水分吸入毛细管内 部；憎水性材料则能阻止水分渗入毛细管内。常见的 僧水性材料有沥青、石蜡、大多数的塑料树脂和橡胶 等，它们不仅可用作防水材料、防腐材料。还可用于 亲水性材料(混凝土、石材、砖瓦和木材等)的表面处 理，以提高材料的防水性和防腐性。
和的孔隙体积与材料总体积的百分率。
• 材料的开口孔隙与周围介质相通，孔隙之间 也相通，一般在浸水条件下，可被水所饱和。开 口孔隙率降低了材料的强度、抗冻性和耐水性等 。
金属材料学第0章第1章.ppt
金属材料学
Metallic Materials 学 时：48
主讲：尹 何 迟 电话：13107329223
hcyin@ Steelmaking flowlines
Chapter 0 绪 论
主要内容
一、金属材料的历史地位 二、金属材料的分类 三、金属结构材料的应用情况 四、金属材料发展的历史 五、金属材料的发展热点 六、关于本课程
Chapter 0 绪 论
碳钢的分类、牌号及应用
1.分类： 低碳钢 Wc<=0.25%
按含碳量分 中碳钢 0.25% <= Wc <= 0.6% 高碳钢 Wc>0.6% 普通碳素钢 Wp <= 0.045%;Ws <= 0.055%
按钢的质量分 优质碳素钢 Wp <= 0.040%;Ws <= 0.040% 高级优质碳素钢 Wp <=0.035%;Ws<= 0.030% 普通碳素结构钢
• 5、以前学习课程的知识告诉我们：亚共析结 构钢淬火加热温度一般原则是AC3+30~50℃， 而过共析工具钢是AC1+30~50℃，这样处理两 者在组织上有什么主要区别? 为什么?
Chapter 0 绪 论
第一篇 钢铁材料
• 第一章：钢铁中的合金相 (8学时) • 第二章：工程结构钢 (6学时) • 第三章：机械制造结构钢 (8学时) • 第四章：工具钢(6学时) • 第五章：不锈耐蚀钢 (4学时) • 第六章：耐热钢和耐热合金 （6学时） • 第七章：铸铁 （4学时） • 第八章：非铁金属材料（4学时） • 第九章：讨论 （2学时）
Chapter 0 绪 论
3.但非铁金属冶炼较困难，所需能源消耗大， 因而生产成本高，限制了生产总量的增长幅 度。
Metallic Materials 学 时：48
主讲：尹 何 迟 电话：13107329223
hcyin@ Steelmaking flowlines
Chapter 0 绪 论
主要内容
一、金属材料的历史地位 二、金属材料的分类 三、金属结构材料的应用情况 四、金属材料发展的历史 五、金属材料的发展热点 六、关于本课程
Chapter 0 绪 论
碳钢的分类、牌号及应用
1.分类： 低碳钢 Wc<=0.25%
按含碳量分 中碳钢 0.25% <= Wc <= 0.6% 高碳钢 Wc>0.6% 普通碳素钢 Wp <= 0.045%;Ws <= 0.055%
按钢的质量分 优质碳素钢 Wp <= 0.040%;Ws <= 0.040% 高级优质碳素钢 Wp <=0.035%;Ws<= 0.030% 普通碳素结构钢
• 5、以前学习课程的知识告诉我们：亚共析结 构钢淬火加热温度一般原则是AC3+30~50℃， 而过共析工具钢是AC1+30~50℃，这样处理两 者在组织上有什么主要区别? 为什么?
