金属材料与热处理课件
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金属材料及其热处理ppt课件
1. 体心立方晶格（BCC）：
晶胞是一个立方体，原子位于立方体的八个顶点和立方体的中心。
具有体心立方晶格结构的金属有α-Fe、W、Mo、V、β-Ti等。 晶胞所包含原子数为： 8×1/8+. 1=2 个。
金属的晶格类型
2. 面心立方晶格（FCC） ：
晶胞是一个立方体，原子位于立方体的八个顶点和立方体六个面的 中心。
表面热处理 (表面淬火和化学热处 理等)；
特殊热处理 (形变热处理、磁场热 处理等)。
根据热处理在零件生产工艺流程 中的位置和作用，热处理又可分 为预备热处理和最终热处理。
A1、A3、Acm为钢在平衡条件下的临界点。在实际热处理会产生不同程度的滞 后。实际转变温度与平衡临界温度之差称为过热度(加热时)或过冷度(冷却时)。 通常把加热时的临界温度加注下标“c. ” 。
4. 在热处理工艺上的应用。
了解加热、冷却时相变的规律，确 定合适的热处理制度。
.
相图的应用
综上所述，相图是材料状态与成分、温度之间关系的图解， 是研究合金的重要工具：
1. 作为选材的依据。
2. 在铸造生产中的应用。
不同成分合金的熔点，确定合适的 冶炼和浇注温度。
3. 在锻造工艺上的应用。
.
合金及其组织结构
2. 相
合金中成分、结构及性能相同的组成部分称为相。相与相之间有明显的 界面－相界。
3. 组织
所谓合金的组织，是指合金中不同相之间相互组合配置的状态。数量、 大小和分布方式不同的相构成了合金不. 同的组织。单相组织、多相组织。
合金的晶体结构
根据合金中各组元之间结合方式的不同，合金的组织可分 为固溶体、金属化合物和混合物三类。
单晶体与多晶体
金属是由很多大小、外形和晶格排列方向均不相同的 小晶体组成，小晶体称为晶粒，晶粒之间交界的地方称为 晶界。
晶胞是一个立方体，原子位于立方体的八个顶点和立方体的中心。
具有体心立方晶格结构的金属有α-Fe、W、Mo、V、β-Ti等。 晶胞所包含原子数为： 8×1/8+. 1=2 个。
金属的晶格类型
2. 面心立方晶格（FCC） ：
晶胞是一个立方体，原子位于立方体的八个顶点和立方体六个面的 中心。
表面热处理 (表面淬火和化学热处 理等)；
特殊热处理 (形变热处理、磁场热 处理等)。
根据热处理在零件生产工艺流程 中的位置和作用，热处理又可分 为预备热处理和最终热处理。
A1、A3、Acm为钢在平衡条件下的临界点。在实际热处理会产生不同程度的滞 后。实际转变温度与平衡临界温度之差称为过热度(加热时)或过冷度(冷却时)。 通常把加热时的临界温度加注下标“c. ” 。
4. 在热处理工艺上的应用。
了解加热、冷却时相变的规律，确 定合适的热处理制度。
.
相图的应用
综上所述，相图是材料状态与成分、温度之间关系的图解， 是研究合金的重要工具：
1. 作为选材的依据。
2. 在铸造生产中的应用。
不同成分合金的熔点，确定合适的 冶炼和浇注温度。
3. 在锻造工艺上的应用。
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合金及其组织结构
2. 相
合金中成分、结构及性能相同的组成部分称为相。相与相之间有明显的 界面－相界。
3. 组织
所谓合金的组织，是指合金中不同相之间相互组合配置的状态。数量、 大小和分布方式不同的相构成了合金不. 同的组织。单相组织、多相组织。
合金的晶体结构
根据合金中各组元之间结合方式的不同，合金的组织可分 为固溶体、金属化合物和混合物三类。
单晶体与多晶体
金属是由很多大小、外形和晶格排列方向均不相同的 小晶体组成，小晶体称为晶粒，晶粒之间交界的地方称为 晶界。
金属材料与热处理绪论课件
高性能金属材料的研发与应用
高强度钢
高强度钢具有较高的抗拉强度和屈服点，广泛应用于汽车、建筑 和船舶制造等领域。
轻质金属材料
如钛合金和铝合金，具有密度低、强度高、耐腐蚀等优点，在航空 航天、汽车和体育器材等领域得到广泛应用。
功能金属材料
如形状记忆合金、超导合金和磁性合金，具有特殊的功能性质，在 医疗器械、能源和通讯等领域有广阔的应用前景。
