材料概论第四章 金属材料概要
材料学概论教学课件第四章
磁致伸缩材料
在磁场作用下发生尺寸变 化的材料，可用于精密定 位和振动控制。
生物材料与医学应用
02
01
03
生物相容性材料
用于制造医疗植入物和医疗器械，如人工关节、血管 等。
生物降解材料
可在体内分解吸收，用于药物载体和手术缝合线等。
生物活性材料
具有诱导组织再生和促进骨愈合等功能的生物材料。
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材料学的发展历程
古代材料学
以石器、青铜器、铁器等为代 表，主要依靠经验积累和手工 制作。
近代材料学
随着科技发展，新材料不断涌 现，如合成纤维、合成橡胶等 。
现代材料学
注重跨学科研究，涉及物理、 化学、生物学等多个领域，为 新材料研发提供理论支持。
02
材料性能与测试
材料的物理性能
01
02
03
04
性有关。
抗氧化性
材料在高温或空气中保 持稳定，不被氧化的能
力。
化学反应活性
材料与其他物质发生化 学反应的能力和趋势。
催化性能
材料作为催化剂，加速 化学反应的能力。
材料的机械性能
01
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弹性
材料在受力后恢复原始状态的 能力。
塑性
材料在受力后发生不可逆变形 的能力。
强度
材料抵抗外力而不被破坏的能 力。
复合材料应用
总结词
良好的耐腐蚀性和稳定性
详细描述
复合材料具有良好的耐腐蚀性和稳定性，能够在恶劣的 环境条件下保持稳定的性能。在化工和海洋工程领域中 ，复合材料的应用能够大大提高产品的使用寿命和可靠 性。同时，复合材料的组成和结构可以根据需要进行调 整和控制
《材料科学与工程概论》课件第4章
2) 钢的冶炼 炼钢的目的是去除生铁中多余的碳和大量杂质元素(S、 P、O等)，使其化学成分达到钢的要求。因此，炼钢过程 就是碳元素的氧化，铁元素的还原，造渣除S、P，脱氧以 及合金化的过程。
3．有色金属冶炼 1) 铝的冶炼 铝在地壳中的含量为7.65%，由于铝的化学性质活泼， 不能经过各种化学处理直接还原得到粗金属铝，因此长期 以来铝的价格极高。后来，由于人们发现电解法很容易制 备金属铝，于是铝的价格大约降低了20倍。 电解法制备金属铝必须包括两个环节：一是从含铝的 矿石中制取纯净的氧化铝，二是采用熔盐电解氧化铝得到 纯铝。铝的生产流程图如图4-3所示。
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表示方法同优质碳素结构钢
4.1.2 低合金钢和合金钢 1．低合金钢和合金钢的分类 1) 按化学成分分类 1981年至1982年，国际标准(ISO 4948/1)和(ISO 4948/2)
按化学成分不同把钢分成两大类：非合金钢和合金钢。按 我国国家标准(GB/T 13304—1991)，参照上述国际标准， 结合国情，把钢分成三大类：非合金钢、低合金钢和合金 钢。
碳
普通锰量
素
工
较高锰量
具
钢 高级优质
优质碳素弹簧钢
表 4-1 中国常用碳钢钢号表示方法举例
编号举例 10～60
10A～60A 10E～60E
简要说明
以两位阿拉伯数字表示钢中平均含碳量的万分数。如 10 号钢中的含碳量为 0.10%
在牌号后加符号“A”。例如，平均含碳量为 0.20%的高 级优质碳素结构钢，其牌号表示为 20A
(2) 合金结构钢和合金弹簧钢。 (3) 滚动轴承钢。 (4) 合金工具钢和高速钢。 (5) 不锈钢和耐热钢。
4.1.3 铸铁 1．铸铁的分类与特点 1) 按断口颜色分类 (1) 灰(口)铸铁。 (2) 白(口)铸铁。 (3) 麻(口)铸铁。
金属材料概述0
⾦属材料概述0⾦属材料概述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。
⾦属材料的特点是具有资源丰富、⽣产技术成熟、产品质量稳定、强度⾼、塑性和任性好、耐热、耐寒、耐磨、可锻造、铸造、冲压和焊接、导电、导热性和铁磁性优异等特点，已成为现代⼯业和现代科学技术中最重要的材料之⼀。
钢铁唯⼀的缺点是会⽣锈。
⾦属材料分类：⾦属材料⼀般可分为⿊⾊⾦属材料和有⾊⾦属材料两类。
⿊⾊⾦属是指铁和铁的合⾦，包括钢、⽣铁、铁合⾦、铸铁等。
有⾊⾦属⼜称⾮铁⾦属。
狭义的有⾊⾦属通常指铁、锰、铬三种⾦属以外的⾦属。
⼴义的有⾊⾦属还包括有⾊合⾦。
有⾊⾦属的产品只占⾦属材料产量的5%左右，但其作⽤却是钢铁材料⽆法替代的。
为便于理解，掌握，列简单分类表。
