第一篇金属材料导论PPT课件
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第1节 金属材料(课件 32张ppt).ppt
合金的特性：
根据以上实验可得到合金与组成它们的纯金属的性质有何异同？
1、 一般地，合金的硬度和强度高于组成它们的纯金属。
2、 合金的熔点低于组成它们的纯金属。
3、 一般地，合金的抗腐蚀性能强于组成它们的纯金属。
合作探究
延展性
导电性
导热性
密度
硬度
金属
良好
良好
良好
大多密度较大
一般较大
非金属
不具有延展性
大多较差（石墨较好）
大多为热的不良导体（石墨较好）
大多密度较小
一般较小，但差异很大（金刚石硬度极大，而石墨硬度就较小）
金属一定能导电、导热，但能导电导热的单质不一定 是金属。如非金属石墨也能导电，也能导热。
为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬？如果镀金怎么样？
用来铸造硬币的金属材料需要具有什么性质？
资源丰富无毒轻便耐磨耐腐蚀美观、易加工
金称为形状记忆合金。
记忆合金
1932年,瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到“记忆”效应，即合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。
状态
固态
铝、锌、铁、碳、硫、磷
汞、溴
液态
金属都有特殊的金属光泽，非金属大多无光泽
金属大多呈银白色或灰色，非金属大多外表暗淡
金属常温下呈固态，汞除外，非金属常温下大多是气态或固态，溴除外
总结一下
金属
非金属
光泽
特殊的金属光泽
大多数无金属光泽
颜色
大多数银白色或灰色（铜：紫红色，金：金黄色）
多种颜色，大多外表暗淡
钢
(1)成分
第一章金属材料的基础知识ppt课件
许多学者提出晶体中存在的各种缺陷、空 位。
〔4〕微观实际的深化研讨
1940年到如今许多研讨者进展了原子分散的 研讨，利用电子显微镜察看到了位错的滑 移、不完全位错、层错、亚构造等，许多 金属学实际方面问题得到更深化研讨。
金属资料的定义：具有导热导电和 可塑性及金属光泽的元素叫金属元 素。
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，由于这种钢液在钢锭模中冷凝时残
存的氧与碳发生反响。
FeO + C → Fe +CO CO气体使钢沸腾。 镇静钢 脱氧完全，根本上没有上述反响，钢液安静。 半镇静钢
5.按赋予其外形的方法分：
铸造钢
锻压钢
扎压钢
〔1〕原始钢铁消费 铁的熔炼大约在公元前2800年。 〔2〕金属资料学的根底 19世纪，冶金学家和晶体学家奠定了金属资
料学的根底，金属学、金相学、相变和合 金钢等。
〔3〕微观组织实际大开展 1900~1940年期间。Tammann导出了合金相
组成的普通规律发现了合金的本质。Bragg 利用X射线证明了δ—Fe、α—Fe是体心立方 γ—Fe 是面心立方。
3、二氧化碳气体上升，跟炽热的焦炭反响， 生成一氧化碳。
4、一氧化碳气体上升，跟从炉顶不断装入并逐 渐下降的铁矿石接触。在炉身中部，绝大部分铁 的氧化物被一氧化碳复原成铁。
5、在冶炼过程中，混在铁矿石里的锰、硅、硫、 磷等元素也会被碳或一氧化碳从它们的化合物中 复原出来。少量的碳、锰、硅、硫、磷等在高温 下熔合在铁里，成为生铁。生铁的熔点〔11001200摄氏度〕比纯铁的熔点〔1535摄氏度〕低得 多。
2 CO = C + CO2
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。
《金属材料导论》课件
3 热导率
金属材料的热导率通常较 高，能够有效地传导热能。
4 电导率
金属材料的电导率通常较高，能够导电，用 于制造电子元器件。
5 硬度
金属材料的硬度不一，通常采用载荷硬度或 压痕硬度来评价其硬度。
金属材料的化学性质
1
氧化还原性质
2
金属材料具有氧化还原性质，与其他元
素发生氧化还原反应。
3
氧化物
金属材料易被氧化，形成金属氧化物。