相变和组织转变过程的调控，从而达到改善材料性能的目的。
热处理的方法与分类
• 总结词：热处有其特定的工艺参数和应用范围。
• 详细描述：退火是将金属加热到适当温度后保温一段时间，然后缓慢冷却至室温的一种工艺方法，主要用于消除内应力、 降低硬度、改善切削加工性等。正火是将金属加热到临界点以上适当温度后保持一定时间，然后空冷至室温的一种工艺 方法，主要用于细化晶粒、提高强度和韧性等。淬火是将金属加热到临界点以上适当温度后迅速冷却至室温的一种工艺 方法，主要用于提高硬度和耐磨性等。回火则是将淬火后的金属加热到适当温度后保温一段时间，然后缓慢冷却至室温 的一种工艺方法，主要用于稳定组织、消除内应力、提高韧性等。
03 金属材料的性能与测试
金属材料的力学性能
弹性性能
金属材料在受到外力作用时， 能够迅速恢复其原始状态的能力。
塑性性能
金属材料在受到外力作用时， 能够发生永久变形而不破裂的 能力。
强度性能
金属材料抵抗外力作用而不被 破坏的能力。
硬度性能
金属材料抵抗表面变形或破坏 的能力。
金属材料的物理性能
热导率
金属材料的性质与用途
金属材料的性质
金属材料的性质主要包括物理性质、化学性质和力学性质。
金属材料的用途
金属材料广泛应用于建筑、机械、航空航天、能源、交通、 电子等领域。
《金属学与热处理》课件
举例说明
电子器件中的微型线圈需要采用真空 热处理来确保其导电性能和稳定性； 而医疗器械中常用的钛合金则需要通 过特殊的化学热处理来提高其耐腐蚀 性和生物相容性。
05
热处理设备与工艺控 制
热处理设备的分类与选择
热处理设备的分类
根据加热方式、用途和特点，热处理设备可分为多种类型，如电炉、燃气炉、 真空炉、感应炉等。
举例说明
飞机发动机中的涡轮叶片需要采用特 殊的热处理工艺来提高其高温强度和 抗疲劳性能；而医疗器械中常用的钛 合金则需要通过精细的热处理来确保 其生物相容性和力学性能。
功能金属材料的热处理
总结词
详细描述
功能金属材料具有特殊的物理和化学 性能，其热处理工艺对材料的性能具 有重要影响。
功能金属材料的热处理主要包括真空 热处理、化学热处理和磁场热处理等 工艺。这些工艺能够改变金属的表面 组织结构和化学成分，从而赋予材料 特殊的物理和化学性能。例如，磁性 材料需要进行磁场热处理来提高其磁 导率和磁感应强度；而超导材料则需 要通过真空热处理和化学热处理来确 保其超导性能。
气氛控制
对于某些热处理工艺，如渗碳、 渗氮等，需要控制炉内的气氛， 包括气体组成、压力和流量等， 以确保工件表面的质量。
热处理过程中的环境保护
减少能源消耗
采用先进的热处理技术和设备，提高能源利用率 ，减少能源浪费。
降低污染物排放
通过改进工艺和设备，降低热处理过程中产生的 有害物质排放，如废气、废水和固体废弃物等。
热处理过程中的相变
相变概念
金属在加热和冷却过程中发生的组织结构变 化，包括晶体结构的变化和相的分离。
相变机理
固态相变、液态相变和气态相变等。
相变类型
共析转变、包晶转变、固溶体脱溶等。
金属材料与热处理 ppt课件
三、金属结构材料的应用情况(1)
1.从总产量来看，钢铁材料的产量占绝对优势， 占世界金属总产量的95％，而且有许多良好的 性能，能满足大多数条件下的应用，价格低廉。
2.在世界金属矿储量中，铁矿资源虽然比较丰富 和集中，但就世界地壳中金属矿产储量来讲， 则非铁金属矿储量大于铁矿储量，如铁只占 5.1％，而非铁金属中铝为8.8％．镁为2.1％， 钛为0.6％。
四、金属材料发展的历史(3)
5.在非铁金属冶金方面，19世纪80年代发电 机的发明，使电解法提纯铜的工业方法得 以实现，开创了电冶金新领域；同时，用 熔盐电解法将氧化铝加入熔融冰晶石，电 解得到廉价的铝，使铝成为仅次于铁的第 二大金属；20世纪40年代，用镁作还原剂 从四氯化钛制得纯钛，并使真空熔炼加工 等技术逐步成熟后，钛及钛合金的广泛应 用得以实现。同时，其他非铁金属也陆续 实现工业化生产。
用锻压成形方法获得优良锻件的 难易程度称为锻造性能。 铸铁不能锻压 。
焊接性能：
大量接性能是指金属材料对焊接加 工的适应性。 切削加性能：切削加工（性能） 金属材料的难易程度称为切削加工 性能。