铁合⾦-炼铁原料：炼钢时作脱氧剂和合⾦元素添加剂铸造⽣铁—⽤于铸造各种⽣铁铸料⿊⾊⾦属⽣铁炼钢⽣铁—⽤于炼钢⾦属丝绳钢—钢材—钢材再制品⾦属⽀护⽤品⾦属材料有⾊轻⾦属（密度≤4.5%）有⾊重⾦属（密度＞4.5%）有⾊⾦属贵⾦属（⾦、银、铂族⾦属）稀有⾦属半⾦属（硅、硼、硒、碲、砷）第⼀章⿊⾊⾦属材料⼀、基本常识⿊⾊⾦属是⽣铁和钢的总称。
钢铁材料通常是指铁碳合⾦，按照含碳量的⼤⼩进⾏分类。
含碳量（质量分数）⾼于2%的为⽣铁，低于2%的为钢，含碳量（质量分数）低于0.04%的为⼯业纯铁。
1、⽣铁的分类(按⽤途)：1）铸造⽣铁：含碳⾼，具有表⾯硬度⾼、耐蚀、耐磨性较好的特点，但其塑性、韧性较差。
⼀般作为铸铁件，⽤于加⼯制造机械零部件。
2）炼钢⽣铁：主要是⽤于炼钢的原材料。
2、钢的分类：钢是以铁为主要元素，含碳量⼀般在2%以下的铁碳合⾦。
钢的分类⽅法⽐较多，过去我国主要有以下6种分类。
碳素钢：按含碳量分①⼯业纯铁②低碳钢③中碳钢④⾼碳钢；1）按化学成分分类合⾦钢：按合⾦元素分①低合⾦钢②中合⾦钢③⾼合⾦钢；2）按品质分类：①普通钢②优质钢③⾼级优质钢；3）按冶炼设备分类：①转炉钢②平炉钢③电炉钢；4）按脱氧程度：①沸腾钢②镇静钢③半镇静钢；5）按⽤途分类：①结构钢②⼯具钢③特殊钢的④专业⽤钢；6）按加⼯制造形式分类：①铸钢②锻钢③热轧钢④冷轧钢⑤冷拔钢；参照国际标准（IS04948），《钢分类》国家标准（GB/T1334-2008）实⾏新的分类⽅法，明确划分了⾮合⾦钢。
金属材料学(全套课件)
物理性能
化学性能
热处理可以改变金属材料的化学性能 ，如耐腐蚀性、抗氧化性等。例如， 不锈钢经过热处理后，其耐腐蚀性会 得到显著提高。
热处理对金属材料的物理性能也有显 著影响，如导热性、导电性、磁性等 。
04
金属材料的力学性能
金属的拉伸性能
拉伸试验
通过拉伸试验测定金属材料的强 度、塑性和韧性等力学性能指标
02
金属材料的晶体结构
金属的晶体结构类型
01
体心立方晶格（BCC）
体心立方晶格的晶胞是一个立方体，在其中心有一个原子，八个顶点上
各有一个原子。具有此晶格的金属有铬、钨、钼、铁、铌等。
02 03
面心立方晶格（FCC）
面心立方晶格的晶胞是一个立方体，在其八个顶点上各有一个原子，六 个面的中心各有一个原子。具有此晶格的金属有铝、铜、镍、铅、金等 。
铝合金
密度小、比强度高、耐腐蚀性好，用于航空 航天、汽车、电子等领域。
钛合金
比强度高、耐腐蚀性好、高温性能优异，用 于航空航天、医疗等领域。
金属材料的发展趋势与挑战
高性能化
轻量化
发展更高强度、更高韧性、更耐腐蚀的金 属材料，以满足高端制造的需求。
通过合金化、复合化等手段降低金属材料 的密度，以适应节能减排的要求。
包括模具设计、熔炼、浇注、冷却、落砂、清理 等步骤，影响铸件的质量和性能。
铸造合金
常用的铸造合金有铸铁、铸钢、铝合金等，具有 不同的铸造性能和机械性能。
金属的压力加工与成型工艺
压力加工
01
通过外力使金属坯料产生塑性变形，从而获得所需形状、尺寸
和性能的加工方法。
成型工艺
02
包括锻造、轧制、挤压、拉拔等，可生产各种形状和规格的金
金属材料概述
金属材料概述金属材料是现代工业中不可或缺的基础材料之一，它具有优良的性能和广泛的应用领域。
金属材料是一类由金属元素构成的均匀结构的物质，通常具有高导电性、高热导率、高强度、良好的延展性和可塑性等特点。
本文将对金属材料的基本概念、种类、特性以及应用领域进行综述。
金属材料是由金属元素通过物理或化学方式制备而成的固体物质。
金属元素是指具有金属结构的元素，它们的原子之间以金属键方式相连接，形成具有特定结晶结构的金属晶体。
金属材料常见的有铁、铜、铝、钢、锡、铅等。
金属材料的晶格结构决定了其特殊的物理和化学性质。
金属材料可分为两大类：有色金属和黑色金属。
有色金属是指除了铁以外的其他金属，如铜、铝、镁、钛等。
有色金属因其在各个方面的优异性能而被广泛应用于航空、汽车、电子、建筑等领域。
黑色金属主要是指铁，包括钢铁和铸铁。
黑色金属以其高强度、可塑性、延展性和导电性，在建筑、机械制造、航天航空等领域具有重要地位。
金属材料具有诸多优良性能，其中包括高导电性和高热导率。
金属内部的自由电子能够自由移动，使得金属能够有效传递电流和热量。
此外，金属材料还具有良好的强度和延展性。
金属的晶体结构使得其具有抵御外力的能力，并且能够在外力作用下发生塑性变形而不破裂。
此外，金属材料还具有良好的可塑性，可以通过加工方式变形成各种形状。
金属材料的应用领域非常广泛。
其中最常见的应用之一是在建筑和土木工程领域。
