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在常温下，大多数非金属元素 所组成的单质是气体，也有一些 是固体，溴( Br)是唯一的在常温 下星液体的非金属单质。固体非 金属较脆，用锤子敲击时，它们 中的大多数很容易碎裂甚至变成 粉末。
现有一种单质，要分辨它是金属还是非金属，你可以用到哪些方法?
金属具有良好的导电性、导热性和延展性，而非金 属的导电、导热性能均较差，也没有延展性。
第一节
金属材料
金属材料在日常生活用品、房屋建筑、交通工具以及工农业 生产中都有广泛的用途。
金属可以拉成细丝，做成导线用于导电;金属 很容易根据外观来辨认。金属还具有哪些不同 于其他物质的性质呢?
金属都有特殊的光泽。大多数金属的颜色为银白色或灰色，但金(Au) 呈金黄色，铜(Cu)为紫红色。除汞(俗称水银)外，所有金属在室温下都是 固体。大多数非金属没有光泽，外表暗淡。
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以发现，日常生活中有许多物品是由金属材料制成的。
把一种金属跟其他- -种或几种金属(或非金属) 一起熔合而成的具有金属特性的物质，就称为合 金(alloy)合金往往比纯金属具有更好的性能。
钢是一种由碳和铁等元素形成 的合金，质地坚硬，有弹性和延 展性，机械性能好，可用来制作 坚硬的汽车车身及刀具、量具和 模具等，是最常见、应用较广的 一种合金材料。
记忆合金
一些特定成分的合金(如镍钛合金)，在外力作用下会发生变形， 当把外力去掉后，在一定的温度条件下，能恢复原来的形状。这种 合金具有百万次以上的回复功能，人们形象地称之为“记忆合金”。 记忆合金在航空、军事、工业、农业、医疗等领域有着重要的用途， 从而使得金属的应用又向前跨进了一步。例如，在做牙齿矫形时， 人们就是利用记忆合金在一定温度下做成矫形弓丝，矫形弓丝为了 恢复原来的形状，便对牙齿施力，于是牙齿在记忆合金的作用下变 得整齐好看。而用记忆合金制作的眼镜架，如图2-4所示，则具有良 好的弹性、强度和抗拉性能。
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3.机械制造基础的基本内容
1) 金属材料的种类、性能及选用； 2)热处理工艺基础及应用； 3)金属材料常用的加工方法；金属切削机床、
刀具、夹具等基本知识； 4)钳工的基本知识及基本技能； 5)焊工的基本知识及基本技能； 6)管工的基本知识及基本技能；
3.本课程的特点及学习方法
机械制造基础课程具有实践性强、综合性强 和覆盖面广的特点。
组织:两种物质相间组成，性能介于两者之间， 强度较， 硬度HBS 250。 5.莱氏体：T>727℃ A+Fe3C—Ld 高温莱氏体 T<727℃ P+Fe3C—Ld’低温莱氏体 性能: 与Fe3C相似 HBS>700 塑性极差。
• 二、铁碳合金状态图
• 1.含义：
• 是表明平衡状态下含C不大于6.69%的铁碳合金 的成分,温度与组织之间关系,是研究钢铁的成分, 组织和性能之间关系的基础,也是制定热加工工 艺的基础。
L1——拉深后长度 2）断面收缩率：Ψ
Ψ={（S0 - S1）/S0 }×100 ％ 式中 S。—— 试样原始截面面积(mm2)
S1 —— 试样断口处的截面面积(mm2) δ、ψ越大，材料塑性越好 ，一般δ〉5%为塑 性材料，δ〈5%为脆性材料。
二 、强度 强度指金属材料在外力作用下抵抗塑性变形
和断裂的能力。常用来表示金属材料强度的指标 1.屈服强度 σs
学习时要重视实践性教学环节，在教学实习 中努力增加感性认识和实践知识，了解、熟悉企 业的生产和技术管理，注意理论与实践相结合。
认真做好本课程实验、综合练习等，有助于 理解和掌握理论知识，有利于职业综合能力的培 养，逐步提高解决生产实际问题的能力。
第一部分 金属材料
第一节 金属材料的主要性能 1.使用性能：机械零件在正常工作情况下应具备的性能。
1) 金属材料的种类、性能及选用； 2)热处理工艺基础及应用； 3)金属材料常用的加工方法；金属切削机床、
刀具、夹具等基本知识； 4)钳工的基本知识及基本技能； 5)焊工的基本知识及基本技能； 6)管工的基本知识及基本技能；
3.本课程的特点及学习方法
机械制造基础课程具有实践性强、综合性强 和覆盖面广的特点。