第三单元
金属的晶体结构与结晶
一、金属材料的晶体结构
晶体与非晶体 非晶体：在物质内部，凡原子呈无序堆积状 况的，称为非晶体。如：普通玻璃、松香、 树脂等。 晶体：凡原子呈有序、有规则排列的物质， 金属的固态、金刚石、明矾晶体等。 性能：晶体有固定的熔、沸点，呈各向异性， 非晶体没有固定熔点，而且表现为各向同性。
•强度的指标
强度指材料抵抗塑性变形和断裂的能力 。 1、屈服点
Re= Fs/S0
符号： Re 材料产生屈服现象时的最小应力
Fs：试样屈服时所承受的拉伸力（N） S0 ：试样原始横截面积（mm）
金属材料及热处理培训课件
随炉缓慢冷却到室温的热处理工艺。▪ （也叫均匀化退火。）
▪ 目的 ▪ 均匀钢内部的化学成分，消除偏析。
▪ 适用情况 ▪ 主要于铸造后的高合金钢。
5.去应力退火
▪ 概念
▪
为了消除由于变形加工以及铸造、焊接过程引起的
残余内应力而进行的退火称为去应力退火。
▪ 退火温度 ▪ 不超过Ac1，一般500～650℃。
▪
让其中的碳化物球化（粒化）和消除网状的二
次渗碳体。（因此叫做球化退火。）
▪ 适用钢种 ▪ 主要适用于共析或过共析的工模具钢
T10钢球化退火组织 ( 化染 ) 500
4.扩散退火（均匀化退火）
▪ 概念
▪
将工件加热到略低于固相线的温度（亚共析钢通常
为1050℃～1150℃），长时间（一般10～20h）保温，然后
40min，然后迅速放在端淬试验台上喷水冷却。
未淬透钢 淬透钢
a) 全淬透
b) 未淬透
四、钢的回火
▪ 什么是回火？ 后再淬冷火却后到再室将温工的件一加种热热到处A理c1工温艺度。以下某一温度，保温
一般是紧接淬火以后的热处理工艺。
▪ 淬火后回火目的 ◆降低或消除内应力，以防止工件开裂和变形； ◆ 减少或消除残余奥氏体，以稳定工件尺寸； ◆调整工件的内部组织和性能，以满足工件的
➢ 由于感应加热速度快，奥氏体晶粒不易长大，淬火后获得非 常细小的隐晶马氏体组织，使工件表层硬度比普通淬火高2HRC ～3HRC，耐磨性也有较大提高。
➢ 表面淬火后，淬硬层中马氏体的比体积较原始组织大，因此 表层存在很大的残余压应力，能显著提高零件的弯曲、抗扭疲 劳强度。小尺寸零件可提高2～3 倍，大尺寸零件可提高20%～ 30%。
▪ 适用钢材 中碳钢（消除魏氏组织、晶粒粗大、带状组织等）
电子课件-《金属材料及热处理(第三版)》模块二
一、铁碳合金的基本组织与性能
在铁碳合金中，碳可以与铁组成化合物，也可以形成固溶体，还可以形成混合物。在 铁碳合金中有以下几种基本组织：
1．铁素体 碳溶解在α-Fe 中形成的间隙固溶体称为铁素体，用符号F 表示，如图2-20 所示。由于α-Fe 是体心立方晶格，晶格间隙 较小，因此碳在α-Fe 中的溶解度很小。在727 ℃时，α-Fe 中 的最大溶碳量仅为0.021 8%。随着温度的降低，α-Fe 中的溶 碳量逐渐减小，在室温时碳的铁相似，即具有良好的塑性和韧性，而强度和硬 度较低。铁素体的显微组织如图2-21 所示。
2．奥氏体 碳溶解在γ-Fe 中形成的间隙固溶体称为奥氏体，用符号 A 表示，如图2-22 所示。由于γ-Fe 是面心立方晶格，晶格 间隙较大，因此奥氏体的溶碳能力较强。在1 148 ℃时，其 溶 碳 量 可 达 2.11% 。 随 着 温 度 下 降 ， 溶 碳 量 逐 渐 减 小 ， 在 727 ℃时溶碳量为0.77%。 奥氏体的强度和硬度不高，但具有良好的塑性，是绝大 多数钢在高温锻造和轧制时所要求的组织。奥氏体的显微组 织如图2-23 所示。
一定成分的固溶体，在某一恒温下同时析出两种固相的转变称为共析转变。铁碳合金 共析转变的表达式为：
Fe-Fe3C 相图中的特性线及其含义见表2-6。
3．铁碳合金的分类及其室温组织 根据铁碳合金的含碳量及室温组织，铁碳合金分为以下几类。 （1） 工业纯铁 含碳量wC ≤ 0.021 8% 的铁碳合金称为工业纯铁，其室温组织为铁素体。 （2） 钢 含碳量wC 为0.021 8% ～ 2.11% 的铁碳合金称为钢。根据其含碳量及室温组织的不 同，又可分为以下几种。 亚共析钢（0.021 8% < wC < 0.77%），室温组织是铁素体和珠光体。 共析钢（wC = 0.77%），室温组织是珠光体。 过共析钢（0.77% < wC < 2.11%），室温组织是珠光体和二次渗碳体。