Chapter 0 绪 论
第一篇 钢铁材料
• 第一章：钢铁中的合金相 (8学时) • 第二章：工程结构钢 (6学时) • 第三章：机械制造结构钢 (8学时) • 第四章：工具钢(6学时) • 第五章：不锈耐蚀钢 (4学时) • 第六章：耐热钢和耐热合金 （6学时） • 第七章：铸铁 （4学时） • 第八章：非铁金属材料（4学时） • 第九章：讨论 （2学时）
Chapter 0 绪 论
3.但非铁金属冶炼较困难，所需能源消耗大， 因而生产成本高，限制了生产总量的增长幅 度。
《金材》授课教案
《金材》授课教案第一章：金属的性质与分类1.1 金属的物理性质介绍金属的密度、熔点、导电性、导热性等基本物理性质。
通过实验或图片展示不同金属的物理性质差异。
1.2 金属的化学性质讲解金属的活泼性、氧化性、还原性等基本化学性质。
通过实验或案例分析，展示金属在不同化学环境中的反应。
1.3 金属的分类介绍有色金属和黑色金属的分类标准及常见金属。
分析不同金属的应用领域和重要性。
第二章：金属的冶炼与提炼2.1 火法冶炼介绍火法冶炼的基本原理和常用方法，如高炉炼铁、炼铜炉等。
通过图解或实验演示火法冶炼的过程。
2.2 湿法冶炼讲解湿法冶炼的基本原理和常用方法，如硫酸化法、氰化法等。
通过图解或实验演示湿法冶炼的过程。
2.3 金属的提炼与精炼介绍金属提炼与精炼的基本方法，如电解精炼、熔炼等。
通过图解或实验演示金属提炼与精炼的过程。
第三章：金属的加工与成型3.1 金属的机械加工介绍金属的切割、打磨、抛光等机械加工方法。
通过图解或实验演示金属机械加工的过程。
3.2 金属的热加工讲解金属的热加工方法，如锻造、焊接、热处理等。
通过图解或实验演示金属热加工的过程。
3.3 金属的成型加工介绍金属的铸造、轧制、挤压等成型加工方法。
通过图解或实验演示金属成型加工的过程。
第四章：金属的腐蚀与防护4.1 金属的腐蚀类型介绍金属的化学腐蚀、电化学腐蚀等腐蚀类型。
通过实验或案例分析，展示不同腐蚀类型的特点和影响因素。
4.2 金属的腐蚀防护方法讲解金属的腐蚀防护方法，如涂层保护、阴极保护、合金强化等。
通过图解或实验演示金属腐蚀防护的方法。
4.3 金属的腐蚀控制与应用介绍金属腐蚀控制技术在实际工程中的应用。
通过案例分析，展示金属腐蚀控制技术的重要性。
第五章：金属材料的应用与可持续发展5.1 金属材料在工程中的应用介绍金属材料在建筑、汽车、航空等工程领域的应用。
通过图解或实例展示金属材料在不同工程中的应用。
5.2 金属材料的可持续发展讲解金属材料的可持续发展的意义和目标。
第1章 绪论
1.3 材料科学与工程及其发展
➢ 材料科学：材料科学目的是研究不同尺度下材料的结构（电子结构、 晶体结构、微观结构和宏观结构）对其性能的影响，侧重于理论研究 。
➢ 材料工程：着重于确定材料的结构、加工技术与功能特性间的关系， 以及材料选择与形成用于复杂制造系统所需的结构和功能的工艺过程 间的关系，侧重于应用研究。
水泥成份主要为硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐等。
（3）硅时代：硅、锗半导体材料的出现使电子信息技术进入飞速发 展时期，电子计算机、电话、雷达、电视等产品方便了人类的信息
交流，提高了人们的生活质量。
第四次工业革命——计算机
新材料时代：是人类历史上规模最大和最深刻的一次革命，它对国际 关系已经并将继续产生极其深远的影响。
材料的发展历史
金 铜 青铜 铁
金属材料
聚合物材料
铸铁 钢
光泽金属
木材 毛皮
合金钢
微合金钢
纤维
相
粘结剂
轻合金
对
占 复合材料
有
量
温聚合物