金属材料如钢铁常用于制造结构件，如梁柱、桥梁等，以提供强度和稳定性。
在汽车工业中，金属材料被广泛应用于制造车身和发动机零部件，以提供刚性和安全性。
在电子领域，金属材料常用于制造导线、电子元件和散热器。
此外，金属材料还应用于航空航天、能源、冶金、化工等领域。
总之，金属材料是一类具有特殊结构和优异性能的材料，广泛应用于现代工业和生活的方方面面。
金属材料的种类繁多，每种金属材料都具有独特的性能和应用特点。
通过合理选择金属材料，并进行适当的加工和处理，可以充分发挥其优势，并满足各个领域的需求。
金属材料概要PPT课件
四、钢材的冷加工强化和时效
2.时效 • 钢材随时间的延长，其强度、硬度提高，而塑性、冲击韧性降低的现象称为时效。 • 时效分为自然时效和人工时效两种。 • 自然时效是将其冷加工后，在常温下放置15～20d； • 人工时效是将冷加工后的钢材加热至100～200℃保持2h以上。 • 经过时效处理后的钢材，其屈服强度、抗拉强度及硬度都将提高，而塑性和韧性降低。
一、钢及其特性
•钢 • 理论上，凡是把含碳量小于2%，含杂质比较少的铁碳合金称为钢。 • 含碳量超过2%，称为生铁；含碳量小于0.08%，称为工业纯铁。
• 钢的特点 • 具有强度高，塑性好，具有良好的韧性；工艺性能良好，易于加工；但是，钢材易锈蚀、耐火性差。
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5.1.1 钢材的分类
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• （2）低合金钢 • 质量较稳定，具有良好的塑性，韧性和适当的焊接性，性能大大优于普通碳素结构钢，构建钢结构时，选
用低合金钢比普通碳素结构钢，能减轻结构自重，增大结构跨度，节约钢材，提高使用寿命，是建筑结构 用钢的发展方向。
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• 钢筋混凝土用钢 • 分为 • （1）热轧钢筋 • 强度等级可分为I,II,III,IV级 • 从钢筋表面状态分为光圆钢筋和带肋钢筋。 • I级只用非预应力混凝土结构，II,III级钢筋即可用非预应力也可用于预应力混凝土，IV只用与预应力混凝土。
感
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• 在建筑上用屋面，幕墙，隔墙，门，窗，内外墙饰面，栏杆扶手。 • （3）彩色不锈钢板 • 用厅堂墙板，天花板，车箱板，建筑装潢，招牌等装饰用。采用彩色不锈钢板装饰墙面，不仅坚固耐用，
美观新颖，具有时代感。
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金属材料课件ppt
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通过高能机械球磨和长时间低温退火处理，制备具有纳米级晶粒和优异性能的金属材料。
金属材料的加工工艺
通过将熔融的金属倒入模具中，冷却凝固后获得所需形状和尺寸的金属零件。
铸造工艺
通过施加外力，使金属坯料变形，获得所需形状和尺寸的金属零件。
锻造工艺
通过熔融或压接金属零件，使它们连接在一起，形成完整的金属结构。
2023
金属材料课件ppt
目录
contents
金属材料概述金属材料的制备与加工常见金属材料及其性能特点金属材料的应用与前景金属材料的发展趋势与挑战案例分析与实践应用
金属材料概述
01
金属材料是指以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。
定义
金属材料包括纯金属、合金、金属间化合物、特种金属材料等。
功能金属材料是指具有特殊功能和用途的金属材料，如形状记忆合金、超导合金等，具有高灵敏度、高韧性等特点，广泛应用于医疗、能源等领域。
简介
功能金属材料包括形状记忆合金、超导合金、磁性合金等。
分类
功能金属材料的特殊功能和用途决定了其独特的性能特点，如形状记忆合金具有形状记忆效应，超导合金具有零电阻和强磁性等。
性能特点
功能金属材料及其性能特点
金属材料的应用与前景
04
航空航天领域的应用
航空航天领域是金属材料的重要应用领域，包括铝合金、钛合金、钢等金属材料。
钛合金在航空航天领域的应用也越来越广泛，如喷气发动机的叶片、火箭发动机等。
铝合金在航空航天领域应用广泛，如飞机机身、机翼、起落架等。
钢在航空航天领域的应用也十分重要，如飞机起落架、火箭壳体等。
案例三：不锈钢在建筑领域的应用