组织:两种物质相间组成，性能介于两者之间， 强度较， 硬度HBS 250。 5.莱氏体：T>727℃ A+Fe3C—Ld 高温莱氏体 T<727℃ P+Fe3C—Ld’低温莱氏体 性能: 与Fe3C相似 HBS>700 塑性极差。
• 二、铁碳合金状态图
• 1.含义：
• 是表明平衡状态下含C不大于6.69%的铁碳合金 的成分,温度与组织之间关系,是研究钢铁的成分, 组织和性能之间关系的基础,也是制定热加工工 艺的基础。
L1——拉深后长度 2）断面收缩率：Ψ
Ψ={（S0 - S1）/S0 }×100 ％ 式中 S。—— 试样原始截面面积(mm2)
S1 —— 试样断口处的截面面积(mm2) δ、ψ越大，材料塑性越好 ，一般δ〉5%为塑 性材料，δ〈5%为脆性材料。
二 、强度 强度指金属材料在外力作用下抵抗塑性变形
和断裂的能力。常用来表示金属材料强度的指标 1.屈服强度 σs
学习时要重视实践性教学环节，在教学实习 中努力增加感性认识和实践知识，了解、熟悉企 业的生产和技术管理，注意理论与实践相结合。
认真做好本课程实验、综合练习等，有助于 理解和掌握理论知识，有利于职业综合能力的培 养，逐步提高解决生产实际问题的能力。
第一部分 金属材料
第一节 金属材料的主要性能 1.使用性能：机械零件在正常工作情况下应具备的性能。
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
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第2章 物质转化与材料利用
第一节 金属材料
日常生活用品
房屋建筑
交通工具
工农业生产
二、金属与非金属
下面是一些常见的金属和非金属的样品，请仔细观察和记录这些样品 的外观，想想它们之间有什么不同。
观察记录：
名称
外观
名称
外观
铝 银白色的固体
汞 银白色的液体
铜 金黄色的固体
溴 红棕色的液体
铁 银白色的固体
3.金属材料在人类活动中已得到越来越广泛的应用。 下列性质属于金属共性的是( D ) A.硬度很大、熔点很高 B.是银白色的固体 C.密度都很大 D.能够导电、能够导热
3.一种新型金属由于其密度小、延展性好、耐腐蚀性
强,在航空、航海和化学工业中正逐步取代铝和铝合
金而被广泛应用。该金属是( B)
A.锌
1．银是最佳的导热体，为什么银不宜用 来制造煮食器皿？试说出2种原因。
答：（1）易发生重金属中毒。 （2）价格较贵。 （3）会和空气中的H2S反应生成黑色的Ag2S。
2．为什么装食品的罐头一般用镀锡的铁制 造，而不用纯锡制造？
答：防锈，由于铁和水及空气接触以后很容易 发生锈蚀，而锡不易与空气及水发生化学反应 ，故金属食品罐头内壁要涂上一层金属锡。
新型材料
记忆合金
根据记忆合金的特点，你认为记忆合金材料可以有哪 些用途？
三、金属的污染和回收利用
1、金属的污染来源 （1）日常生活废弃的金属垃圾； （2）大量工业废弃的金属垃圾； （3）工厂排出含重金属的污水。
思考与讨论
金属污染可能引发哪些问题？ 我国是如 何解决这些问题的？
2、金属污染的危害
B.钛
C.镁
D.锰
4.保护金属资源的有效途径是( D ) ①防止金属腐蚀 ②回收利用废旧金属 ③禁止生产易造成金属腐蚀的化工产品 ④合理有效地开采矿物 ⑤寻找金属的代用品 A.①②③ B.①②③④⑤ C.②④⑤
第一节 金属材料
日常生活用品
房屋建筑
交通工具
工农业生产
二、金属与非金属
下面是一些常见的金属和非金属的样品，请仔细观察和记录这些样品 的外观，想想它们之间有什么不同。
观察记录：
名称
外观
名称
外观
铝 银白色的固体
汞 银白色的液体
铜 金黄色的固体
溴 红棕色的液体
铁 银白色的固体
3.金属材料在人类活动中已得到越来越广泛的应用。 下列性质属于金属共性的是( D ) A.硬度很大、熔点很高 B.是银白色的固体 C.密度都很大 D.能够导电、能够导热
3.一种新型金属由于其密度小、延展性好、耐腐蚀性
强,在航空、航海和化学工业中正逐步取代铝和铝合
金而被广泛应用。该金属是( B)
A.锌
1．银是最佳的导热体，为什么银不宜用 来制造煮食器皿？试说出2种原因。
答：（1）易发生重金属中毒。 （2）价格较贵。 （3）会和空气中的H2S反应生成黑色的Ag2S。
2．为什么装食品的罐头一般用镀锡的铁制 造，而不用纯锡制造？
答：防锈，由于铁和水及空气接触以后很容易 发生锈蚀，而锡不易与空气及水发生化学反应 ，故金属食品罐头内壁要涂上一层金属锡。