腐蚀性能
金属材料易被强酸、强碱等化学物质腐 蚀，影响材料性能。
金属材料的加工与制备
熔铸法
将金属加热至熔点， 液态金属通过铸模形 成所需的形状。
铸造法
将适量金属熔炼后， 将熔融金属铸入铸型 中，并在冷却凝固后 取出。
压延法
将金属带通入辊组， 经过多次轧制后，形 成所需尺寸、形状的 板、箔或带材。
焊接法
晶体结构
周期表中的位置
金属具有规律排列的原子晶体结 构，通常为面心立方、体心立方、 六方最密排列等。
金属通常位于周期表的左部或中 部，具有良好的导电性、导热性 和塑性。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
金属材料的物理性质
1 密度
2 热膨胀系数
金属材料的密度通常较高， 但具有良好的强度，可用 于制造高强度的结构件。
金属材料的热膨胀系数通 常较小，具有良好的热稳 定性。
金属材料导论
欢迎大家来到金属材料导论的课堂。在这里，我们将深入了解金属材料的组 成、性质、加工与应用，为大家呈现一个全面的金属世界。
什么是金属材料
定义
金属是一种具有特定物理、化学性质，能用于制造成品的物质。
特点
高密度、良好的导电导热性能、良好的塑性变形和机械加工性能。
第1章金属材料的优秀课件
伸长率
压缩率
塑性
断面收缩率
（1）伸长率
• 即试样拉断后标距的伸长与原始标距的百分比。
δ=(L1 - L0)/ L0 ×100%
式中
δ——伸长率（%）；
L1——试样拉断后标距（mm)； L0 ——试样原始标距（mm)。
（2）断面收缩率
•
即试样拉断后，缩颈处横截面积的最大缩减量与原
始的横截面积的百分比。
一、 强度与塑性
• 1、 强度 强度是指金属材料在静荷作用下抵抗永 久变形和断裂 的能力。由于载荷的作用方式有拉 伸、压缩、弯曲、剪切等形式，所以强度也分为 抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。 各种强度间常有一定的联系，使用中一般以抗拉 强度作为最基本的强度指标。
• 2、 塑性 塑性是指金属材料在载荷作用下发生不 可逆变形的能力，也就是金属材料在断裂前发生 塑性变形的能力。衡量金属材料塑性能力的指标 是延伸率和断面收缩率。
件局部变细形成颈缩现象）
• 4、缩颈与断裂阶段（由于颈缩，局部截面将迅速减小，
拉力开始下降，直至k点试件断裂。Fb 是试件拉断前能承
受的最大载荷，称为极限载荷）
1、强度指标
• 金属材料的强度是用应力来表示的，即材 料承受载荷后内部产生一个与载荷相平衡 的内力，我们将单位面积上的内力称应力， 用σ表示。为了保证机械零件的正常工作， 我们必须知道金属材料的强度指标，它通 常是指金属材料的弹性极限、屈服点和抗 拉强度。（这些参数可以计算，也可以查 阅相关技术资料）
号σ0.2表示。
• 计算公式:
σ = 0.2
F0.2 S0
（3） 抗拉强度（强度极限）:材料承受最大载荷时
的应力。用σb表示。
计算公式:
压缩率
塑性
断面收缩率
（1）伸长率
• 即试样拉断后标距的伸长与原始标距的百分比。
δ=(L1 - L0)/ L0 ×100%
式中
δ——伸长率（%）；
L1——试样拉断后标距（mm)； L0 ——试样原始标距（mm)。
（2）断面收缩率
•
即试样拉断后，缩颈处横截面积的最大缩减量与原
始的横截面积的百分比。
一、 强度与塑性
• 1、 强度 强度是指金属材料在静荷作用下抵抗永 久变形和断裂 的能力。由于载荷的作用方式有拉 伸、压缩、弯曲、剪切等形式，所以强度也分为 抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。 各种强度间常有一定的联系，使用中一般以抗拉 强度作为最基本的强度指标。
• 2、 塑性 塑性是指金属材料在载荷作用下发生不 可逆变形的能力，也就是金属材料在断裂前发生 塑性变形的能力。衡量金属材料塑性能力的指标 是延伸率和断面收缩率。
件局部变细形成颈缩现象）
• 4、缩颈与断裂阶段（由于颈缩，局部截面将迅速减小，
拉力开始下降，直至k点试件断裂。Fb 是试件拉断前能承
