金属材料与热处理绪论__课件
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金属材料的热处理工艺和性能研究
金属材料的热处理工艺和性能研究第一章：绪论金属材料是人类文明发展过程中得到广泛应用的一种材料。
随着科技的不断进步，金属材料的种类也越来越丰富，性能也越来越优越。
而热处理工艺是改善金属材料性能的一种重要方式。
因此，对金属材料的热处理工艺和性能进行研究显得尤为重要。
第二章：金属材料的热处理工艺2.1 热处理的定义热处理是指将金属材料加热到一定温度，经过一定时间的保温，然后通过不同的冷却方式使金属材料达到一定的组织状态和性能。
2.2 热处理的分类热处理可以分为三类：回火、调质和淬火。
其中，回火主要是对经过淬火的材料进行加热处理，以改善材料的韧性；调质则是对合金钢等材料进行热处理，以达到一定的强度和韧性；淬火则是对普通碳钢等材料进行控制冷却，以提高材料的硬度。
2.3 热处理工艺的步骤热处理工艺主要包括：材料的加热、保温和冷却三个步骤。
其中，加热温度和保温时间的选择是影响材料性能关键的因素。
加热温度过高容易产生晶粒粗大的问题，而加热温度过低则会使金属组织不充分，影响材料性能。
第三章：金属材料热处理后的力学性能和物理性能金属材料经过热处理后，其力学性能和物理性能的变化是非常显著的，具体分析如下。
3.1 金属材料的力学性能热处理后的金属材料一般具有更好的强度和硬度，但是韧性和塑性却相对较差。
其原因是经过热处理后，材料中晶粒的尺寸会变大，而晶粒尺寸的增大对材料的塑性和韧性影响较大。
3.2 金属材料的物理性能热处理后的金属材料物理性能也会有所变化，比如电导率、导热性、磁性等。
这些变化在材料的不同应用领域中，具有着不同的重要作用。
第四章：热处理后的金属材料在工业中的应用4.1 机械加工领域热处理后的金属材料能够提供更优越的性能，其在机械加工领域中广泛应用。
比如在机床工作台、各种机器零部件、以及汽车、航空等领域中使用较多，其耐磨性、耐久性和使用寿命都能得到有效的提高。
4.2 电子制造领域金属材料热处理后能够提高导热性和电导率，因此其在电子制造领域中应用广泛。
《金属材料与热处理》(陈友伟)教学课件 绪论
Contents
绪论
材料的发展 机械工程材料的分类 本课程的教学目的和基本要求
材料的发展
石器 时代
青铜器 时代
铁器 时代
新时代
陶器
司母戊鼎
农具模具
新型材料
机械工程材料 的分类
机械 工程 材料
金属材料
黑色金属：包括铁和以铁为基的合金，如钢 有色金属：除黑色金属以外的所有金属及其合金，如铝
高分子材料
目 使学生获得常用机械工程材料的基础知识，为学习其他 的 有关课程和将来从事生产技术工作奠定必要的基础。
熟悉常用金属材料的成分、组织结构、加工工艺与 性能之间的关系及变化规律。
基 本 掌握常用金属材料的性能与应用，具有选择常用金 要 属材料和改变材料性能的初步能力。 求 了解与本课程有关的新材料、新技术、新工艺及其
为有机合成材料，也称为聚合物，可将其分为 工程塑料、橡胶和合成纤维等。
陶瓷材料
陶瓷材料属于无机非金属材料，工业用陶瓷材料可 分为普通陶瓷、特种陶瓷和金属陶瓷三类。 。
复合材料
复合材料是指由两种或两种以上不同性质的材料 ，通过 物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。
本课程的教学目 的和基本要求
发展概况。
7
Thank You!
绪论
材料的发展 机械工程材料的分类 本课程的教学目的和基本要求
材料的发展
石器 时代
青铜器 时代
铁器 时代
新时代
陶器
司母戊鼎
农具模具
新型材料
机械工程材料 的分类
机械 工程 材料
金属材料
黑色金属：包括铁和以铁为基的合金，如钢 有色金属：除黑色金属以外的所有金属及其合金，如铝
高分子材料
目 使学生获得常用机械工程材料的基础知识，为学习其他 的 有关课程和将来从事生产技术工作奠定必要的基础。
熟悉常用金属材料的成分、组织结构、加工工艺与 性能之间的关系及变化规律。
基 本 掌握常用金属材料的性能与应用，具有选择常用金 要 属材料和改变材料性能的初步能力。 求 了解与本课程有关的新材料、新技术、新工艺及其
为有机合成材料，也称为聚合物，可将其分为 工程塑料、橡胶和合成纤维等。
陶瓷材料
陶瓷材料属于无机非金属材料，工业用陶瓷材料可 分为普通陶瓷、特种陶瓷和金属陶瓷三类。 。
复合材料
复合材料是指由两种或两种以上不同性质的材料 ，通过 物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。
本课程的教学目 的和基本要求
发展概况。
7
Thank You!