新型材料
记忆合金
根据记忆合金的特点，你认为记忆合金材料可以有哪 些用途？
三、金属的污染和回收利用
1、金属的污染来源 （1）日常生活废弃的金属垃圾； （2）大量工业废弃的金属垃圾； （3）工厂排出含重金属的污水。
思考与讨论
金属污染可能引发哪些问题？ 我国是如 何解决这些问题的？
2、金属污染的危害
B.钛
C.镁
D.锰
4.保护金属资源的有效途径是( D ) ①防止金属腐蚀 ②回收利用废旧金属 ③禁止生产易造成金属腐蚀的化工产品 ④合理有效地开采矿物 ⑤寻找金属的代用品 A.①②③ B.①②③④⑤ C.②④⑤
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目录
CONTENTS
• 金属材料概述 • 金属材料的性能 • 金属材料的制备与加工 • 金属材料的腐蚀与防护 • 金属材料的应用 • 金属材料的发展趋势与展望
01 金属材料概述
金属材料的定义与分类
总结词
金属材料是指由金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的工程材料。根据成分和用途，金属材料可分为 多种类型。
要点二
详细描述
金属材料的发展可以追溯到古代的铜器时代，当时人们开 始使用铜制工具和武器。随着冶金技术的不断发展，钢铁 逐渐取代铜成为主要的金属材料。如今，随着科技的不断 进步，新型金属材料如钛合金、镍基合金等不断涌现，这 些材料具有更高的强度、耐腐蚀性和轻量化等特点，为工 程领域的发展提供了更多可能性。
装配和调试
通过喷涂、电镀、化学镀等工艺对金属表 面进行处理，以提高其耐腐蚀、美观和功 能性。
将加工好的金属零件组装成完整的机械或 设备，并进行调试和性能测试。
金属材料的热处理
退火
将金属材料加热至适当温度，保温一段 时间后缓慢冷却，以消除内应力和提高
塑性。
淬火
将金属材料加热至适当温度，保温一 段时间后快速冷却至室温，以获得高
硬度和耐磨性。
正火
将金属材料加热至适当温度，保温一 段时间后快速冷却，以提高其硬度和 强度。
回火
将淬火后的金属材料加热至适当温度 ，保温一段时间后缓慢冷却，以稳定 其组织和性能。
04 金属材料的腐蚀与防护
金属腐蚀的类型与机理
均匀腐蚀
金属表面均匀地发生腐蚀，导致 整体性能下降。
局部腐蚀
金属表面某些区域受ห้องสมุดไป่ตู้集中腐蚀 ，如点蚀、缝隙腐蚀等。
目录
CONTENTS
• 金属材料概述 • 金属材料的性能 • 金属材料的制备与加工 • 金属材料的腐蚀与防护 • 金属材料的应用 • 金属材料的发展趋势与展望
01 金属材料概述
金属材料的定义与分类
总结词
金属材料是指由金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的工程材料。根据成分和用途，金属材料可分为 多种类型。
要点二
详细描述
金属材料的发展可以追溯到古代的铜器时代，当时人们开 始使用铜制工具和武器。随着冶金技术的不断发展，钢铁 逐渐取代铜成为主要的金属材料。如今，随着科技的不断 进步，新型金属材料如钛合金、镍基合金等不断涌现，这 些材料具有更高的强度、耐腐蚀性和轻量化等特点，为工 程领域的发展提供了更多可能性。
装配和调试
通过喷涂、电镀、化学镀等工艺对金属表 面进行处理，以提高其耐腐蚀、美观和功 能性。
将加工好的金属零件组装成完整的机械或 设备，并进行调试和性能测试。
金属材料的热处理
退火
将金属材料加热至适当温度，保温一段 时间后缓慢冷却，以消除内应力和提高
塑性。
淬火
将金属材料加热至适当温度，保温一 段时间后快速冷却至室温，以获得高
硬度和耐磨性。
正火
将金属材料加热至适当温度，保温一 段时间后快速冷却，以提高其硬度和 强度。
回火
将淬火后的金属材料加热至适当温度 ，保温一段时间后缓慢冷却，以稳定 其组织和性能。
04 金属材料的腐蚀与防护
金属腐蚀的类型与机理
均匀腐蚀
金属表面均匀地发生腐蚀，导致 整体性能下降。
局部腐蚀
金属表面某些区域受ห้องสมุดไป่ตู้集中腐蚀 ，如点蚀、缝隙腐蚀等。
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偏铝酸钠
铝及其化合物的性质
O2
电 解
△
【思考与交流】对比实验3-4、3-5，你对铝和氧化铝的性质有什么认 识？如何除去铝片表面的氧化膜？
