第2节 金属材料概论
金属材料概论第六章ppt课件.ppt
ES 线(Acm)
过共析钢发生先共析 渗碳体完全溶入 A 或 开始从 A 中析出转变
A1、A3、Acm 称为钢在缓慢加热 和冷却过程中组织转变的相变点
平衡条件 钢在热处理时出现滞后现象—— 实际转变温度偏离平衡临界温度
温度差
过热度（加热时）和 过冷度（冷却时）
加热和冷却时碳钢的 相变点在 Fe - Fe3C
1·奥氏体的形核 a 奥氏体晶核优先在铁素体与渗碳体的相界面上形成。 (相界上原子排列紊乱, 缺陷较多, 能量较高, 碳含量介 于F与Fe3C之间)
A
2·奥氏体的长大 b
Fe3C
FAe3C
碳 CA - Fe3C
A浓
度
F
奥氏体晶粒长大
①渗A碳体CA的- F溶解 ②碳在 A 和 F 中的扩散 ③珠光F体继片续间距向 A 转变进行
2· 加热速度
加热速度 ↑，过热度 ↑，发生转变的温度越高，转 变温度范围越宽，奥氏体完成转变所需时间越短
43··钢原的始成组分织 原始珠光体中的渗碳体为层片状比粒状更容易形成 钢奥中氏的体碳，含因量为↑它，们奥的氏相体界形面成积速较度大越，快形→成C奥%氏体晶 ↑核，的铁几素率体高和。渗碳体的相界面增加，使形核率↑ 。
举例：某钢制零件的生产工艺路线：
备料
铸造或锻造（铸机械加工
最终热处理
切削加工
装配
机械产品
三、钢的相变点（临界温度） 钢在加热或冷却时可发生类 似纯铁的同素异构转变 发生固态相变
钢可以进行热处理
金属或合金在加热或冷却过程中发生相变的温度
—— 临界点
PSK 线 (A1) 共析钢发生 P 与 A 之间的相互转变 GS 线(A3) 亚共析钢发生先共析 F 完全溶入A
《金属材料概论》课程教学大纲
《金属材料概论》课程教学大纲一、基本信息课程编号：01A31203课程名称：金属材料概论英文名称：Panorama of Metal Materials课程类型:□通识必修课□通识核心课□通识选修课□学科基础课□专业基础课□专业必修课■专业选修课□实践环节总学时：32讲课学时：32实验学时：0学分：2.0适用对象：材料科学与工程 复合材料与工程 材料物理课程负责人：滕新营二、课程的性质与作用《金属材料概论》是一门材料科学与工程专业各专业方向（合金材料方向除外）的选修课，其目的与任务是：通过课程的学习，使学生了解常用的金属材料的成分、组织、性能之间的关系；了解掌握强化金属材料的基本途径；掌握钢的热处理原理和常用的热处理方法；学习掌握合金二元相图特别是Fe-C相图；了解常用金属材料的牌号、成分、组织、性能及用途。
三、教学目标1、系统掌握金属材料基本理论及基本知识，初步具备应用所学理论知识分析解决实际问题的能力，为金属材料成形工艺和制备、热处理工艺制定打下一定的基础。
2、使学生在金属材料基础理论及基本知识方面具备应用阅读一般专业文献及进一步提高自修的能力。
3、初步具备应用光学金相分析金属及合金组织的能力。
课程目标与相关毕业要求指标点的对应关系10、能够就材料的设计、生产、成型加工等复杂工程问题与同行及社会公众进行有效沟通和交流，并具备一定国际视野。
10.3了解材料学科/行业的国际状况、发展趋势、研究热点√√√四、教学内容及要求绪论 建议学时：1 [教学目的与要求] 引导学生进入金属材料领域，认识金属材料在工程等个领域的应用等。
[教学重点与难点] 激发学生学习金属材料的兴趣。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授 课 内 容]第一节 材料与材料科学第二节 材料的分类与概况第三节 材料科学与机械工程第四节 本课程的目的、内容与学习要求第一章 材料性能及应用意义 建议学时：4 [教学目的与要求] 了解掌握金属材料常用的性能指标含义。
金属材料概论第三章ppt课件.ppt
体心立方
面心立方
体心立方
第三节 合金的结晶与相图
合金的应用比纯金属广泛得多