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）
金属学 与热处理ppt课件
绪论
四、学习方法 前后联系，理论与实践、实验联系。 五、主要参考书 《金属学与热处理》崔忠圻主编（第1版） 六、金属材料及研究手段发展史简介
第一章 金属与合金的晶体结 构
【重点】1.金属晶体学的基本概念 2.金属中常见的三种晶体结构及特征参数 3.晶向及晶面指数的确定 4.合金相的结构及性能特征 5.晶体缺陷及其对金属材料性能的容】知识点1 金属原子间的结合 知识点2 金属的晶体结构 知识点3 合金相结构 知识点4 实际金属的晶体结构
第二节 金属的晶体结构
• 2、晶面及晶面指数(hkl)的确 定 • 晶面对面：在晶体中，由一系 列原子所组成的平面。
• 晶面指数的确定步骤：
• 1）设空间坐标（坐标原点设在 所求晶面外）； • 2）求截距； • 3）求截距的倒数； • 4）将截距的倒数化为最小整数 ； • 5）将最小整数列入圆括号中。
110 [ 110 ] [ 101 ] [ 011 ] [ 1 10 ] [ 1 01 ] [ 0 1 1 ] [ 1 1 0 ] [ 10 1 ] [ 01 1 ] [ 1 1 0 ] [ 1 0 1 ] [ 0 1 1 ]
111 [ 111 ] [ 1 11 ] [ 1 1 1 ] [ 11 1 ] [ 1 1 1 ] [ 1 1 1 ] [ 1 1 1 ] [ 1 1 1 ]
•
第二节 金属的晶体结构
• 三、三种典型的金属晶体结构 • 1、面心立方结构 • 例:γ -Fe Al Cu等
• 2、体心立方结构 • 例:α -Fe W Cr等
• 3、密排六方结构 • 例: Zn Mg Be等
4.晶体结构特征参数
2 a 4
3 a 4
哈工大金属学与热处理上课课件 .ppt
热 处 理
学习目的
掌握有关金属材料学科的基本概 念、基本原理和基本方法
为合理地选材和制订零件的热加 工工艺规程奠定坚实的基础。
熟悉常用术语和基本概念
学 牢固建立材料的性能决定于材料 习 的组织、结构这一概念 要 求 掌握金属材料主要热加工工艺原
理, 并能制定常规热处理工艺。
考 作业10％＋实验10％＋期中笔试 核 20％＋期末口试60 ％
使指材料的 用可加工性 。
性
性能
铸造
能
工 塑性加工
艺
焊接
性 热处理
能 粉末冶金
机械加工
液→固；流动性
使
用
性
性 能
能 工
铸造 塑性加工
液→固；流动性
锻、拉、挤、轧、弯 ； 延展性 ；变形抗力、变 形开裂倾向
艺
焊接
性 热处理
能 粉末冶金
机械加工
使
用
性
性 能
能 工
铸造 塑性加工
液→固；流动性
非金属原子共有电子而 构成大分子材料称为高 分子材料。每个大分子 由许多结构相同的单元 相互连接而成，因此高 分子材料又称为聚合物。 它具有较高的强度、良 好的塑性、较强的耐腐 蚀性、绝缘性和低密度 等优良性能。材料中原子之间的键合特点
金属材料
材
料 的
陶瓷材料
分 类 高分子材料
复合材料
复合材料是由两 种或两种以上材 料组成的，其性 能是它的组成材 料所不具备的。 复合材料可能具 有非同寻常的刚 度、强度、高温 性能和耐蚀性。
组织结构
性能
热加工工艺
铸 造
锻 造
焊 接
热 处 理
组织结构
金属学与热处理共43页PPT资料
教学内容 ---- 实验教学
实验一：金属的力学性能实验 实验二：铁碳合金平衡组织观察 实验三：钢的退火与正火 实验四：钢的淬火与回火
五、教材、学时安排与考核办法
教 材 : 金属学与热处理 丁建生 主 编 机械工业出版社
参考书：金属学与热处理原理 崔忠圻 主编 机械工业出版社
理论授课学时: 48学时 实验学时: 8学时 练习学时：8学时 考核办法：期末考试（开卷）70%+实验10%+平时
碳钎维合成奔驰公2019款 国产机战机改用复合材料