Al和 A12O3均能与酸、碱反应，可以采取酸溶或碱 浸的方法除去铝表面的氧化膜。
【新概念】两性氧化物 两性氧化物：既能与酸反应生成盐和水,又能与碱反应生成盐
和水的氧化物,例如Al2O3。 【应用】由于Al和 A12O3均能与酸、碱反应,因此铝制餐具不宜用 来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物。
(3)并非所有的金属都能形成合金，两种金属能形成合金的前提是两种金属在同一温度 范围内都能熔化，若一种金属的熔点高于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金。
(4)大多数合金的硬度比它的各成分金属的大，大多数合金的熔点也比它的各成分金属 的低。
小结
铝及其化合物的性质
O2
电 解
△
（提示：选择铸造硬币的金属材料时，应该考虑的因素有硬度、 价格、光泽、耐磨性、耐腐蚀性、易加工程度等）
合金的理解
(1)合金是指由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的 物质。部分合金里既有金属也有非金属。通常情况下认为合金是混合物，没有固定的 熔点
(2)合金具有许多优良的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属，不是 简单地加合。但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质
镁铝合金（主要成分镁和铝），它的强度和硬度都比纯铝和纯镁的大， 主要用于火箭、飞机、轮船等制造业
三、新型合金
储氢合金
安全储 存和运
阅读教材P77-78，思考以下问题：输问题
（1）氢能的利用关键要解决什么问题？
（2）储氢合金的储氢原理是什么
金属材料(1)PPT课件(初中科学)
金属锈蚀的原因： 金属的锈蚀既与周围环境里的水、空气等物质的作用有关， 也与金属内部结构有关。
讨论：根据金属锈蚀的条件，讨论金属防护的常用方法？
金属的防锈的方法：
（1）在金属表面覆盖保护层（保护膜法） 如刷油漆、涂机油、覆盖搪瓷、胶合塑料、电镀、烤蓝等。
电镀：镀上一层不易腐蚀的金属； 烤蓝：通过化学方法使表面生成致密的氧化膜。
1号废旧锌锰电池的组成：总质量70克左右，其中碳棒 5.2克，锌皮7.0克，锰粉25克，铜帽0.5克，其他32克。
方案例举: 1、对锌的回收： 剥下干电池外面的锌皮，并用小刀或纱纸去掉表面的杂质， 洗净干燥。 （可用作实验室制氢气的原料） 2、对汞的回收：（Hg2+） 向初步处理后的废液中，加入铜屑、铁屑或锌粒，置换出汞。 3、对镉、镍的回收：（Cd2+、Ni2+） 提示：Cd(OH)2、Ni(OH)2难溶于水。 向含Cd2+的废液中，加入可溶性碱，生成沉淀。过滤，洗涤， 干燥。
回回回收收收的的的废钢废旧铁旧汽材铝车料
生活垃圾分类收集
可回收垃圾：包括纸类、金属、塑料、玻璃等，通过 综合处理回收利用，可以减少污染，节省资源。
不可回收垃圾：包括剩菜剩饭、骨头、菜根菜叶等食品类 废物(厨房垃圾)以及枯枝、杂草等，经生物技术就地处理 堆肥 ，每吨可生产0.3吨有机肥料。
有害垃圾：包括废电池、废日光灯管、废水银温度计、 过期药品等，这些垃圾需要特殊安全处理。
思考：每年有大量废干电池被丢弃,其中的有毒物质 会污染环境，用什么办法处理干电池？
干电池属于化学电源中的原电池，是一种一次性电池。因为 这种化学电源装置其电解质是一种不能流动的糊状物，所以 叫做干电池。
我们常用的干电池称为锌锰电池，也叫碳锌电池。它的负极为 锌做的圆筒，做成筒状的目的是用来储存电解液等化学药品。 正极是一根碳棒，它的周围被二氧化锰、碳粉和氯化铵的混合 剂所包围，总称为碳包。碳包和锌筒之间充填着氯化铵、氯化 锌的水溶液和淀粉等组成的糊状物，称为电糊。电池口上用沥 青、松香等配成的封口剂封牢。
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2.7按脱氧程度和浇注制度分：
a.沸腾钢；b.半镇静钢；c.镇静钢；d.特殊镇静钢。
3.中国钢号表示方法:
3.1钢号表示方法概述: 钢的牌号简称钢号，是对每一种具体钢产品所取的名称，是人们了