石头 火石 陶 瓷
玻璃
Ti，Zr合金
高模量聚合物
水泥
各种基体复合材料
耐火材料
通用高分子
陶瓷
硅酸盐水泥
纤维增强塑料
金属陶瓷
耐热陶瓷
要点问题：
按化学组成、生产过程、结构与性能特点材料可分为哪几类
？由其中任意两种或两种以上材料复合而成（或同一类材料中 的不同材料复合）的材料又称为？
按使用性能分类，材料分为哪两类？
2020/11/24
➢ 材料的制备、改进和加工都离不开生产工艺和制造技术等工程知识， 人们往往把“材料科学”与“材料工程”相提并论，统称为“材料科 学与工程”。
金属材料1
焊锡 锡 铅
【实验8-2】将绿豆大的焊锡、锡和铅放置
在铁片上，加热铁片的中心部分，观察，比较焊 锡和组成它的纯金属锡、铅的熔化温度
焊锡 锡 铅
现象
焊锡最先熔化， 锡次之，铅最后熔化 合金和组成它的 纯金属熔点不同
结论
主页
认真分析表格内的数据，你能得到什么启示？ 纯 金 属 铅 镉 铋 锡 熔点/0C 327 321 271 232 启示 合 金 焊锡 武德合金 183 70
刚石的硬度为10 作标准）
（高） 钨
铁 铜 金 银 铝 锡 铁 银 铜 金 铝 铅
主页 前进 后退
（低）
3410 1535 1083 1064 962 660 232 （大）铬 （小）
9 4~5 2.5~4 2.5~3 2.5~3 2~2.9 1.5
金属之最
地壳中含量最高的金属元素── 铝 人体中含量最高的金属元素── 钙 目前世界年产量最高的金属── 铁 导电、导热性最好的金属── 银 熔点最高的金属── 钨 熔点最低的金属── 汞
锡、铅
铝、铜、镁、硅
熔点低
强度和硬度好
焊接金属
18K黄金 金、银、铜
火箭、飞机、轮船 等制造业 金饰品、钱币、电 光泽好、耐磨、易加工 子元件
主页
前进
后退
不锈钢反应釜
不锈钢容器
医疗器械
后退
黄铜壁灯
黄铜打火机
黄铜烛台
黄铜水嘴
后退
后退
世界铝的年产量仅次于铁，居第二位。铝有较好的 延展性可制成0.01mm的铝箔，用于包装香烟、糖果；铝 的密度小和具有抗腐蚀等优良性能，铝及其合金在电线 电缆工业、飞机、汽车等制造业有广泛的用途
后退
后退
【实验8-2】将绿豆大的焊锡、锡和铅放置
在铁片上，加热铁片的中心部分，观察，比较焊 锡和组成它的纯金属锡、铅的熔化温度
焊锡 锡 铅
现象
焊锡最先熔化， 锡次之，铅最后熔化 合金和组成它的 纯金属熔点不同
结论
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认真分析表格内的数据，你能得到什么启示？ 纯 金 属 铅 镉 铋 锡 熔点/0C 327 321 271 232 启示 合 金 焊锡 武德合金 183 70
刚石的硬度为10 作标准）
（高） 钨
铁 铜 金 银 铝 锡 铁 银 铜 金 铝 铅
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（低）
3410 1535 1083 1064 962 660 232 （大）铬 （小）
9 4~5 2.5~4 2.5~3 2.5~3 2~2.9 1.5
金属之最
地壳中含量最高的金属元素── 铝 人体中含量最高的金属元素── 钙 目前世界年产量最高的金属── 铁 导电、导热性最好的金属── 银 熔点最高的金属── 钨 熔点最低的金属── 汞
锡、铅
铝、铜、镁、硅
熔点低
强度和硬度好
焊接金属
18K黄金 金、银、铜
火箭、飞机、轮船 等制造业 金饰品、钱币、电 光泽好、耐磨、易加工 子元件
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不锈钢容器