在材料的生产和使用方面我们
的祖先有过辉煌的成就。商周时 代青铜冶炼已达到相当大的规模， 能够铸造出875kg的司母戊鼎， 是商王朝晚期王室的青铜祭器。 它是世界青铜文化中最大的一件 青铜器。
到春秋战国时期已达到技术顶峰。著名的越王剑其 制造水平令今人惊讶! 到汉朝又发明了炒钢法，这是一 种古老的炼钢法。直到世界工业革命之前，我国的材料 生产和应用一直处于世界领先地位。
按物质结构分有：金属材料，无机非金属材料，有 机高分子材料，复合材料等；
按用途分有结构材料，功能材料等。
本教材主要涉及的是机械工程材料，并按物质结构 及用途进行简明阐述。在机械工程材料中金属材料目 前仍是最主要的材料。尤其是钢铁材料在机械工程中 仍占首要地位。本书重点阐述的内容仍放在钢铁材料 方面。
（考勤+作业+问答）20%
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课题二 材料的拉伸性能
1.1 前言 1、拉伸性能:
通过拉伸试验可测材料的弹性、强度、延性、应变 硬化和韧度等重要的力学性能指标，它是材料的基本力 学性能。
2、拉伸性能的作用、用途：
a.在工程应用中，拉伸性能是结构静强度设计的主要 依据之一。
金属工艺学-0绪论-1钢铁材料及热处理
金属工艺学 —绪论 绪论
河北理工大学 机械工程学院
绪论
• 金属工艺学 金属工艺学:
研究金属材料性质及其加工工艺为 主的综合性技术基础课程。 主的综合性技术基础课程。 • 主要研究内容： 主要研究内容：
– – – – 各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互联系； 各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互联系； 金属机件的加工工艺过程和结构工艺性； 金属机件的加工工艺过程和结构工艺性； 常用金属材料性能对加工工艺的影响； 常用金属材料性能对加工工艺的影响； 工艺方法的综合比较等.
布氏硬度
HBS或HBW 或
洛氏硬度
HRC、HRB、HRA 、 、
12
第一章 钢铁材料及热处理
第一节 金属及合金的性能
1.4 冲击韧性：材料抵抗冲击载荷的能力。 冲击韧性：材料抵抗冲击载荷的能力。
Ak v
13
第一章 钢铁材料及热处理
第一节 金属及合金的性能 1.5 疲劳强度
材料在多次交变载荷作用下而不引起断裂 的最大应力。 的最大应力。疲劳破坏是机械零件失效的主要 原因之一。 原因之一。
碳钢主要是由铁和碳两种元素组成的合金； 碳钢主要是由铁和碳两种元素组成的合金； 含碳量<2.11%，硅、锰、硫、磷等杂质.
1.1 碳及杂质对碳钢的影响 强度、硬度提高 塑性、韧性下降 提高， 下降； 碳 --- 强度、硬度提高，塑性、韧性下降； 强度、硬度、弹性提高 塑性、韧性下降 提高， 下降； 硅 --- 强度、硬度、弹性提高，塑性、韧性下降； 下降， 强度、硬度提高 塑性、韧性下降 冷脆； 提高， 磷 --- 强度、硬度提高，塑性、韧性下降，冷脆； 强度、硬度提高 对性能影响不大。 提高， 锰 --- 强度、硬度提高，对性能影响不大。
河北理工大学 机械工程学院
绪论
• 金属工艺学 金属工艺学:
研究金属材料性质及其加工工艺为 主的综合性技术基础课程。 主的综合性技术基础课程。 • 主要研究内容： 主要研究内容：
– – – – 各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互联系； 各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互联系； 金属机件的加工工艺过程和结构工艺性； 金属机件的加工工艺过程和结构工艺性； 常用金属材料性能对加工工艺的影响； 常用金属材料性能对加工工艺的影响； 工艺方法的综合比较等.