受的最大载荷，称为极限载荷）
1、强度指标
• 金属材料的强度是用应力来表示的，即材 料承受载荷后内部产生一个与载荷相平衡 的内力，我们将单位面积上的内力称应力， 用σ表示。为了保证机械零件的正常工作， 我们必须知道金属材料的强度指标，它通 常是指金属材料的弹性极限、屈服点和抗 拉强度。（这些参数可以计算，也可以查 阅相关技术资料）
号σ0.2表示。
• 计算公式:
σ = 0.2
F0.2 S0
（3） 抗拉强度（强度极限）:材料承受最大载荷时
的应力。用σb表示。
计算公式:
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
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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
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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。
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3
工业技术学
第一章 金属材料
一、金属的晶体结构
第一篇金属材料导论PPT课件
第18页/共20页
二、化学热处理
1、渗碳 ◆ 向低碳钢或低碳合金钢渗入碳原子的过程。
加热到900～950℃，长期保温---渗碳 ◆ 渗碳后要淬火和低温回火 ◆ 主要用于承受较大冲击载荷和严重磨损的零件，硬度
HRC58～64左右 2、氮化（渗氮） ◆ 向钢表层渗氮原子，以提高硬度、耐磨性、疲劳强度、
第6页/共20页
一、铁碳合金状态图的建立 1.配制不同成分的铁碳合金，加热后缓慢地 冷却，记录数据，绘制它们的冷却曲线（时 间、温度）。 表1—2 各种成分的临界点 2.从冷却曲线上找出临界点，并画到图1-16的 成分—温度坐标中。 图1—16 铁碳合金状态图的建立 3.相同意义的点连接起来。
第7页/共20页
第2页/共20页
▪ 金属的结晶就是金属液转变为晶体的过程。 ▪ 纯金属的结晶是在一定温度下进行的，在冷却曲线上出现一段水平段，见图1-6
纯金属的冷却曲线。即：时间变化，固体增加，但金属的温度并不下降，这是由 于金属结晶时放出热量，致使温度不下降。
图1-6纯金属的冷却曲线
第3页/共20页
§2-2 铁碳合金的基本组织
• 降低钢的硬度，以利于切削等加工（冲冷拉） • 细化晶粒，提高钢的塑性和韧性 • 消除内应力，并为淬火作准备
第14页/共20页
▪ 退火种类：
(1)完全退火
• 方法：
亚共析钢加热到Ac3以上30~50℃炉-炉保冷冷＋温空- 冷(快些)
(2)球• 化用途退：火主要用于具有亚共析组织的碳钢、合金钢的铸件、
第17页/共20页
§3-4 表面淬火和化学热处理来自一、表面淬火• 目的：表层有较高硬度、耐磨性，而心部保持着 原来的塑性、韧性。(退火、正火或调质 状态的组织)
二、化学热处理
1、渗碳 ◆ 向低碳钢或低碳合金钢渗入碳原子的过程。
加热到900～950℃，长期保温---渗碳 ◆ 渗碳后要淬火和低温回火 ◆ 主要用于承受较大冲击载荷和严重磨损的零件，硬度
HRC58～64左右 2、氮化（渗氮） ◆ 向钢表层渗氮原子，以提高硬度、耐磨性、疲劳强度、
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一、铁碳合金状态图的建立 1.配制不同成分的铁碳合金，加热后缓慢地 冷却，记录数据，绘制它们的冷却曲线（时 间、温度）。 表1—2 各种成分的临界点 2.从冷却曲线上找出临界点，并画到图1-16的 成分—温度坐标中。 图1—16 铁碳合金状态图的建立 3.相同意义的点连接起来。
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第2页/共20页
▪ 金属的结晶就是金属液转变为晶体的过程。 ▪ 纯金属的结晶是在一定温度下进行的，在冷却曲线上出现一段水平段，见图1-6