在铁碳合金中，碳可以与铁组成化合物，也可以形成固溶体，还可以形成混合物。在 铁碳合金中有以下几种基本组织：
1．铁素体 碳溶解在α-Fe 中形成的间隙固溶体称为铁素体，用符号F 表示，如图2-20 所示。由于α-Fe 是体心立方晶格，晶格间隙 较小，因此碳在α-Fe 中的溶解度很小。在727 ℃时，α-Fe 中 的最大溶碳量仅为0.021 8%。随着温度的降低，α-Fe 中的溶 碳量逐渐减小，在室温时碳的铁相似，即具有良好的塑性和韧性，而强度和硬 度较低。铁素体的显微组织如图2-21 所示。
2．奥氏体 碳溶解在γ-Fe 中形成的间隙固溶体称为奥氏体，用符号 A 表示，如图2-22 所示。由于γ-Fe 是面心立方晶格，晶格 间隙较大，因此奥氏体的溶碳能力较强。在1 148 ℃时，其 溶 碳 量 可 达 2.11% 。 随 着 温 度 下 降 ， 溶 碳 量 逐 渐 减 小 ， 在 727 ℃时溶碳量为0.77%。 奥氏体的强度和硬度不高，但具有良好的塑性，是绝大 多数钢在高温锻造和轧制时所要求的组织。奥氏体的显微组 织如图2-23 所示。
一定成分的固溶体，在某一恒温下同时析出两种固相的转变称为共析转变。铁碳合金 共析转变的表达式为：
Fe-Fe3C 相图中的特性线及其含义见表2-6。
3．铁碳合金的分类及其室温组织 根据铁碳合金的含碳量及室温组织，铁碳合金分为以下几类。 （1） 工业纯铁 含碳量wC ≤ 0.021 8% 的铁碳合金称为工业纯铁，其室温组织为铁素体。 （2） 钢 含碳量wC 为0.021 8% ～ 2.11% 的铁碳合金称为钢。根据其含碳量及室温组织的不 同，又可分为以下几种。 亚共析钢（0.021 8% < wC < 0.77%），室温组织是铁素体和珠光体。 共析钢（wC = 0.77%），室温组织是珠光体。 过共析钢（0.77% < wC < 2.11%），室温组织是珠光体和二次渗碳体。
金属材料与热处理(最全)PPT课件
铁碳合金和铁碳相图
3.1 铁碳合金中的组元和基本相 3.2 Fe-Fe3C相图 3.3 典型铁碳合金的平衡结晶过程及组织 3.4 铁碳合金的成分－组织－性能关系 3.5 铁碳相图在工业中的应用
• 工业纯铁：塑性较好 ，强度较低，具有铁 磁性，在一般的机器 制造中很少应用，常 用的是铁碳合金
• 铁素体（F）：碳溶 于 -Fe中的一种间 隙固溶体，体心立方 晶体结构，组织和性 能与工业纯铁相同
珠光体（P）：铁 素体和渗碳体 的机械混合物 ，是两者呈层 片相间的组织 ，即层片状组 织特征，可以 通过热处理得 到另一种珠光 体的组织形态
五个单相区： ABCD 以上-液相区（L） ；AHNA- 固溶体 区（ ）； NJESGN- 奥 氏 体 区 （ A）；GPQ 以 上-铁素体区（F） ；DFKL-渗碳体区 （Fe-Fe3C）
• 奥氏体（A）：碳溶 于 -Fe中的一种间隙 固溶体，具有面心立 方晶体结构，塑性好 ，变形抗力小，易于 锻造成型
铁碳合金中的组元和基本相
渗碳体：铁和碳 的金属化合物 （ 即 Fe3C） 属 于复杂结构的 间隙化合物， 硬而脆，强度 很低，耐磨性 好，是一个亚 稳定的化合物 ，在一定温度 下可分解为铁 和石墨
七个两相区（两相邻 的单相区之间） ：
L+,L+A,L+Fe3C, +A,F+A,A+Fe3C,F +Fe3C
Fe-Fe3C相图
包晶反应： HJB水平线
LB＋H（1495°） AJ
包晶反应仅可能在含碳 量0.09～0.53％的铁 碳合金中，其结果 生成生成奥氏体
恒温转变线
共晶反应： ECF水平线
Ae＋Fe3C （1148°） Lc
《金属材料与热处理》课件——项目六 有色金属及硬质合金
QSn4－3表示含锡量为4％，含锌量为3 %，其余为铜的 锡青铜。
QAl7表示含铝量为7%，其余为铜的铝青铜。
铸造青铜的牌号和铸造黄铜的牌号：ZCu+主加元素符 号+主加元素含量+其他加入元素的元素符号及含量组成。 例如： ZCuSn5Pb5Zn5、ZCuAl9Mn2。