布氏硬度
HBS或HBW 或
洛氏硬度
HRC、HRB、HRA 、 、
12
第一章 钢铁材料及热处理
第一节 金属及合金的性能
1.4 冲击韧性：材料抵抗冲击载荷的能力。 冲击韧性：材料抵抗冲击载荷的能力。
Ak v
13
第一章 钢铁材料及热处理
第一节 金属及合金的性能 1.5 疲劳强度
材料在多次交变载荷作用下而不引起断裂 的最大应力。 的最大应力。疲劳破坏是机械零件失效的主要 原因之一。 原因之一。
碳钢主要是由铁和碳两种元素组成的合金； 碳钢主要是由铁和碳两种元素组成的合金； 含碳量<2.11%，硅、锰、硫、磷等杂质.
1.1 碳及杂质对碳钢的影响 强度、硬度提高 塑性、韧性下降 提高， 下降； 碳 --- 强度、硬度提高，塑性、韧性下降； 强度、硬度、弹性提高 塑性、韧性下降 提高， 下降； 硅 --- 强度、硬度、弹性提高，塑性、韧性下降； 下降， 强度、硬度提高 塑性、韧性下降 冷脆； 提高， 磷 --- 强度、硬度提高，塑性、韧性下降，冷脆； 强度、硬度提高 对性能影响不大。 提高， 锰 --- 强度、硬度提高，对性能影响不大。
钢的热处理ppt课件
滚动轴承
7
3.1 概述
3.1.1 热处理的概念
为什么热处理后材料性能会改变？
热处理后材料内部的微观结构（组织）发生变化，使材料性能 改变。
问题1：
加热、冷却时材料内部的微观结构如何变化（热处理原理）？
问题2：
热处理工艺有哪些？工程实际中有何应用？
8
3.1 概述
3.1.1 热处理的概念
20CrMnTi钢不同热处理工艺的显微组织
11
第3章 钢的热处理
3.适用范围 3.1.3 热处理分类 3.1.4 临界温度与实际转变温度
3.2 钢在加热时的组织转变 3.3 钢在冷却时的组织转变 3.4 钢的基本热处理工艺 3.5 钢的表面热处理 3.6 钢的其它热处理
钢加热时的实际转变温度分别用 Ac1、Ac3、Accm表示。
冷却时的实际转变温度分别用 Ar1、Ar3、Arcm表示。
因加热冷却速度直接影响转变温度，因此一般手册中的数 据是以30-50℃/h的速度加热或冷却时测得的。
18
第3章 钢的热处理
3.1 概述 3.2 钢在加热时的组织转变
目录
第0章：绪论 第1章：工程材料的结构与性能 第2章：金属材料的结晶与二元相图 第3章：钢的热处理 第4章：工程材料 第5章：金属的液态成形 第6章：金属的塑性成形 第7章：金属的焊接成形 第8章：非金属材料成形 第9章：新材料及其新工艺 第10章：机械零件材料及成形工艺的选用
1
第3章 钢的热处理
改善钢的性能，主要有 两条途径： 一是合金化，这是 第4章研究的内容。 二是热处理，这是 本章要研究的内 容。
供应窄带钢行业热处理设备
2
第3章 钢的热处理
金属热处理原理绪论
金属热处理原理绪论一、研究的内容和任务金属热处理原理是以金属学原理为基础，着重研究金属及合金固态相变的基本原理和热处理组织与性能之间关系的一门课程。
金属学原理：着重讨论的是金属及合金的本质及影响因素、缺陷及其交互作用和它们对性能的影响、状态图、塑性变形、回复、再结晶等等。
热处理原理：着重讨论的是金属及合金在固态下的相变规律、影响因素、动力学、非平衡转变，以及在热处理中的应用，研究热处理组织和性能之间的关系等等。
金属材料从服役条件出发，选择什么样的材料、如何对材料进行处理，在使用和处理过程中会出现什么问题，如何解决出现的问题，最终可能得到什么样的性能，如何改进现有材料、挖掘其潜力，试制新材料等，无不与热处理原理有着密切的关系。
固态金属（包括纯金属及合金）在温度和压力改变时，组织和结构会发生变化，这种变化统称为金属固态相变。
金属中固态相变的类型很多，有的金属在不同的条件下会发生几种不同类型的转变。
掌握金属固态相变的规律及影响因素，就可以采取措施控制相变过程，以获得预期的组织，从而使其具有预期的性能。
对于金属材料常用的措施就是特定加热和冷却，也就是热处理。
二、热处理发展概况人们在开始使用金属材料起，就开始使用热处理，其发展过程大体上经历了三个阶段。