→ 因为合金的强度、硬度、耐磨性等机械性能比纯 金属高许多；某些合金还具有特殊的电、磁、耐 热、耐蚀等物理、化学性能。
学习内容： 一 概念 二 合金相结构 三 二元合金相图
一 概念
1·合金：两种或两种以上的金属，或金属与非金属，经 熔炼或烧结、或采用其它方法组合而成的具有 金属特性的物质。
如果在结晶过程中只有一颗晶核并长大，而不出 现第二颗晶核．那么由这一颗晶核长大的金属， 就是一块金属单晶体。
2、形核和长大 形核： 均质形核：由熔液自发形成新晶核，液体中出现新
相晶核的几率是相同的→ 自发形核
异质形核：新相优先出现于液相中的某些区域的 形核方式 → 非自发形核←杂质（未熔 质点）
长大： 长大过程实质：液体中金属原子向晶核表面迁移过程 长大条件：过冷度
∵结晶初期生成的微小晶粒与
液相间的平衡温度低于大晶
体与液相间的平衡温度— 小
ห้องสมุดไป่ตู้晶体的熔点<大晶体的熔点 温
度
而通常金属的熔点是与大晶 T
Tm=T大晶粒
△T Tn=T小晶粒
体相对应的 → 结晶过程只能
在金属熔点以下的温度进行
∴过 冷条件下发生！
时间τ
②结晶过程中晶核数目越多，凝固后晶粒数目也越多， 晶粒越细小；反之，晶粒数目越少，晶粒越粗大；
2·组元：组成合金最基本的、独立的物质，简称为元。 一般指组成合金的元素，或稳定的化合物。
例如：黄铜的组元是铜和锌；碳钢的组元是铁和碳， 或是铁和金属化合物Fe3 C
黄铜:Cu与Zn的合金。Zn的含量越高，其强度也较高，
《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。
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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金属材料概论
中国海洋大学本科生课程大纲课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修一、课程介绍1.课程描述：金属材料概论是高分子科学与工程专业专业知识教学层面的选修课，也是高分子专业学生认识金属材料的主要途径，更是理解材料在实际生活中应用的重要渠道。
课程从工程应用角度出发，阐明金属材料的基本理论，使学生掌握金属材料的成分、加工工艺、组织结构与性能之间关系的基本规律；具备根据机械构建使用条件和性能要求，对结构件进行合理选材的初步能力，并了解金属材料的发展现状和趋势，对材料学科有更广泛深入的认识，为学生后续从事材料相关工作典型基础。
2.设计思路：基于工程认证背景，本课程以学习成果导向（OBE）理念为基础，设计教学大纲及教学环节，达到支撑学生毕业要求中的工程知识、设计开发解决方案等三个能力要求的目的。
基于此，课程内容选择工程应用中的主要金属材料为主线，通过介绍其力学性能、结构特征、成型与制备、强韧化机制，指导学生获得在工程实际中合理选材的能力。
课程内容的编排将由简入繁，由理论入实际，使学生逐步掌握常用金属材料的基本性能和应用。
3.课程与其他课程的关系：本课程是材料学科本科生专业知识教学层面的一门应用型课程，需要学生提前掌握材料科学基础和材料力学的相关知识，并参与了金工实习，了解了工程实际中结构材料的应用特征，从而帮助学生更加深刻地理解课程内容。
- 4 -二、课程目标本课程通过讲授典型金属材料的性能及选用标准，将使学生具备以下能力，并达到工程教育认证的标准：（1）掌握金属材料力学性能与组织结构之间的关系，了解塑性变形、热处理等加工方式对材料组织、性能的影响规律。
（支撑毕业要求1）（2）掌握典型金属材料的种类、性能及主要应用。
（支撑毕业要求1）（3）了解工程材料选用的基本原则，可以根据构件使用要求、材料工艺性及经济性，合理选用材料及相应加工处理方法。