（1）锡青铜
锡青铜是以锡为主要合金 元素的铜合金，是人类历史上 应用最早的金属。
纯铜的牌号、化学成分和用途
二、铜合金
为了满足制作结构件的要求，工业上广泛采 用在铜中加入合金元素而制成性能得到强化的铜 合金，常用的铜合金可分为：
1．黄铜 2．特殊黄铜 3．青铜
1．黄铜
黄铜是以锌为主加合金元素的铜合金，具有良好的机械 性能，易加工成形，对大气、海水有相当好的抗蚀能力。
按所含合金元素的种类可分为普通黄铜和特殊黄铜； 按生产方式可分为压力加工黄铜和铸造黄铜。
2 ．特殊黄铜
在普通黄铜的基础上加入Sn、Si、Mn、Pb、Al等元素， 形成的铜合金。
根据加入元素不同，分别称为锡黄铜、硅黄铜、锰黄#43; 平均含铜量。例如：H62 表示含铜62%，其余为Zn的普通黄铜。
特殊压力加工黄铜牌号：H + 主加元素符号（除锌外） + 平均含铜量 + 主加元素平均含量。例如：HMn58－2，表 示含铜量为58%、含锰量为2%的特殊黄铜。
纯铝的牌号用四位字符体系的方法命名， 即用1×××表示，牌号的最后两位数字表示 最低铝百分含量中小数点后面的两位；第二位 的字母表示原始纯铝的改型情况。
如变形铝1A30表示纯度为99.30%的原始铝。 工业纯铝主要用来制作电线、电缆、散热片、配置 合金等。
二、铝合金
1．铝合金 的分类
QAl7表示含铝量为7%，其余为铜的铝青铜。
铸造青铜的牌号和铸造黄铜的牌号：ZCu+主加元素符 号+主加元素含量+其他加入元素的元素符号及含量组成。 例如： ZCuSn5Pb5Zn5、ZCuAl9Mn2。
（1）锡青铜
锡青铜是以锡为主要合金 元素的铜合金，是人类历史上 应用最早的金属。
纯铜的牌号、化学成分和用途
二、铜合金
为了满足制作结构件的要求，工业上广泛采 用在铜中加入合金元素而制成性能得到强化的铜 合金，常用的铜合金可分为：
1．黄铜 2．特殊黄铜 3．青铜
1．黄铜
黄铜是以锌为主加合金元素的铜合金，具有良好的机械 性能，易加工成形，对大气、海水有相当好的抗蚀能力。
按所含合金元素的种类可分为普通黄铜和特殊黄铜； 按生产方式可分为压力加工黄铜和铸造黄铜。
2 ．特殊黄铜
在普通黄铜的基础上加入Sn、Si、Mn、Pb、Al等元素， 形成的铜合金。
根据加入元素不同，分别称为锡黄铜、硅黄铜、锰黄#43; 平均含铜量。例如：H62 表示含铜62%，其余为Zn的普通黄铜。
特殊压力加工黄铜牌号：H + 主加元素符号（除锌外） + 平均含铜量 + 主加元素平均含量。例如：HMn58－2，表 示含铜量为58%、含锰量为2%的特殊黄铜。
纯铝的牌号用四位字符体系的方法命名， 即用1×××表示，牌号的最后两位数字表示 最低铝百分含量中小数点后面的两位；第二位 的字母表示原始纯铝的改型情况。
如变形铝1A30表示纯度为99.30%的原始铝。 工业纯铝主要用来制作电线、电缆、散热片、配置 合金等。
二、铝合金
1．铝合金 的分类
金属材料与热处理第4章铁碳合金课件.ppt
4.2 二元合金相图
4.2.1 二元合金相图的表示方法 4.2.2 二元合金匀晶相图分析 4.2.3 二元合金共晶相图分析
4.2.1 二元合金相图的表示方法
合金相图是用图解的方法表示合金系中合金状态、温 度和成分之间的关系，简称相图或状态图。
它是了解合金中各种组织的形成与变化规律的有效工 具，是合金在极缓慢冷却、接近平衡条件下测绘的，又 称平衡图。
a)间隙固溶体 b)置换固溶体 溶质原子对晶格畸变影响示意图
4.1.3 金属化合物
合金组元间发生相互作用而形成一种具有金属特性的物质 称为金属化合物。
金属化合物可用化学分子式来表示。金属化合物的晶格类 型不同于任一组元，一般具有复杂的晶格结构，其性能具有 “三高一稳定”的特点，即高熔点、高硬度、高脆性和良好 的化学稳定性。
相：合金中化学成分、结构相同的组成部分称为相，相与 相之间具有明显的界限。
合金的组织是指合金中不同相之间相互组合而成的综合 体 。各相的数量、形状、大小及分布方式的不同形成了 合金组织。
4.1.2 固溶体
固溶体：一种组元的原子溶入另一组元的
晶格中所形成的均匀固相，称为固溶体。溶入
的元素称为溶质，而基体元素称为溶剂。固溶