解钢的一种共同语言。中国的钢号表示方法，根据国家标准《钢铁产品 牌号表示方法》（GB221-79）中规定，采用汉语拼音字母、化学元素 符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。即： ①钢号中化学元素采用国际化学符号表示，例如Si、Mn、Cr……等。混 合稀土元素用“RE”（或“Xt”）表示。 ②产品名称、用途、冶炼和浇注方法等，一般采用汉语拼音的缩写字母 表示，见表。 ③钢中主要化学元素含量（%）采用阿拉伯数字表示。 3.2 钢号表示方法的分类说明 3.2.1 碳素结构钢: ①由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以 “Q”，代表钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值，单位是 Mpa。例如：Q235 表示屈服点（ss）235MPa 的碳素结构钢。 ②必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级 符号分别为A、B、C、D。脱氧方法符号：F 表示沸腾钢；b 表示半镇 静钢：Z 表示镇静钢；TZ 表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号，即Z 和 TZ 都可不标。例如Q235-AF 表示A级沸腾钢。
▪ 2.3按成形方法分类： (1)锻钢；(2)铸钢；(3)热轧钢；(4)冷拉钢。
▪ 2.4按用途分类: 1)建筑及工程用钢： a.普通碳素结构钢；b.低合金结构钢；c.钢筋钢。 2)结构钢： a.机械制造用钢;b.弹簧钢;c.轴承钢 3)工具钢： a.碳素工具钢；b.合金工具钢；c.高速工具钢。 4)特殊性能钢： a.不锈耐酸钢；b.耐热钢包括抗氧化钢、热强钢、气阀钢；c.电热合 金钢；d.耐磨钢；e.低温用钢；f.电工用钢。 5)专业用钢:如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农 机用钢等。 2.5 按金相组织分类：
a.沸腾钢；b.半镇静钢；c.镇静钢；d.特殊镇静钢。
3.中国钢号表示方法:
3.1钢号表示方法概述: 钢的牌号简称钢号，是对每一种具体钢产品所取的名称，是人们了
解钢的一种共同语言。中国的钢号表示方法，根据国家标准《钢铁产品 牌号表示方法》（GB221-79）中规定，采用汉语拼音字母、化学元素 符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。即： ①钢号中化学元素采用国际化学符号表示，例如Si、Mn、Cr……等。混 合稀土元素用“RE”（或“Xt”）表示。 ②产品名称、用途、冶炼和浇注方法等，一般采用汉语拼音的缩写字母 表示，见表。 ③钢中主要化学元素含量（%）采用阿拉伯数字表示。 3.2 钢号表示方法的分类说明 3.2.1 碳素结构钢: ①由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以 “Q”，代表钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值，单位是 Mpa。例如：Q235 表示屈服点（ss）235MPa 的碳素结构钢。 ②必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级 符号分别为A、B、C、D。脱氧方法符号：F 表示沸腾钢；b 表示半镇 静钢：Z 表示镇静钢；TZ 表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号，即Z 和 TZ 都可不标。例如Q235-AF 表示A级沸腾钢。
▪ 2.3按成形方法分类： (1)锻钢；(2)铸钢；(3)热轧钢；(4)冷拉钢。
▪ 2.4按用途分类: 1)建筑及工程用钢： a.普通碳素结构钢；b.低合金结构钢；c.钢筋钢。 2)结构钢： a.机械制造用钢;b.弹簧钢;c.轴承钢 3)工具钢： a.碳素工具钢；b.合金工具钢；c.高速工具钢。 4)特殊性能钢： a.不锈耐酸钢；b.耐热钢包括抗氧化钢、热强钢、气阀钢；c.电热合 金钢；d.耐磨钢；e.低温用钢；f.电工用钢。 5)专业用钢:如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农 机用钢等。 2.5 按金相组织分类：
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平衡相变