公共基础知识金属材料基础知识概述
《金属材料基础知识概述》一、引言金属材料在人类社会的发展历程中占据着至关重要的地位。
从远古时代的简单工具到现代高科技领域的精密部件，金属材料的应用无处不在。
它不仅是工业生产的基础，也是日常生活中不可或缺的组成部分。
本文将对金属材料的基础知识进行全面的阐述与分析，涵盖基本概念、核心理论、发展历程、重要实践以及未来趋势等方面。
二、基本概念1. 金属的定义金属是一种具有光泽、良好的导电性、导热性和延展性的物质。
通常，金属在固态下是晶体结构，由金属阳离子和自由电子组成。
金属的这些特性使其在众多领域中得到广泛应用。
2. 常见金属元素常见的金属元素包括铁、铜、铝、锌、镁、钛等。
这些金属元素具有不同的物理和化学性质，因此在不同的应用场景中发挥着各自的优势。
例如，铁是一种强度高、成本低的金属，广泛应用于建筑、机械制造等领域；铜具有良好的导电性和导热性，常用于电气和电子行业；铝是一种轻质、耐腐蚀的金属，在航空航天、交通运输等领域得到广泛应用。
3. 金属材料的分类金属材料可以根据不同的标准进行分类。
按组成成分可分为纯金属和合金；按性能特点可分为黑色金属和有色金属；按用途可分为结构材料、功能材料等。
纯金属具有特定的物理和化学性质，但在实际应用中，往往需要通过合金化来改善其性能。
合金是由两种或两种以上的金属或金属与非金属元素组成的具有金属特性的材料。
黑色金属主要包括铁、铬、锰及其合金，有色金属则包括除黑色金属以外的其他金属。
三、核心理论1. 晶体结构理论金属在固态下通常具有晶体结构。
晶体结构是指原子在空间中的排列方式。
常见的金属晶体结构有体心立方结构、面心立方结构和密排六方结构。
不同的晶体结构决定了金属的物理和化学性质，如硬度、强度、塑性等。
2. 合金化理论合金化是改善金属材料性能的重要手段。
通过向纯金属中加入其他元素，可以改变金属的晶体结构、提高强度、改善耐腐蚀性等。
合金化的原理主要包括固溶强化、沉淀强化、弥散强化等。
2020级-第四章金属材料ppt课件
用处 制造各种机器零件
铁及铁基合金—钢铁材料
碳钢的牌号与用途 碳素工具钢：
钢号 以碳的平均质量千分数表示，在前冠以T。
如 T9，表示含C：0.9% 。
用处 制造各种刀具、量具、模具等
铸 钢：
钢号
以碳的平均质量万分数表示，在前冠以ZG 。 如 ZG25，表示含C：0.25%。
用处 制造形状复杂并需要一定强度、塑性和韧性
热卷大弹簧
弹簧丝
大型热卷弹簧
合金结构钢的应用
滚动轴承钢
滚珠轴承
滚针轴承
滚柱轴承
合金工具钢的应用
高速钢
车刀
铣刀
钻头
合金工具钢的应用
模具钢
模具
曲轴模具
汽车四缸压铸模
汽车冲压模具
合金工具钢的应用
量具钢
卡尺
量具
千ห้องสมุดไป่ตู้尺
量规
铁及铁基合金—钢铁材料
特殊性能钢
不锈钢
在大气和一般腐蚀性介质中具有 很高耐蚀性的钢种。
工程(构件)用钢；渗碳钢、调质钢、弹簧钢、 轴承钢
工具钢 制造各种加工工具
刃具钢、模具钢、量具钢
特殊性能钢 具有特殊物理或化学性能
不锈钢、耐热钢、耐磨钢、电工钢
铁及铁基合金—钢铁材料
合金元素的作用机制
合金元素与铁的作用：溶于铁形成固溶体。
影响铁的同素异晶转变； 固溶强化——使钢的室温强度提高。
合金元素与碳的作用
挖掘机
我国钢铁材料的概况
➢中国钢铁产量世界第一，2009年钢产量 约5.678亿吨，占全世界产量的46.6%， 是排名前五的日本、俄罗斯、美国和印 度粗钢产量之和的2.2倍。
➢特种钢材仍需靠进口。
产品设计材料与工艺课件2
下，局部溶化，形成共同的金属熔池，称
作焊接熔池。焊条药皮受电弧加热后溶化 后生成气体和熔渣，联合保护焊接区，隔 绝空气对熔池金属的侵害，同时熔渣在与 熔池金属的冶金反应中，使熔池金属脱氧、 脱硫、脱磷和掺合金，即补充了合金元素， 又消除了缺陷。在冷却时熔渣凝结成渣壳， 熔池金属在渣壳的保护下结晶形成焊缝
图4-18 射吸式气焊焊具构造图 1．氧气阀 2.燃气阀 3.氧气导管 4.燃气导管 5.喷嘴 6.射吸管 7.混合气管 8.焊嘴
4.2 金属材料的成型工艺
4.2.3 金属的焊接
4
产品设计材料概论 金属材料及成型工艺
2.手工电弧焊
手工电弧焊如图4-19所示，焊丝（填充 金属）及焊件（母材）在电弧的高温作用
图4-10是板材拉伸加工示意图， 将待加工的板材（坯料）放在凹模上， 水盆 图4-11拉伸制品 拉伸式水龙头 用压板对其施加一定的压力，然后利用 冲头向下施力，将其拉伸成型。大多数
金属容器都是用拉伸方法成型的。
4.2 金属材料的成型工艺
4.2.2 塑性成型工艺 （2）折弯