1点以上
1～2点
2～3点
共析钢结晶示意图
3点以下
珠光体显微组织
2. 亚共析钢的结晶过程分析
亚共析钢（含碳量0.0218%＜C＜0.77%）的冷却过程如 图4-15结晶出奥氏体，到2点时结晶完毕。在2点到3点之 间，奥氏体组织不发生转变；冷却到与GS线相交的3点时， 从奥氏体中开始析出铁素体。当温度降至与PSK线相交的 4点时，剩余奥氏体的含碳量达到0.77%，此时奥氏体发 生共析转变，转变为珠光体。亚共析钢室温组织由珠光体 P和铁素体F组成。
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晶胞——晶格中能够完整地反映晶体晶格特征 的最小几何单元。
晶格与晶胞
体心立方晶格
面心立方晶格
密排六方晶格
三、单晶体与多晶体 晶粒——组成金属的小晶体。 晶界——由晶粒间不规则排列的原子构成。
单晶体和多晶体
四、晶体的缺陷 晶体缺陷——由于各种原因，实际晶体中原
子的规律排列受到干扰和破坏，使晶体中的某些 原子偏离正常位置，造成原子排列的不完全性。
结晶冷却曲线
金 属 的 结 晶 过 程
二、晶粒大小对金属材料的影响
晶粒愈细，强度、硬度愈高，塑性、韧性也 愈好。
形核率——单位时间、单位体积所形成的晶 核数，用字母N表示。
细化晶粒的方法：
（1）增加过冷度 （2）变质处理 （3）振动处理
三、同素异构转变 金属的同素异构转变——在固态下，金属随
钢铁时代
现代工业炼钢
18世纪的工业革 命使人类使用材料 的历史产生了重大 突破，人类掌握了 炼钢的方法。钢铁 时代的到来和蒸汽 机的发明，使人类 的生产力有了空前 的发展，人们不再 简单的使用工具， 而开始使用真正意 义的机器，这标志 着工业时代的来临
人工合成材料时代
20世纪初酚醛树脂的合 成标志着人类进入到了 人工合成材料时代。目 前，传统合成材料已有 几十万种，而新材料的 数量正在以每年约5％的 速度增长；世界上现有 800多万种人工合成的 化合物，而且还以每年 25万种的速度增长，其 中相当一部分将成为工 业化生产的新材料，为 人类社会和科学技术的 发展服务
第一章 金属的结构与结晶
§1－1 金属的晶体结构 §1－2 纯金属的结晶 §1－3 观察结晶过程（实验）
§1－1 金属的晶体结构
一、晶体与非晶体 二、金属的晶格类型 三、单晶体与多晶体 四、晶体的缺陷
一、晶体与非晶体
存在状态
气态
物质
液态
固态
结构特点
晶体
非晶体
晶体和非晶体的对比
项目 定义
晶体
原子呈有序、有规则排列 的物质
常见的晶体缺陷
§1－2 纯金属的结晶
*一、纯金属的结晶过程 二、晶粒大小对金属材料的影响 三、同素异构转变
结晶——金属从高 温液体状态冷却凝固为 原子有序排列的固体状 态的过程。
结晶潜热——结晶 的过程中放出的热量。
一、纯金属的结晶过程 过冷度——理论结晶温度和实际结晶温度
（T1）之间存在的温度差（△T= T0－ T1）。金 属结晶时，冷却越快，其实际结晶的温度就越低， 过冷度△T也就越大。
青铜器时代
商代四羊方尊
青铜时代约从公 元前4000年至公元 初年，希腊、埃及始 于公元前3 000年以 前，中国始于公元前 1 800年。青铜器时 代标志着人类开始学 会冶炼和使用金属材 料
铁器境内）， 距今约3400年。由 于铁器比青铜器的硬 度高4倍，所以极大 地促进了社会生产力 的发展
三、实验器材
1. 生物显微镜和放大镜。 2. 接近饱和的氯化铵或硝酸铅水溶液 （由实验室预先制好）。 3. 干净玻璃片和吸管。 4. 酒精灯或电吹风。 5. 有枝晶的金属铸件实物。
第二章 金属材料的性能
§2－1 金属材料的损坏与塑性变形 §2－2 金属的力学性能 §2－3 金属的工艺性能 §2－4 力学性能实验
1．金属材料的基本知识 2．金属的性能 3．金属学基础知识 4．金属材料及其应用 5．热处理的基本知识
1．金属材料的基本知识 主要介绍金属的晶体结构及变形的相关知识。
2．金属的性能 主要介绍金属的力学性能和工艺性能。
3．金属学基础知识 主要介绍铁碳合金的组织及铁碳合金相图 。
4．金属材料及其应用