③共析相变
• 合金在冷却时由一个固 相分解为两个不同固相 的转变称为共析相变 (或珠光体型转变)
• 其两个生成相的结构和 成分均与母相不同
• 加热时也可发生 α+→转变，称为逆 共析相变
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平衡相变
④调幅分解
• 某些合金在高温下具有均匀单相固溶体，但冷 却到某一温度范围时可分解成为与原固溶体结 构相同但成分不同的两个微区，这种转变称为 调幅分解。
Pk ：断裂载荷
5
(MPa)
p ：比例强度极限 保持直线关系的最大应力值
p k
e ：弹性强度极限 p-e 弹性变形阶段 过e ，弹变+微量塑变
0
b
u
k
(%)
s ：屈服强度极限 达一定值时，不增或降低，
l增
（低碳钢的应力-应变曲线） 上屈服点：屈服阶段的最大应力。
（对试样局部应力集中极为敏感）
• 除退火或热轧的低碳钢和中碳钢等少数 合金有屈服现象外，大多数金属合金都 没有屈服点。 • 规定产生0.2%残余伸长的应力作为屈服 强度，以0.2表示。 • 0.2的测量方法同上，采用图解法。
7
固态相变
• 固态相变是热处理的基础
• 相变：构成物质的原子（分子）的聚合状态（相状态）发 生变化的过程。
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非平衡相变
④非平衡脱溶沉淀
• 若b成分的合金自T1温度快冷 时，相在冷却过程中来不及 析出，则冷到室温时便得到 过饱和的α固溶体。
12
1. 按平衡状态图分类
• 平衡相变和非平衡相变
• 平衡相变
缓慢加热或冷却时发生的能获得符合平衡 状态图的平衡组织的相变
–：
• 非平衡相变 加热或冷却速度很快，上述平衡相将被抑
制，固态材料可能发生某些平衡状态图上不 能反映的转变并获得被称为不平衡或亚稳的 组织
13
平衡相变
①同素异构转变/多形性转变 – 纯金属在温度和压力改变
Fe-C合金
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非平衡相变
– ③贝氏体相变
• 当奥氏体被冷却至珠光体转变和马氏体相变之 间的温度范围时，由于温度较低，铁原子已不 能扩散，但碳原子尚具有一定的扩散能力，因 此出现了一种独特的碳原子扩散而铁原子不扩 散的非平衡相变，这种相变称为贝氏体相变(或 称为中温转变)。
• 其转变产物也是α相与碳化物的混合物，但α相 的碳含量和形态以及碳化物的形态和分布均与 珠光体不同，称其为贝氏体。
时，由一种晶体结构转变 为另一种晶体结构的过程 称为同素异构转变。 – 在固溶体中发生的同素异 构转变称为多形性转变。
钢中铁素体奥氏体的转变 奥氏体铁素体的转变
14
平衡相变
②平衡脱溶沉淀 • 在缓慢冷却条件下，由过
饱和固溶体中析出过剩相 的过程称为平衡脱溶沉淀 • 特点：母相不消失，随着 新相析出，母相的成分和 体积分数不断变化（结构 不变），新相的结构和成 分与旧相不同
样还继续伸长的现象。
屈服后，材料出现明显塑
0
lb
lu
lk
变，表面滑移带。
l伸长(mm)
形变强化（加工硬化）：屈服后欲
变形必须不断增载，随
（低碳钢的拉伸曲线）
塑变增大，变形抗力增大。
变形 三阶段
弹性变形 弹塑性变形 断裂
Pb ：强度极限的载荷 试样某一部位截面开始急降 颈缩——导致载荷下降。
⑤有序化转变
• 固溶体中，各组元原子在晶体点阵中的相对位 置由无序到有序(指长程有序)的转变称为有序化 转变。如Cu-Zn，Cu-Au，Mn-Ni，Ti-Ni等合金。
17
非平衡相变
• （2）非平衡相变
– 非平衡相变：加热或冷却速度很快， 上述平衡相将被抑制，固态材料可 能发生某些平衡状态图上不能反映 的转变并获得被称为不平衡或亚稳 的组织
– ①伪共析相变：
• 由成分偏离共析成分的过冷固溶 体形成的貌似共析体的组织转变
• 组成相的相对量由A的碳含量而 变。
18
非平衡相变
– ②马氏体相变
• 进一步提高冷却速度，使 伪共析相变也来不及进行 而将奥氏体过冷到更低温 度，则由于在低温下铁原 子和碳原子都己不能或不 易扩散，故奥氏体只能以 不发生原子扩散、不引起 成分改变的方式，通过切 变由点阵改组为α点阵， 这种转变称为马氏体相变
• 固态相变：固态材料在温度和压力改变时，其内部组织或 结构会发生变化，即发生从一种相状态到另一种相状态的 转变。