纯金属的冷却曲线。即：时间变化，固体增加，但金属的温度并不下降，这是由 于金属结晶时放出热量，致使温度不下降。
图1-6纯金属的冷却曲线
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§2-2 铁碳合金的基本组织
• 降低钢的硬度，以利于切削等加工（冲冷拉） • 细化晶粒，提高钢的塑性和韧性 • 消除内应力，并为淬火作准备
第14页/共20页
▪ 退火种类：
(1)完全退火
• 方法：
亚共析钢加热到Ac3以上30~50℃炉-炉保冷冷＋温空- 冷(快些)
(2)球• 化用途退：火主要用于具有亚共析组织的碳钢、合金钢的铸件、
第17页/共20页
§3-4 表面淬火和化学热处理来自一、表面淬火• 目的：表层有较高硬度、耐磨性，而心部保持着 原来的塑性、韧性。(退火、正火或调质 状态的组织)
金属材料PPT课件完整版1
7.社会方言是同一地域的社会成员因 为所在 职业、 阶层、 年龄、 性别、 文化教 养等方 面的社 会差异 而形成 不同的 社会变 体。 8.语言最本质的功能，是作为人们交 际的工 具。英 国作家 塞缪尔·约翰逊 说过：“ 语言是 思想的 外衣。 ”除了 交际工 具，语 言同时 也是文 化的载 体。在 岁月与 文明的 浸泡下 ，方言 承载着 浓郁的 地方文 化特色 ，能够 满足本 地区社 会交际 的需要 。
1.实验探究法 2.合作学习法
金属的用途
兵器、刀具 铝箔、铁丝 电线、电缆 炊具（锅等） 钨做灯丝
金属的性质猜想
金属一般较硬 具有延展性 金属能够导电 金属能够导热 金属熔点较高
铁丝、铜丝、铝丝、干电池、小灯 泡、导线、酒精灯、火柴、砂纸、 黄铜、铜、小刀、小铁锤
①用细砂纸打磨这些金属丝，用滤纸擦拭后，观察 它们的颜色和光泽；
5.真理总是越辩越明。曾几何时，方 言的存 废问题 ，曾经 引起激 烈争议 ，但争 论至今 ，越来 越多的 人逐渐 达成共 识：推 广普通 话很重 要，保 护方言 也很重 要，二 者并不 是非此 即彼的 关系。 6.方言俗称地方话，是语言的变体， 只通行 于一定 的地域 ，它不 是独立 于民族 语之外 的另一 种语言 ，而只 是局部 地区使 用的语 言。根 据性质 ，方言 可分地 域方言 和社会 方言， 地域方 言是语 言因地 域方面 的差别 而形成 的变体 ，是全 民语言 的不同 地域上 的分支 ，是语 言发展 不平衡 性在地 域上的 反映。
锰或铬、镍等。
1.比较黄铜片和铜片、硬铝片和铝 片的光泽和颜色，将它们互相刻画，比 较硬度，完成课本第5页相应表格；
2.已知焊锡为铅锡合金、武德合金为铅、铋、 锡和镉组成的合金。分析下列数据，完成表格。
1.实验探究法 2.合作学习法
金属的用途
兵器、刀具 铝箔、铁丝 电线、电缆 炊具（锅等） 钨做灯丝
金属的性质猜想
金属一般较硬 具有延展性 金属能够导电 金属能够导热 金属熔点较高
铁丝、铜丝、铝丝、干电池、小灯 泡、导线、酒精灯、火柴、砂纸、 黄铜、铜、小刀、小铁锤
①用细砂纸打磨这些金属丝，用滤纸擦拭后，观察 它们的颜色和光泽；
5.真理总是越辩越明。曾几何时，方 言的存 废问题 ，曾经 引起激 烈争议 ，但争 论至今 ，越来 越多的 人逐渐 达成共 识：推 广普通 话很重 要，保 护方言 也很重 要，二 者并不 是非此 即彼的 关系。 6.方言俗称地方话，是语言的变体， 只通行 于一定 的地域 ，它不 是独立 于民族 语之外 的另一 种语言 ，而只 是局部 地区使 用的语 言。根 据性质 ，方言 可分地 域方言 和社会 方言， 地域方 言是语 言因地 域方面 的差别 而形成 的变体 ，是全 民语言 的不同 地域上 的分支 ，是语 言发展 不平衡 性在地 域上的 反映。
锰或铬、镍等。
1.比较黄铜片和铜片、硬铝片和铝 片的光泽和颜色，将它们互相刻画，比 较硬度，完成课本第5页相应表格；
2.已知焊锡为铅锡合金、武德合金为铅、铋、 锡和镉组成的合金。分析下列数据，完成表格。
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