1、民间技艺阶段根据现有文物考证，我国西汉时代就出现了经淬火处理的钢制宝剑。
史书记载，在战国时期即出现了淬火处理，据秦始皇陵开发证明，当时已有烤铁技术，兵马俑中的武士佩剑制作精良，距今已有两千多年的历史，出土后表面光亮完好，令世人赞叹。
古书中有“炼钢赤刀，用之切玉如泥也”，可见当时热处理技术发展的水平。
但是中国几千年的封建社会造成了贫穷落后的局面，在明朝以后热处理技术就逐渐落后于西方。
虽然我们的祖先很有聪明才智，掌握了很多热处理技术，但是把热处理发展成一门科学还是近百年的事。
在这方面，西方和俄国的学者走在了前面，新中国成立以后，我国的科学家也作出了很大的贡献。
金属材料及热处理 第3版教学课件完整版
三、韧性
(一)一次冲击试验 ●韧性是金属材料在断裂前吸收变形能量的能力。 ●夏比摆锤冲击试样有V型缺口试样和U型缺口试样两种。
（二）多次冲击试验
●金属材料在多次冲击下的破坏过程是由裂纹产生、裂纹扩张和瞬时断 裂三个阶段组成。其破坏是每次冲击损伤累积发展的结果，不同于一次 冲击的破坏过程。 ●研究结果表明：在小能量多次冲击条件下，金属材料的多次冲击抗力 大小，主要取决于金属材料强度的高低；在大能量多次冲击条件下，金 属材料的多次冲击抗力大小，主要取决于金属材料塑性的高低。
二、金属的化学性能 ●金属的化学性能是指金属在室温或高温时抵抗各种化学介质作用 所表现出来的性能，它包括耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性等。
三、金属的工艺性能 ●工艺性能是指金属材料在制造机械零件和工具的过程中，适应各 种冷加工和热加工的性能。它包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、 热处理性能及切削加工性能等。
四、疲劳
(一)疲劳现象 ●循环应力和应变是指应力或应变的大小、方向，都随时间发生周期性 变化的一类应力和应变。 ●零件在循环应力作用下，经过一定时间的工作后会发生突然断裂，这 种现象称为金属的疲劳。 ●金属在疲劳断裂时不产生明显的塑性变形，断裂是突然发生的。 ●金属疲劳断裂的断口一般由微裂源、扩展区和瞬断区组成。
(二)疲劳强度
●金属在循环应力作用下能经受无限多次循环，
而不断裂的最大应力值称为金属的疲劳强度。即 金属在循环应力作用的循环次数值N无穷大时所 对应的最大应力值，称为疲劳强度。对于对称循 环应力，其疲劳强度用符号σ-1表示。
第二节 金属的物理性能、化学性能和工艺性能
一、金属的物理性能 ●金属物理性能是指金属在重力、电磁场、热力（温度）等物理因 素作用下，其所表现出的性能或固有的属性。它包括密度、熔点、 导热性、导电性、热膨胀性和磁性等。
教学课件 金属学与热处理--崔忠圻
金属学、金属热处理、金属材料学、 金属性能、材料分析技术与方法等 2 本课程主要内容: 金属学： 第一 ~ 第八章 金属热处理：第九 ~ 第十章 金属材料学：第十一章 ~ 第十三章
三 要求： (1)掌握金属材料的基本概念、基本理论与基
本实验方法； (2)掌握金属材料的成分、组织结构、工艺、
性能间关系的一般规律； (3)了解金属材料常用的分析方法，主要是金
* * *电阻随温度升高而升高 ——金属与非金属的本质差别
即：具有正的电阻温度系数。 ρt=ρ0 (1+αΔT)
ρ 非金属
——某些纯金属在绝 对零度附近的超导电性
金属
T
(2) 金属与合金的定义
金属定义：具有正的电阻温度系数的物质。
合金定义：一种金属元素与另一种或几种其 它元素，经熔炼或其它方法结合而成的具有 金属特性的物质。
合金相形貌
材料的组织结构取决于:
1 原子种类; 2 内部原子排列的方式; 3 合金元素的存在方式; 4 内部不同尺度的各种结构缺陷
3 目的 利用上述四要素关系和规律：
（1）进行科学研究； （2）指导生产实践； （3）研制新合金材料。
二、本课程内容 1 金属材料科学研究内容：
成分、组织结构、工艺、性能 ┗ 其课程体系：