• 母相或旧相：相变前的相状态 • 新相：相变后的相状态
8
相图与相变
ACM A3
A1
铁碳相图
Fe-C Phase Diagram
9
10
Fe-C相图、冷却过程中的组织变化及产物
11
1.1固态相变的分类
硬度：指材料抵抗外物压入能力，硬度测量简单快速，不破坏零件。硬度 与强度之间有一定关系，可用硬度来估计强度。
4
P 载荷
(N)
s pe
b
Pp ：保持直线关系的最大载荷 过P点曲线开始偏离直线
k
Pe：变形开始阶段 卸载后立刻恢复原状（弹变）
超过，伸长只部分恢复（塑变）
Pp Pk
Ps ：屈服时的最小变形 屈服：载荷不增加或反而减少，试
热处理性能（可热处理强化）
3
几种常见的力学性能
强度：指材料抵抗塑性变形和断裂的能力，对于结构材料来说，它是最重 要的力学性能。
塑性：表示材料断裂前发生的永久变形（塑性变形）的能力。 塑性指标：延伸率 和断面收缩率
韧性：反映材料抵抗裂纹扩展能力的大小，是单位体积材料在断裂前所吸 收的能量，也就是外力使材料断裂所做的功。
金属材料知识
1
金属材料
(用量占80%)
非金属材料
(用量占20%)
黑色金 属
有色金属材料 陶瓷材料
高分子材料
复合材料 2
力学性能（强度、塑性、韧性等）
材料使用性能
物理性能（光、热、电、磁等）
材
料
化学性能（氧化、腐蚀等）
的
性
能
加工性能（切削、锻造合铸造与否） 焊接性能（容易焊接与否）
一般选下屈服点作为材料屈服强度
形变强化：欲继续变形，必须不断增加应力，达b后，形变强化效应已不能 补偿横截面积的减小而引起的承载能力的降低。 (b 点后颈缩)
k ：断裂强度 此时试样断裂。
6
2. 弹性极限e和屈服强度s ：
• 弹性极限是表征开始塑性变形的抗力。 • 严格说：是表征微量塑性变形的抗力。 • 测出的弹性极限受测量精度影响，为便 于比较，规定残余伸长应力。 • 规定以残余伸长为0.01%的应力作为规 定残余伸长应力，记作0.01
平衡相变
③共析相变
• 合金在冷却时由一个固 相分解为两个不同固相 的转变称为共析相变 (或珠光体型转变)
• 其两个生成相的结构和 成分均与母相不同
• 加热时也可发生 α+→转变，称为逆 共析相变
16
平衡相变
④调幅分解
• 某些合金在高温下具有均匀单相固溶体，但冷 却到某一温度范围时可分解成为与原固溶体结 构相同但成分不同的两个微区，这种转变称为 调幅分解。
Pk ：断裂载荷
5
(MPa)
p ：比例强度极限 保持直线关系的最大应力值
p k
e ：弹性强度极限 p-e 弹性变形阶段 过e ，弹变+微量塑变
0
b
u
k
(%)
s ：屈服强度极限 达一定值时，不增或降低，
l增
（低碳钢的应力-应变曲线） 上屈服点：屈服阶段的最大应力。
（对试样局部应力集中极为敏感）
• 除退火或热轧的低碳钢和中碳钢等少数 合金有屈服现象外，大多数金属合金都 没有屈服点。 • 规定产生0.2%残余伸长的应力作为屈服 强度，以0.2表示。 • 0.2的测量方法同上，采用图解法。
7
固态相变
• 固态相变是热处理的基础
• 相变：构成物质的原子（分子）的聚合状态（相状态）发 生变化的过程。
20
非平衡相变
④非平衡脱溶沉淀
• 若b成分的合金自T1温度快冷 时，相在冷却过程中来不及 析出，则冷到室温时便得到 过饱和的α固溶体。
12
1. 按平衡状态图分类
• 平衡相变和非平衡相变
• 平衡相变
缓慢加热或冷却时发生的能获得符合平衡 状态图的平衡组织的相变
–：
• 非平衡相变 加热或冷却速度很快，上述平衡相将被抑
制，固态材料可能发生某些平衡状态图上不 能反映的转变并获得被称为不平衡或亚稳的 组织
13
平衡相变
①同素异构转变/多形性转变 – 纯金属在温度和压力改变
Fe-C合金
19
非平衡相变
– ③贝氏体相变
• 当奥氏体被冷却至珠光体转变和马氏体相变之 间的温度范围时，由于温度较低，铁原子已不 能扩散，但碳原子尚具有一定的扩散能力，因 此出现了一种独特的碳原子扩散而铁原子不扩 散的非平衡相变，这种相变称为贝氏体相变(或 称为中温转变)。
• 其转变产物也是α相与碳化物的混合物，但α相 的碳含量和形态以及碳化物的形态和分布均与 珠光体不同，称其为贝氏体。
时，由一种晶体结构转变 为另一种晶体结构的过程 称为同素异构转变。 – 在固溶体中发生的同素异 构转变称为多形性转变。
钢中铁素体奥氏体的转变 奥氏体铁素体的转变
14
平衡相变