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黄铜打火机
黄铜烛台
黄铜水嘴
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世界铝的年产量仅次于铁，居第二位。铝有较好的 延展性可制成0.01mm的铝箔，用于包装香烟、糖果；铝 的密度小和具有抗腐蚀等优良性能，铝及其合金在电线 电缆工业、飞机、汽车等制造业有广泛的用途
后退
后退
《金材》教案
教案首页
反映晶格特征的最小几何单元。
晶面：在晶体中由一系列原子组
晶胞是一个正六棱柱体，原子排列在柱体
下底面的中心，另外三个原子排列在柱体内。
教案纸
子的动能增加到足以冲破周围原子的束缚，脱离原来的平衡位置，这样，晶体中便出现了空的节点，即空位。
离位的原子可能移动到位置形成间隙原子。
例如：钢中的碳、氢氧便是以这种方式溶于铁中，铁素体中的碳也
教案纸
，熔点较低（热处理加热时易被
会对金属材料的塑性变形起阻碍作用，使该处的强度和硬度比晶粒内部高一次晶粒越细，
板书设计:。
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1.2 金属腐蚀的危害
• 金属腐蚀问题遍及国民经济和国防建设的 各个领域，从日常生活到工农业生产，凡 是使用材料的地方都存在腐蚀问题，对国 计民生的危害十分严重。
1.2.1腐蚀造成重大的经济损失
• 全世界每年因腐蚀报废和损耗的钢铁约为2亿多吨， 约占当年钢产量的10～20％。英国每年由于金属 腐蚀造成的经济损失达几十亿英镑；美国每年由 于金属腐蚀造成的经济损失为3000亿美元；世界 各发达国家每年因金属腐蚀而造成的经济损失约 占其国民生产总值3.5％～4.2 ％ 。超过每年各项 大灾（火灾、风灾及地震等）损失的总和。目前 我国的钢铁产量已高达数亿吨，但其中却有30% 由于锈蚀而白白损失掉。据不完全测算，我国每 年因钢铁腐蚀损失约有2700多亿元人民币。
石雕被酸雨风化
腐蚀环境
• 环境指的是与材料体系直接接触的所有介 质和气氛，包括水、大气、水蒸气、化学 气体、土壤、化学介质。此外，电磁场 （阳光、放射性辐射）、电场，电流、应 力、微生物等也属于导致材料体系腐蚀的 环境。
作用
• 材料体系与环境的作用包括化学反应、电 化学反应、物理溶解等。金属及其合金的 腐蚀主要是化学和电化学作用引起的破坏， 有时伴随有机械、物理或生物作用。
• (5) 电化学保护。对于电化学原因导致 的腐蚀，可以采用阴极保护或阳极保 护的措施。或者进行以上方法的综合 保护，这样可获得更好的效果。
1.5金属腐蚀的分类
• 为了便于系统地了解腐蚀现象及其内在规 律，并提出相应的有效防止和控制腐蚀的 措施，需要对腐蚀进行分类。但是由于金 属腐蚀的现象和机理比较复杂，所以金属 腐蚀有不同的分类，至今尚未统一。常用 的分类方法是按照腐蚀机理、腐蚀形态和 产生腐蚀的自然环境三方面来进行分类。
1.2.2腐蚀引起灾难性事故
• 在某些腐蚀体系中，特别是在伴随有力学 因素的作用下，金属的腐蚀会造成灾难性 事故。腐蚀造成生产中的“跑、冒、滴、 漏”，使有毒气体、液体、核放射物质等 外泄，不仅污染周围的环境．而且会危及 人类的健康和生命安全。
案例
• 1984年12月，美国联合碳化物公司在印度博帕尔 市的农药厂因储罐腐蚀开裂，泄漏了甲基异氰酸 酯剧毒物，造成3500多人丧生，20多万人中毒； 1985年8月，日航一架波音747客机由于机身增压 舱端框应力腐蚀断裂而坠毁，机上524人全部遇 难；1985年，瑞士一个游泳馆顶棚因不锈钢吊杆 长期承受馆内空气中的氯和顶棚载荷(200吨)的联 合作用，发生应力腐蚀而突然坍塌，造成12人死 亡，多人受伤；1990年美国仅轻水堆核电站由于 腐蚀的原因不仅引起13亿美元的经济损失，而且 导致1万多人被辐射污染；