4
产品设计材料概论 金属材料及成型工艺
4.1 金属材料概述
4
产品设计材料概论 金属材料及成型工艺
优良造型特征： 1.具有特有的金属色泽，良好的反射能
力，不透明性及金属光泽
2.大多数金属都属于塑性材料，都具有 良好的延展性，具有良好的承受塑 性变形的能力 3.在金属表面可以通过涂敷，电镀等工艺 方式进行各种装饰获得理想的质 感。 4.金属可以利用切削，焊接、铸造、锻 打、冲压等工艺手段成型，具有良好的成 型工艺性 5.金属材料具有良好的导电性和导热性 图4-2 经过塑性加工具有强烈金属质感的产品
机械配件
金属材料最全基础知识总结
金属材料最全基础知识总结金属材料是指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。
包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。
（注：金属氧化物（如氧化铝）不属于金属材料。
）一、意义人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。
继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。
现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。
二、种类金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。
（1）黑色金属，又称钢铁材料，包括含铁90%以上的工业纯铁，含碳2%-4%的铸铁，含碳小于2%的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精密合金等。
广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。
（2）有色金属，是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。
有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。
（3）特种金属材料，包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。
其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。
三、性能一般分为工艺性能和使用性能两类。
所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。
金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。
由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。
所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它包括力学性能、物理性能、化学性能等。
金属材料使用性能的好坏，决定了它的使用范围与使用寿命。
在机械制造业中，一般机械零件都是在常温、常压和非常强烈腐蚀性介质中使用的，且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷的作用。
材料科学概论第三四五六七章-金属材料-铸铁-有机高分子材料-金属基复合材料-新材料
普通碳素钢简称普碳钢，按力学性能供应。国家标准 GB700-88规定钢号有Q195、Q215、Q235、Q255、Q275 等5中。数字表示其最低屈服强度。Q195、Q215、Q235 钢塑性好，有一定的强度，通常轧制成钢板、钢筋、钢管 等，可用于制造桥梁、建筑物等构件，也可用于制造螺钉、 螺帽、铆钉等。Q255、Q275钢强度较高，常轧制成成形 钢、钢板作构件用。
（3）铸钢：
铸钢牌号的表示是在数字前“ZG”，数字则代表钢 中碳的平均质量分数（以万分数表达）。例如ZG25，表 示w(C)＝0.25%的铸钢。铸钢可用来制造形状复杂而需 要一定强度、塑性和韧度的零件，如起重运输机中的齿 轮、联轴器及重要的机件。 （4）碳素工具钢：
碳素工具钢的w(C)＝0.65～1.35%，钢号用碳的平均 质量的千分数表示，并在前冠以“T”字。例如T9是w(C) ＝0.90%的碳素工具钢。
3、碳钢分类：
➢ 碳的质量分数分为低碳钢〔w(C)≤0.25%〕、中碳钢 〔0.25＜w(C)≤0.6%、高碳钢〔w(C)>0.6%〕。