主要介绍碳素钢、合金钢、铸铁、有色金属 及硬质合金等金属材料的常用牌号、成分、组 织、性能及用途，并介绍了国外常用金属材料 的牌号和新型工程材料的相关知识。
5．热处理的基本知识
主要介绍热处理的原理（钢在加热、保温、 冷却时的组织转变）、热处理的工艺（退火、 正火、淬火、回火、表面热处理等）及常用材 料的典型热处理工艺。
温度的改变由一种晶格转变为另一种晶格的现象。
纯铁的冷却曲线
19世纪末，著名物 理家居里在实验室里发 现磁石的一个物理特性， 就是当磁石加热到一定 温度时，原来的磁性就 会消失。后来，人们把 这个温度叫 “居里 点”。 居里点也称居 里温度或磁性转变点
纯铁同素异构转变示意图
§1－3 观察结晶过程（实验）
金属材料与热处理
L/O/G/O
绪论
人类认识和使用材料的各个阶段
石器时代 青铜器时代 铁器时代 钢铁时代 人工合成材料时代
石器时代
旧石器
新石器
距今6000至4000 年左右，分为旧石 器时代和新石器时 代。旧石器时代， 人类只会采用敲打 而成的石头作为简 单的工具；新石器 时代，人类已学会 通过磨制的方法将 石头制成工具，后 期还学会用泥土来 制作陶器
非晶体
原子呈无序、无规则堆积 的物质
具有规则的几何形状
性能特 点
有一定的熔点，性能呈各 向异性
没有规则的几何形状
有固定的熔点，性能呈各 向同性
典型物 石英、云母、明矾、食盐、 玻璃、蜂蜡、松香、沥青、
质 硫酸铜、糖、味精
橡胶
二、金属的晶格类型
晶格类型——金属中原子排列的规律。 晶格——为了清楚地表示晶体中原子排列的规 律，将原子简化为一个质点，再用假想的线将它们 连接起来，形成一个能反映原子排列规律的空间格 架。
金属——由单一元素构成的具有特殊的光泽、 延展性、导电性、导热性的物质，如金、银、铜、 铁、锰、锌、铝等。
合金——由一种金属元素与其他金属元素或非 金属元素通过熔炼或其他方法合成的具有金属特性 的材料。
金属材料——金属及其合金的总称，即指金属 元素或以金属元素为主构成的，并具有金属特性的 物质。
课程主要内容：
一、实验目的 1．通过观察透明盐类的结晶过程及组织特征，理解
金属的结晶理论。 2．通过观察铸锭表面，建立金属晶体以树枝状形态
成长的直观认识。
二、实验原理
由于液态金属的结晶过程难以直接观察，而 盐类也是晶体物质，其溶液的结晶过程和金属很 相似，区别仅在于盐类是在室温下依靠溶剂蒸发 使溶液过饱和而结晶，金属则主要依靠过冷，故 完全可通过观察透明盐类溶液的结晶过程来了解 金属的结晶过程。
晶格与晶胞
体心立方晶格
面心立方晶格
密排六方晶格
三、单晶体与多晶体 晶粒——组成金属的小晶体。 晶界——由晶粒间不规则排列的原子构成。
单晶体和多晶体
四、晶体的缺陷 晶体缺陷——由于各种原因，实际晶体中原
子的规律排列受到干扰和破坏，使晶体中的某些 原子偏离正常位置，造成原子排列的不完全性。
结晶冷却曲线
金 属 的 结 晶 过 程
二、晶粒大小对金属材料的影响
晶粒愈细，强度、硬度愈高，塑性、韧性也 愈好。
形核率——单位时间、单位体积所形成的晶 核数，用字母N表示。
细化晶粒的方法：
（1）增加过冷度 （2）变质处理 （3）振动处理
三、同素异构转变 金属的同素异构转变——在固态下，金属随
钢铁时代
现代工业炼钢
18世纪的工业革 命使人类使用材料 的历史产生了重大 突破，人类掌握了 炼钢的方法。钢铁 时代的到来和蒸汽 机的发明，使人类 的生产力有了空前 的发展，人们不再 简单的使用工具， 而开始使用真正意 义的机器，这标志 着工业时代的来临
人工合成材料时代
20世纪初酚醛树脂的合 成标志着人类进入到了 人工合成材料时代。目 前，传统合成材料已有 几十万种，而新材料的 数量正在以每年约5％的 速度增长；世界上现有 800多万种人工合成的 化合物，而且还以每年 25万种的速度增长，其 中相当一部分将成为工 业化生产的新材料，为 人类社会和科学技术的 发展服务
第一章 金属的结构与结晶
§1－1 金属的晶体结构 §1－2 纯金属的结晶 §1－3 观察结晶过程（实验）
§1－1 金属的晶体结构
一、晶体与非晶体 二、金属的晶格类型 三、单晶体与多晶体 四、晶体的缺陷
一、晶体与非晶体
存在状态
气态
物质
液态
固态
结构特点
晶体