②平衡脱溶沉淀 • 在缓慢冷却条件下，由过
饱和固溶体中析出过剩相 的过程称为平衡脱溶沉淀 • 特点：母相不消失，随着 新相析出，母相的成分和 体积分数不断变化（结构 不变），新相的结构和成 分与旧相不同
样还继续伸长的现象。
屈服后，材料出现明显塑
0
lb
lu
lk
变，表面滑移带。
l伸长(mm)
形变强化（加工硬化）：屈服后欲
变形必须不断增载，随
（低碳钢的拉伸曲线）
塑变增大，变形抗力增大。
变形 三阶段
弹性变形 弹塑性变形 断裂
Pb ：强度极限的载荷 试样某一部位截面开始急降 颈缩——导致载荷下降。
⑤有序化转变
• 固溶体中，各组元原子在晶体点阵中的相对位 置由无序到有序(指长程有序)的转变称为有序化 转变。如Cu-Zn，Cu-Au，Mn-Ni，Ti-Ni等合金。
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非平衡相变
• （2）非平衡相变
– 非平衡相变：加热或冷却速度很快， 上述平衡相将被抑制，固态材料可 能发生某些平衡状态图上不能反映 的转变并获得被称为不平衡或亚稳 的组织
– ①伪共析相变：
• 由成分偏离共析成分的过冷固溶 体形成的貌似共析体的组织转变
• 组成相的相对量由A的碳含量而 变。
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非平衡相变
– ②马氏体相变
• 进一步提高冷却速度，使 伪共析相变也来不及进行 而将奥氏体过冷到更低温 度，则由于在低温下铁原 子和碳原子都己不能或不 易扩散，故奥氏体只能以 不发生原子扩散、不引起 成分改变的方式，通过切 变由点阵改组为α点阵， 这种转变称为马氏体相变
• 固态相变：固态材料在温度和压力改变时，其内部组织或 结构会发生变化，即发生从一种相状态到另一种相状态的 转变。
• 母相或旧相：相变前的相状态 • 新相：相变后的相状态
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相图与相变
ACM A3
A1
铁碳相图
Fe-C Phase Diagram
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10
Fe-C相图、冷却过程中的组织变化及产物
11
1.1固态相变的分类
硬度：指材料抵抗外物压入能力，硬度测量简单快速，不破坏零件。硬度 与强度之间有一定关系，可用硬度来估计强度。
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P 载荷
(N)
s pe
b
Pp ：保持直线关系的最大载荷 过P点曲线开始偏离直线
k
Pe：变形开始阶段 卸载后立刻恢复原状（弹变）
超过，伸长只部分恢复（塑变）
Pp Pk
Ps ：屈服时的最小变形 屈服：载荷不增加或反而减少，试
热处理性能（可热处理强化）
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几种常见的力学性能
强度：指材料抵抗塑性变形和断裂的能力，对于结构材料来说，它是最重 要的力学性能。
塑性：表示材料断裂前发生的永久变形（塑性变形）的能力。 塑性指标：延伸率 和断面收缩率
韧性：反映材料抵抗裂纹扩展能力的大小，是单位体积材料在断裂前所吸 收的能量，也就是外力使材料断裂所做的功。
金属材料知识
1
金属材料
(用量占80%)
非金属材料
(用量占20%)
黑色金 属
有色金属材料 陶瓷材料
高分子材料
复合材料 2
力学性能（强度、塑性、韧性等）
材料使用性能
物理性能（光、热、电、磁等）
材
料
化学性能（氧化、腐蚀等）
的
性
能
加工性能（切削、锻造合铸造与否） 焊接性能（容易焊接与否）
一般选下屈服点作为材料屈服强度
形变强化：欲继续变形，必须不断增加应力，达b后，形变强化效应已不能 补偿横截面积的减小而引起的承载能力的降低。 (b 点后颈缩)
k ：断裂强度 此时试样断裂。
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2. 弹性极限e和屈服强度s ：
• 弹性极限是表征开始塑性变形的抗力。 • 严格说：是表征微量塑性变形的抗力。 • 测出的弹性极限受测量精度影响，为便 于比较，规定残余伸长应力。 • 规定以残余伸长为0.01%的应力作为规 定残余伸长应力，记作0.01