➢ 按钢的质量（杂质硫、磷的质量分数）分为普通碳素 钢〔w(S)≤0.055%〕，〔w(P)≤0.045%〕、优质碳素钢 〔w(S)≤0.040%〕，〔w(P)≤0.040%〕、高级优质碳素 钢〔w(S)≤0.030%〕，〔w(P)≤0.035%〕。
2、钢冷却时的组织转变
将加热组织为单相奥氏体的工件，以较高的速度冷却时，奥 氏过冷体度冷。却温度低于A3、A1。实际转变温度与A3、A1的差值称为
以w（C）=0.77%的共析钢为例介绍钢冷却时的组织转变。 奥氏体过冷到723～500℃之间，得到的组织都是层片状铁素体 和渗碳体的机械混合物，统称为珠光体组织。但过冷度不同， 片层组织粗细不同，可将珠光体类组织分为珠光体、索氏体和 托氏体。过冷至230～550℃范围内长期保温时，过冷奥氏体转 变产物为贝氏体类组织。贝氏体是碳化物（渗碳体）分布在分 布在碳过饱和的铁素体基体上或铁素体之间的两相混合物。转 变温度不同，形成的贝氏体形态也明显不同 。通常将550～ 350℃之间形成的称上贝氏体，350～230℃之间形成的叫下贝氏 体。
金属材料概论第四章-2
第一章 金属材料的性能 第二章 晶体结构与结晶 第三章 金属的塑性变形与再结晶 第三章 金属的塑性变形与强化 第四章 第五章 第六章 二元合金 铁碳合金相图及应用 钢的热处理
第七章 合金钢 第八章 铸铁
第九章 有色金属及其合金
第四章 材料的变形断裂与强化机制
学习内容： 学习内容：
3.结果: 3.结果: 结果 显微组织尚无变化 力学性能变化不大 力学性能变化不大 加工硬化状态保留 电阻率值 电阻率值 内应力值 内应力值 显著↓ 显著
内应力 回复 再结晶 晶粒长大 延伸率
晶粒尺寸 硬度 强度 电阻率
4.应用: 4.应用: 应用
导致材料变形、开 导致材料变形、 裂和产生应力腐蚀 对冷变形金属进行的低温加热退火只能用在保留 低温加热退火只能用在 对冷变形金属进行的低温加热退火只能用在保留 加工硬化而降低内应力改善其它物理性能的场合 加工硬化而降低内应力改善其它物理性能的场合 冷拔高强度钢丝， 冷拔高强度钢丝，利用加工硬化现象产生的高强 度，由于残余内应力对其使用有不利的影响，所 由于残余内应力对其使用有不利的影响， 回复退火以 以采用回复退火 消除残余应力。 以采用回复退火以消除残余应力。 去应力退火
(a) (b) 因变形织构所造成的“制耳” 因变形织构所造成的“制耳” (a)无织构 (a)无织构 (b)有织构 (b)有织构
(二)塑性变形对金属性能的影响 二 塑性变形对金属性能的影响
σb σ0.2 ψ 1·概念： 概念： 概念 在塑性变形过程中随着变形程度 在塑性变形过程中随着变形程度 强度、 的↑，金属强度、硬度 ，而塑性、 ，金属强度 硬度↑， 塑性、 韧性↓，这一现象称为加工硬化 韧性 ，这一现象称为加工硬化 δ HB
《金属材料》课件
《金属材料》是一门关于金属材料基本概念、性质和应用的课程。本课件将 为您介绍金属材料的重要性和用途，以及其在工业生产中的作用。
第一部分：引言
本部分将简要介绍课程内容，目第二部分：金属材料的结构与性质
金属的原子结构
了解金属的原子结构对理解金属材料的性质至 关重要。
金属材料的物理性质
探索金属材料的热导性、导电性和磁性等物理 性质。
晶体结构与晶体缺陷
晶体结构和晶体缺陷直接影响金属材料的力学 和物理性质。
金属材料的力学性质
了解金属材料的强度、韧性和塑性等力学性质。
第三部分：金属材料的加工和制备
金属材料的加工方式
介绍金属材料的各种加工方式， 如锻造、铸造和冲压。
热处理技术
金属材料在工业生产中的 应用案例
通过实际案例，了解金属材料在 工业生产中的重要作用。
第五部分：金属材料的发展趋势
1
金属材料的发展历程
回顾金属材料的历史发展，从古代冶金
金属材料未来的发展方向
2
到现代工艺。
展望金属材料未来的发展趋势，如轻质
化和高强度化。
3
金属材料的新材料与新技术
介绍金属材料领域新兴的材料和技术， 如纳米材料和3D打印。
讨论金属材料的热处理方法， 如退火、淬火和回火。
金属材料的制备技术
探索金属材料的制备技术，如 合金化和粉末冶金。
第四部分：金属材料的应用
金属材料的应用范围
金属材料的特点与优缺点
了解金属材料在制造业、建筑业 和航空航天业等领域的广泛应用。
探索金属材料的优点，如强度和 导电性，以及其缺点，如腐蚀和 重量。
总结
在本课程中，我们详细了解了金属材料的基本概念、性质和应用，以及它们 在工业生产中的重要作用。希望本次课程能够给大家带来新的启发和对金属 材料的深入认识。