非晶体
晶体和非晶体的对比
项目 定义
晶体
原子呈有序、有规则排列 的物质
常见的晶体缺陷
§1－2 纯金属的结晶
*一、纯金属的结晶过程 二、晶粒大小对金属材料的影响 三、同素异构转变
结晶——金属从高 温液体状态冷却凝固为 原子有序排列的固体状 态的过程。
结晶潜热——结晶 的过程中放出的热量。
一、纯金属的结晶过程 过冷度——理论结晶温度和实际结晶温度
（T1）之间存在的温度差（△T= T0－ T1）。金 属结晶时，冷却越快，其实际结晶的温度就越低， 过冷度△T也就越大。
青铜器时代
商代四羊方尊
青铜时代约从公 元前4000年至公元 初年，希腊、埃及始 于公元前3 000年以 前，中国始于公元前 1 800年。青铜器时 代标志着人类开始学 会冶炼和使用金属材 料
铁器境内）， 距今约3400年。由 于铁器比青铜器的硬 度高4倍，所以极大 地促进了社会生产力 的发展
三、实验器材
1. 生物显微镜和放大镜。 2. 接近饱和的氯化铵或硝酸铅水溶液 （由实验室预先制好）。 3. 干净玻璃片和吸管。 4. 酒精灯或电吹风。 5. 有枝晶的金属铸件实物。
第二章 金属材料的性能
§2－1 金属材料的损坏与塑性变形 §2－2 金属的力学性能 §2－3 金属的工艺性能 §2－4 力学性能实验
1．金属材料的基本知识 2．金属的性能 3．金属学基础知识 4．金属材料及其应用 5．热处理的基本知识
1．金属材料的基本知识 主要介绍金属的晶体结构及变形的相关知识。
2．金属的性能 主要介绍金属的力学性能和工艺性能。
3．金属学基础知识 主要介绍铁碳合金的组织及铁碳合金相图 。
4．金属材料及其应用
主要介绍碳素钢、合金钢、铸铁、有色金属 及硬质合金等金属材料的常用牌号、成分、组 织、性能及用途，并介绍了国外常用金属材料 的牌号和新型工程材料的相关知识。
5．热处理的基本知识
主要介绍热处理的原理（钢在加热、保温、 冷却时的组织转变）、热处理的工艺（退火、 正火、淬火、回火、表面热处理等）及常用材 料的典型热处理工艺。
温度的改变由一种晶格转变为另一种晶格的现象。
纯铁的冷却曲线
19世纪末，著名物 理家居里在实验室里发 现磁石的一个物理特性， 就是当磁石加热到一定 温度时，原来的磁性就 会消失。后来，人们把 这个温度叫 “居里 点”。 居里点也称居 里温度或磁性转变点
纯铁同素异构转变示意图
§1－3 观察结晶过程（实验）
金属材料与热处理
L/O/G/O
绪论
人类认识和使用材料的各个阶段
石器时代 青铜器时代 铁器时代 钢铁时代 人工合成材料时代
石器时代
旧石器
新石器
距今6000至4000 年左右，分为旧石 器时代和新石器时 代。旧石器时代， 人类只会采用敲打 而成的石头作为简 单的工具；新石器 时代，人类已学会 通过磨制的方法将 石头制成工具，后 期还学会用泥土来 制作陶器
非晶体
原子呈无序、无规则堆积 的物质
具有规则的几何形状
性能特 点
有一定的熔点，性能呈各 向异性
没有规则的几何形状
有固定的熔点，性能呈各 向同性
典型物 石英、云母、明矾、食盐、 玻璃、蜂蜡、松香、沥青、
质 硫酸铜、糖、味精
橡胶
二、金属的晶格类型
晶格类型——金属中原子排列的规律。 晶格——为了清楚地表示晶体中原子排列的规 律，将原子简化为一个质点，再用假想的线将它们 连接起来，形成一个能反映原子排列规律的空间格 架。
金属——由单一元素构成的具有特殊的光泽、 延展性、导电性、导热性的物质，如金、银、铜、 铁、锰、锌、铝等。
合金——由一种金属元素与其他金属元素或非 金属元素通过熔炼或其他方法合成的具有金属特性 的材料。
金属材料——金属及其合金的总称，即指金属 元素或以金属元素为主构成的，并具有金属特性的 物质。
课程主要内容：
一、实验目的 1．通过观察透明盐类的结晶过程及组织特征，理解
金属的结晶理论。 2．通过观察铸锭表面，建立金属晶体以树枝状形态
成长的直观认识。
二、实验原理
由于液态金属的结晶过程难以直接观察，而 盐类也是晶体物质，其溶液的结晶过程和金属很 相似，区别仅在于盐类是在室温下依靠溶剂蒸发 使溶液过饱和而结晶，金属则主要依靠过冷，故 完全可通过观察透明盐类溶液的结晶过程来了解 金属的结晶过程。