原始形貌
在硫酸溶液 中浸泡后
900高温氧化以后
非金属材料的腐蚀
• 非金属材料的腐蚀系指非金属受到环境的 化学或物理作用，导致非金属构件变质或 破坏的现象。如陶瓷、水泥和玻璃等制品 在酸、碱、盐和大气的化学作用下形成开 裂、粉化和风化；塑料在有机溶剂的作用 下溶解和溶胀，橡胶制品的氧化与老化等 均属于非金属材料我国北海油田一采油平台，在海水 腐蚀和应力的共同作用下，发生腐蚀疲劳破坏， 致使123人丧生；2007年，辽宁省铁岭市某特殊 钢有限公司，由于炼钢车间吊运钢水包的起重机 主钩在下降作业时，控制回路中的一个联锁常闭 辅助触点锈蚀断开，致使驱动电动机失电，未能 有效阻止钢水包继续失控下坠，钢水包撞击浇注 台车后落地倾覆，发生钢水包倾覆特别重大事故， 造成32人死亡、6人重伤，直接经济损失800多万 元。
1.3.1腐蚀的控制方法
• (1) 开发新型的耐蚀材料。 运用腐蚀科学的基础理论，制定出科学合 理的材料设计方案，研究和开发新型耐蚀 材料。根据设备和工程结构的具体工况条 件，正确选用工程材料。在目前材料难以 满足具体应用背景下，必须发展新型耐蚀 材料。
• (2) 研究可行的表面处理工艺。 科学选用表面涂镀层和改性技术(通过物理 的或化学的手段，改变材料表面的结构、 力学状态、化学成分等)，达到抗腐蚀或隔 离材料与腐蚀环境的目的。当目前的技术 难以满足具体应用要求时，需要开发新型 表面工程技术。
• 材料的破坏指的是材料的重量损失、开裂、 穿孔、溶解、溶胀等。
• 材料的变质是指材料的服役性能变差，如 力学强度下降，弹性降低、韧性减小、脆 性增大。
本课程所讨论的材料体系
• 由于目前使用的工程材料大部分为金属材 料，通常说的腐蚀一般是指金属材料的腐 蚀，因此本课程所讨论的材料腐蚀以金属 材料为主。
1.2.3阻碍了科学技术的发展
• 量子合金的固体物理基础研究中，需要高纯度的 金属铝与其他元素进行无氧复合，但是由于金属 铝的表面非常易被氧化，自今仍然成为该研究进 展的瓶颈。美国阿波罗登月飞船储存N2O4(氧化剂) 的钛合金高压容器产生应力腐蚀开裂，使登月计 划受阻；若不是后来研究出添加0.6%NO来解决 腐蚀的办法，登月计划就会推迟许多年。美国发 展的高超声速航空器，其制约研究的瓶颈同样是 表面耐热材料及涂层被氧化腐蚀的问题。
图 双辉等离子渗金属炉
• (3) 改善材料体系环境。
采取各种技术措施和手段，降低环境的腐 蚀性，例如，工业生产中采用的脱气、除 氧、脱盐和降温处理等措施，或将腐蚀控 制对象置入干燥的、腐蚀性低的环境之中 的做法。
• (4) 使用合适的缓蚀剂。在适当的工况 条件下(如封闭或循环的体系中)添加 恰当的缓蚀剂也可达到有效地控制腐 蚀的目的。
1.3腐蚀控制及其重要性
• 腐蚀造成的危害极大，不仅带来巨大的经 济损失，而且给人类赖以生存的环境造成 严重的污染以及资源和能源的严重损耗。 因此，学习和研究腐蚀的基本原理，减缓 和控制腐蚀破坏的发生，不仅有显著的经 济效益和巨大的社会效益，而且对于促进 新技术、新工艺的应用具有重要的理论意 义。
第一章 绪 论
1.1 材料腐蚀的基本概念
• 材料的腐蚀是指材料体系与环境之间发生 作用而导致材料的破坏或变质的现象。
金属材料的腐蚀
• 材料包括金属材料和非金属材料。金属材 料的腐蚀是指金属受到环境的高温化学氧 化、电化学溶解等作用，使金属单质变为 化合物，导致金属受到损失和破坏的现象。
钢铁构件在大气中的生锈