金属材料学知识点总结

不过研究对象限于金属材料。
金属材料学科属于应用科学基础范畴，它以凝聚态物
理和物理化学、晶体学为基础理论，结合冶金、机械、
化工等学科知识，去探讨金属材料的成分(compositons)、
工艺(processes)、组织结构(microstructure)、性能及使
用性能(properties 、performance)之间的内在规律，并
Compositions Synthesis
Processing
h
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一、金属材料性能
金属材料的性能
力
物
化
学
理
学
性
性
性
能
能
能
使用性能 h
工 艺 性 能
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一、金属材料性能
使用性能：指金属材料制成零件后为保证其正常 工作及一定使用寿命应具备的性能。包括力学性 能、物理性能和化学性能。
工艺性能：指金属在加工成零件或构件过程中应 具备的适应加工的性能。包括冶炼性能、铸造性 能、锻压性能、切削加工性能、焊接性能及热处 理工艺性能等。
h
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二、金属材料的制备
制备（加工）工艺 冶炼与凝固 成型与热处理
冶金与凝固理论 塑性成型与固态相变理论
h
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二、金属材料的制备
退火(annealing)
普通热处理
正火(normalizing) 淬火(quenching)
整体热 处理
回火(tempering)
热
表面淬火—感应加热、火焰加热、
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2
一、金属材料学科定位与分类
材料 Materials
是人类用于制造生活和生产工具赖以生存和发展的 重要物质基础； 是当今社会物质文明进步的根本性支柱之一； 是国民经济、国防及其他高新技术产业发展不可或 缺的物质基础。
材料
h
能源
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1. 材料科学与工程、金属材料学
材料科学与工程(MSE—Materials Science and Engineering)：
《金属材料学》
知识点梳理和总结
王永强
安徽工业大学 材料科h学与工程学院（MSE）
1
三、课程的主要内容
1 钢的合金化原理 第1章-金属材料学的核心
2 工程结构和机械制造结构钢 第2-3，7章
3 工模具钢 第4章
4 不锈钢和耐热钢 第5-6章
5 铸铁 第8章
6 有色金属合金及新型金属材料 第9-15章
广泛用于各种结构件如轴、 齿轮等热处理。也可作为要 求较高精密件、量具等预备
热处理。
● 淬火加高温回火的热处理h称作调质处理，简称调质17.
钢的淬火与回火
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三、金属材料的组织结构
Fe-Cr-Ni合金
合金 组织 相
核电站主管道
宏观组织
微观组织
双相组织
h
铁素体相 奥氏体相
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三、金属材料的组织结构
1) 碳素钢：含C量大于0.0218 wt. %而小于2.11 wt. %、除 Fe、C和限量的Si、Mn、P、S等杂质外，不含其他合 金元素的钢。
• 低碳钢C≤0.25%；中碳钢C=0.25%-0.60%；高碳钢 C>0.60%。
2) 合金钢：在碳素钢基础上为改善钢的某些性能而有目的
地添加的适量的一种或多种合金元素而构成的钢种。低合
联系具体器件或构件的使用功能，力求能用经济合理的
办法制备出来。
h
5
1. 材料科学与工程、金属材料学
材料科学与工程的 主要任务
确立两个关系：
• 性能与成分、组织 结构间的关系；
• 组织结构与成分和 加工工艺间的关系
性能 材料应用的基础
提高材料性能的途径
• 改变材料的化学 成分改进材料的 合成与工艺。
处
表面热处理
电接触加热等
化学热处理—渗碳、氮化、碳氮
共渗、渗其他元素等
理
控制气氛热处理
其他热处理
真空热处理 形变热处理
激光热处理
h
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钢的淬火与回火
• 淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于Vk速 度冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺.
淬火是应用最广的热处理 工艺之一。 淬火目的是为获得马氏体 组织，提高钢的性能。
h
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淬透性与淬硬性
• 淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层深度的能力。其 大小是用规定条件下淬硬层深度来表示。
淬硬层深度是指由 工件表面到半马氏 体区(50%M + 50%P) 的深度。
Fra Baidu bibliotek
淬硬性是指钢淬火
后所能达到的最高
M量和硬度随
硬度，即硬化能力.
深度的变化
h
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钢的淬火与回火
• 回火是指将淬火钢加热到A1以下的某温度保温后冷 却的工艺。
金钢（Me总<5%）、中合金钢（5%<Me总<10%） 、高合
关于材料成分、制备与加工、组织结构与性能以及 材料使用性能诸要素和它们之间相互关系的有关知识的 开发与应用的科学。
材料科学与工程专业（一级学科）：
金属材料 无机非金属 高分子材料
二
材料物理与化学
级 学
材料学
科
材料加工工程
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4
1. 材料科学与工程、金属材料学
金属材料学：
从科学意义上与材料科学与工程的定义是一致的，只
• 使用性能是保证能不能使用；
• 工艺性能是保证能不能生产和制造的问题。
• 两者有时是一致的，有时h 互相矛盾。
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金属材料的力学性能
➢ 力学性能 指金属在力的作用下所 显示出的与弹性和非弹性反应相关或 涉及应力-应变关系的性能，如强度、 塑性、弹性、硬度、韧性、疲劳等
力学性能是选择和使用结构金属材料的重要依据。
组织结构 最直接因素
化学成分 最本质因素
加工工艺 h 材料成为工业产品的桥梁6
2. 金属材料分类
结
传
构 材
金
统 材
料属 料
功材新
料 能
型
材
材
料
料
h
7
2. 金属材料分类
金 属
黑色 金属
材 料 有色
金属
h
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金属材料成分、组织、制备、性能
Properties Performance
Microstructure
组元 1（纯金属）
合金
相
组元 N（纯金属）
固溶体
BCC 常见金属结构 FCC
HCP h
金属化 合物
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三、金属材料组织与结构
原子结构
材
料 原子的空
结
间排列
构 显微组织
晶 态
非 晶 态
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三、金属材料的组织结构
相、组织、固溶体、金属化合物、 珠光体、马氏体、奥氏体、铁素体
h
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钢铁材料
•1、按成分分类
低温回火
中温回火
高温回火
回火温度 150-250℃ 350-500℃
回火组织 回火目的
应用
M回
T回
在保留高硬度、高 耐磨性的同时，降 低内应力。
提高e及s，
同时使工件具 有一定韧性 。
适用于各种高碳 钢、渗碳件及表 面淬火件。
适用于 弹簧热处理
500-650℃
S回
获得良好的综合力学性能， 即在保持较高的强度同时， 具有良好的塑性和韧性。