金属材料概述
金属材料概述金属材料指的是由金属元素构成或主要由金属元素组成的材料。
金属是一种具有良好的导电性能、热传导性能和塑性的物质。
金属材料在人类社会中具有广泛的应用范围，从建筑、交通工具、电子设备到机械制造、能源等各个领域都离不开金属材料的应用。
金属材料的主要特点是其具有良好的导电性和热传导性。
金属的原子结构中，电子在能带中能够自由移动，因此金属具有良好的电导性能。
此外，金属原子之间的互相作用也使得金属具有优异的热传导能力。
这些特性使得金属材料成为制造电线、电缆、电子器件等导电材料的理想选择。
金属材料还具有良好的塑性和可加工性。
金属原子之间的金属键结构使得金属具有良好的塑性，即能够在外力作用下发生变形而不断裂。
这使得金属材料能够被加工成各种形状，例如薄板、线材、管材等。
同时，金属材料还具有良好的可加工性，能够通过锻造、拉伸、压缩等加工方法进行形状调整和细化精加工。
金属材料的种类繁多，常见的金属材料包括铁、铜、铝、锌、镁等。
铁是最常见的金属材料之一，广泛应用于建筑、交通工具、机械制造等领域。
铜具有良好的导电性和热传导性，被广泛应用于电子设备、导线等领域。
铝具有较低的密度和良好的可加工性，常用于制造飞机、汽车等轻型结构件。
锌具有优良的防腐性能，常用于制造防腐材料和镀层。
镁具有较低的密度和良好的强度，被广泛应用于航空航天、汽车等领域。
除了常见的金属材料外，还存在一些特殊的金属材料，如合金、金属陶瓷和高温合金等。
合金是由两种或多种金属元素混合而成的材料，具有优异的力学性能和耐腐蚀性能，广泛应用于航空航天、汽车等领域。
金属陶瓷是由金属和陶瓷相结合形成的材料，具有金属性和陶瓷的高温和耐腐蚀性能，被广泛应用于高温环境下的结构件和腐蚀介质中的工艺设备。
高温合金是一种具有高温下优异性能的合金，常用于航空发动机、燃气涡轮机等高温工作环境下的零部件。
总之，金属材料是一类具有优异导电性、热传导性、塑性和可加工性的材料。
金属材料在人类社会中具有广泛的应用，不仅构成了现代工业发展的基础材料，也是促进科技进步并改善人类生活的关键材料。
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中合金钢 5w％－10w％
高合金钢 >10w％
按合金元素分：铬钢、铬镍钢、锰钢、硅锰钢等。 按用途分： 结构钢、工具钢、特殊性能钢。
铁及铁基合金
不锈钢－在大气和一般腐蚀性介质中具有很高耐蚀
性的钢。
用 途－制造在各种腐蚀性介质中工作并具有较高抗
铝中加入合金元素后，可提高合金的 强度，并保持良好的加工性能。
提 高 强 度 的 方 法
固溶强化 时效强化 弥散强化 细晶强化
时效强化
在金属基体中加入固溶度随温度降低而降低的
合金元素，通过高温固溶淬火处理，形成过饱和固 溶体，通过时效，过饱和固溶体分解，合金元素以 一定方式析出，弥散分布在基体中形成沉淀相，沉
高的弹性极限和疲劳强度。
色泽美观。
铜及铜合金
纯铜 纯铜为紫色，又称紫铜。主要用于制作 电导体及配制合金。工业纯铜分为4种： T1、T2、T3、T4。编号越大，纯度越低。
纯铜的强度低，不宜用作结构材料
铜及铜合金
铜合金种类
铜中加入合金元素后，可提高合金的强度，
并保持良好的加工性能。
铜 合 金 的 种 类
合金刀具、量具钢
世界最长的跨海大桥
杭州湾跨海钢铁大桥，桥长36公里
世界最长的高原铁路
青藏铁路1142公里
铝合金
钛合金
钛飞船
铜制品ห้องสมุดไป่ตู้
金属材料应用
金属材料应用
腐蚀能力的零件或结构件。广泛用于石油、
化工、原子能、海洋开发、国防和一些先端科学
技术领域。
铁及铁基合金
铸铁
用 途
铸铁是工程上最常用的金属材料，广泛应用在 机械制造、冶金、矿上、石油化工、交通等领域。 在汽车占50－70％，在机床制造中占60－90％。
C >2.11%的铁，通常还含有较多的Si、Mn、
S、P等元素。
铸铁的生产设备和工艺简单，价格便宜。
铁及铁基合金
灰口铸铁
铸铁的种类
白口铸铁
麻口铸铁
铁及铁基合金
铸铁性能特点
石墨的形态对铸铁的力学性能影响较大。 石墨相当于钢基体中的裂纹和空洞，它降低基
体的抗拉强度，并引起应力集中。石墨量越多，
铸铁的抗拉强度越低。
铁及铁基合金
石墨的存在对铸铁的特殊作用
有色金属
贵金属
Au、Ag、Pt
稀有金属 W、Mo、U、Ta、稀土金属
金属材料分类
特殊金属－非晶态金属、形状记忆合金、减震合金、
超塑金属、储氢合金、超导合金等
金属材料的特点
金属材料的特点
1、常温下为固体（Hg除外）
2、熔点较高
也有较低的如：Sn、Pb、Zn、Al