（支撑毕业要求3）三、学习要求金属材料概论是材料相关专业的重要课程，是学生将材料及其应用联系起来的重要纽带，为达到最佳学习效果，要求学生要做到以下几点：（1）先修材料科学基础、材料力学课程，并完成金工实习。
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
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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
《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。
金属材料概论
金属材料概论开课院系：粉末冶金研究院课程编号：0704-课程英文名称：Introduction of metallic materials课程总学时：34 总学分：2含实验或实践学时：学分：推荐使用教材：机械工程材料编者：齐宝森出版社：哈尔滨工业大学出版社出版时间及版次：2004年第2版教学目标与基本要求：金属材料概论课程是高等院校材料、机电类专业的一门技术基础课。
从工程应用的角度出发，阐明金属材料的基本理论，使学生掌握金属材料的成分，加工工艺、组织、结构与性能之间关系的基本规律；具备根据机械零件使用条件和性能要求，对结构零件进行合理选材的初步能力，并了解金属材料发展的现状和趋势。
本课程的基本要求1)掌握金属材料主要力学性能与组织结构之间的关系2)了解塑性变形、热处理等加工工艺对组织和性能的影响规律3)掌握常用金属材料的种类、牌号、性能特点及应用。
4)熟悉选用工程材料的基本原则，根据零件的使用要求，材料工艺性及经济性，能合理的选用材料及相应的处理方法。
考试形式：闭卷考试，考试成绩100%课程内容与学时分配：授课内容（细化到章、节、目）教学目标授课模式（指传统讲授、讨论、多媒体教学等）学时分配绪论材料科学概述学习本课的目的、要求和方法了解课程意义及作用多媒体1第一章金属材料的力学性能了解材料常用性能指标多媒体31.1静载时的力学性能1.2承受动载时的力学性能1.3金属的疲劳强度1.4断裂韧度1.5 耐磨性第二章金属的基础知识2.1 纯金属晶体结构掌握金属材料微观结构多媒体12.2 合金结构2.3 合金状态图掌握Fe－C合金状态图的规律及其应用多媒体与讨论4第三章金属制备成形与塑性变形3.1金属冶炼3.2金属液态成形3.3金属压力加工3.4金属焊接了解金属制备成形方法多媒体43.5金属的塑性变形与再结晶3.6金属变形后的组织和性能掌握金属的塑性变形与再结晶的原理与应用多媒体1第四章金属的强韧化4.1 金属热处理原理4.1.1钢在加热时的转变4.1.2钢在冷却时的转变4.1.3淬火钢的回火转变掌握热处理原理，掌握5大转变的性质和特点.多媒体24.2钢的热处理工艺4.2.1钢的退火与正火4.2.2钢的淬火与回火4.3钢的淬透性掌握钢的热处理工艺，了解钢的其他强化方法多媒体34.4表面强化与特种热处理4.5钢的合金化第五章常用金属材料5.1工业用钢概述5.2工程结构用钢5.3 机械结构用钢掌握常用材料的牌号、性能特点与应用多媒体35.4 工具钢5.4.1 工具钢特点5.4.2 工具钢、模具钢、量具钢5.5 特殊性能钢不锈钢、耐热钢、耐磨钢掌握常用材料的牌号、性能特点与应用多媒体35.4 铸铁及有色合金5.4.1 铸铁特点与性能5.4.2 铝及铝合金5.4.3 铜及铜合金5.4.4 滑动轴承合金了解常用材料的牌号、性能特点与应用多媒体4第六章金属材料的选用6.1机械零件的失效分析6.2机械零件选材的基本原则6.3实例分析初步掌握常用零件的选材思路多媒体与讨论3金属成形与加工认识金属常用加工方法到工厂实践教学 2 学习参考书（注明编者，出版社，出版时间及版次）：1.《机械工程材料》，文九巴编，机械工业出版社，2003年1月2.《工程材料》，朱张校编，清华大学出版社，2001年1月3.《机械工程材料》，沈莲编，机械工业出版社，2000年7月。