3、密度较大（Mg、Al除外 3g/cm以下） 4、有光泽 5、延展性、韧性、可加工性好 6、导热性、导电性好，Ag、Cu、Al
镁的电极电位较低，抗腐蚀性能差。 镁属于密排六方结构，因此塑性变形能力差。
镁及镁合金
镁合金的特点
低比重：工业用材料中最轻量材料（铝的2/3重） 高比强度：优于钢和铝 震动吸收性好：可将震动能吸收并转化成热放出 易机械加工、耐冲击性好、电磁屏蔽性好、
可再生利用：有利于环境优化
镁及镁合金
用
镁 合 金 的 种 类
淀相能有效阻止晶界和位错的运动，从而提高提高
合金强度。
铝及铝合金
铝合金的种类
用
途
变形铝合金 铸造铝合金
铝丝、铝箔、铝合金型材等
复杂形状的铸件等
铜及铜合金
铜及铜合金的特点
优良的物理、化学性能。导电、导热性能好、耐腐 蚀等，是抗磁材料。 加工性能好。容易冷热成形，铸造铜合金铸造性能好。 具有某些特殊力学性能。比如优良的减摩性和耐摩性
7、易氧化
钢
The four types of stresses
碳钢的牌号与用途
碳素工具钢：T 用途 铸钢：ZG 用途 T9表示含C：0.9w%。
制造各种刀具、量具、模具等 ZG25，表示含C：0.25%。
主要用于制造形状复杂并需要一定强度、塑性 和韧性的零件，如齿轮、联轴器等。
铁及铁基合金
合金钢
特种钢材主要靠进口。
金属材料分类
在103种元素中，金属元素有81种 黑色金属
金属材料
有色金属 特殊金属
金属材料分类
生铁 含C >2％
碳素钢
黑色金属
钢
含C 0.04％－2％ 合金钢
纯铁 含C <0.04％
含碳量越高，硬度、强度越大，但塑性降低
金属材料分类
重金属 轻金属
Cu、Pb、Zn、Ni Al、Mg、Ti
途
变形镁合金
铸造镁合金
镁合金各种型材
复杂形状的铸件
贵金属
贵金属具有优良的高温抗氧化性和抗腐蚀性能、
电学性能、高的催化活性、强配位能力。
在应用中有"少、小、精、广"的特点，被称为现 代"工业的维他命"。
主要用途
催化剂、磁电机材料、电极材料、 储氢材料、高强度材料、焊料等。
金属材料的应用
合金弹簧钢
钛及钛合金
纯钛
钛的密度低，熔点高，线膨胀系数小。 导热性差。纯钛塑性好，强度高，可以加工成 细丝和薄片。 钛在大气、海水及酸碱中的抗腐蚀性能好。
纯钛的晶体结构
< 882.5°C：密排六方结构，α－Ti > 882.5°C：体心立方结构。β－Ti
钛及钛合金
钛合金的种类 α－钛合金 β－钛合金
钛中加铝、硼，获得α－Ti合金。 其强度较低，但高温（500－600度）强度 很高。抗氧化性、抗蠕变性、焊接性能良好。
1、切削加工性能优异；
2、铸造性能良好；
3、具有耐磨性；
4、具有良好的减振性；
5、对缺口不敏感；
非铁及其合金
铝及铝合金 铜及铜合金
钛及钛合金
镁及镁合金
铝及铝合金
铝及铝合金的特点
密度低、比强度高。纯铝的密度只有2700kg/m3， 仅为铁的1/4。
优良的物理、化学性能。导电性能好、磁化率低、
耐腐蚀等。 加工性能好。铸造性能好、易于塑性变形，经热处 理后还具有很高的强度。
钛中加钼、铬、钒，获得β－Ti合金。
其强度高，冲压性能好，并可通过淬火 和时效获得强化。 其塑性好，容易锻造、压延和冲压，可
α＋β－钛合金
通过固溶和时效进行强化。热处理后的
强度可提高50％－100％。
镁及镁合金
纯镁的特点
密度低、比强度高。纯镁的密度只有1749kg/m3， 仅为铁的1/4、铝的2/3。
铝及铝合金
纯铝 名称
高纯铝 工业高纯铝 工业纯铝 纯铝中含有Fe、Si、Zn等元素时，会使性能下降
纯度
99.93%-99.99% 98.85%-99.9% 98.0%-99.0%
用途
科学研究、制作电器 铝箔、铝合金原料 电线、电缆、配置合金
纯铝的强度很低，不能用作结构材料
铝合金
铝及铝合金
合金元素的作用
金属材料的概况
钢铁是经济产业的基本支柱，主要用于铁路、建
筑、桥梁、汽车工业等领域。 中国钢铁产量世界第一， 2011年钢铁产量约6.9 亿吨，占全世界产量的70%，是世界其他国家总和的2 倍半。其中，4千多万吨钢材出口。
2012年1-11月，中国钢产量6.60亿吨。
中国目前至少有1/3的不符合质量要求。
黄铜
青铜
以Zn为主要合金元素。良好的加工性能， 优良的铸造性能，耐腐蚀性能也好。
以Sn为主要合金元素。用于铸造形状复杂 的零件。抗腐蚀性比黄铜还好。 以Ni为主要合金元素。具有较好的强度和 塑性，能进行冷加工变形，抗腐蚀性能也好。
白铜
钛及钛合金
钛及钛合金的特点 密度低、比强度高。 耐高温、耐腐蚀性能、低温韧性好等。 加工条件复杂，成本较高。