《金属学与热处理A 》 《 Metallography and heat-
treatment 》 多媒体教学课件
•课 时：56 •教 材：《金属学与热处理》
绪论
§1 课程研究的对象、目的及要求
一 研究对象、任务和目的
1 研究的对象 ——金属和合金。 什么是金属？什么是合金？
（1）金属的性质 * 高的导电性和导热性； * 金属光泽； * 良好的延展性(塑性)； * 不透明
三 要求： (1)掌握金属材料的基本概念、基本理论与基
本实验方法； (2)掌握金属材料的成分、组织结构、工艺、
性能间关系的一般规律； (3)了解金属材料常用的分析方法，主要是金
* * *电阻随温度升高而升高 ——金属与非金属的本质差别
即：具有正的电阻温度系数。 ρt=ρ0 (1+αΔT)
ρ 非金属
——某些纯金属在绝 对零度附近的超导电性
金属
T
(2) 金属与合金的定义
金属定义：具有正的电阻温度系数的物质。
合金定义：一种金属元素与另一种或几种其 它元素，经熔炼或其它方法结合而成的具有 金属特性的物质。
合金相形貌
材料的组织结构取决于:
1 原子种类; 2 内部原子排列的方式; 3 合金元素的存在方式; 4 内部不同尺度的各种结构缺陷
3 目的 利用上述四要素关系和规律：
（1）进行科学研究； （2）指导生产实践； （3）研制新合金材料。
二、本课程内容 1 金属材料科学研究内容：
成分、组织结构、工艺、性能 ┗ 其课程体系：
《金属学与热处理A 》 《 Metallography and heat-
treatment 》 多媒体教学课件
•课 时：56 •教 材：《金属学与热处理》
绪论
§1 课程研究的对象、目的及要求
一 研究对象、任务和目的
1 研究的对象 ——金属和合金。 什么是金属？什么是合金？
（1）金属的性质 * 高的导电性和导热性； * 金属光泽； * 良好的延展性(塑性)； * 不透明
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本课学习方法是：预习 、笔记 、复习、讨论问题 本教材的重点：常见的材料牌号及应用，钢的热处理
二、金属材料及热处理的发展史
（一）、金属材料的历史地位
1.材料发展与社会进步有着密切关系,它是衡量人类社会文明程度 的标志之一，金属材料是现代文明的基础。
人类认识材料和使用材料的各个历史阶段： 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
的化合物已有800多万种。以每年 25万种的速度增长。
塑料、橡胶、陶瓷、钛合金、碳纤维、纳米等
材料的发展
★ 石器和陶瓷
猿猴250万年～270万
年前，用石头敲打另一 块石头，开创了一个时 代—旧石器时代 第一个 打磨石犁的人，开创了 新石器时代。其标志就 是人类学会了使用和制 造工具。工具是不同材 料制作的器具。
★ 青铜器
材料的发展
材料的发展
沧州铁狮
铸造于公元953年。 铁狮 高5.78米， 身长6.5米， 体宽3.17米， 重约40吨
★ 钢铁
材料的发展
材料的发展
材料的发展
★ 高分子材料
★ 复合材料
材料的发展
材料的发展
（二）、金属材料的分类
金属材料
纯金属 合金材料
金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成 的，具有金属特性的物质。
3. 非铁金属冶炼较困难，所需能源消耗大，因而生产成本高，限制 了生产总量的增长。
4.非铁金属所创造的价值高，并且它有钢铁所不具备的特殊性能， 例如比强度高，耐低温、耐腐蚀等，因而非铁金属产量仍在迅速 增长。
（四）、金属材料的发展史
商朝，人们已开始使用青铜器
春秋时期，开始使用铁器
100年前开始了铝的大规模使用
铁锄与铁犁
铝窗
铁狮子
马踏飞燕 司母戊鼎
铜车马
1.公元前3800年，出现人工冶炼的铜器，我国在公元前3000年出 现锡青铜——甘肃东乡马家窑文化的青铜刀（含6％~10％ Sn）。商、周时期是中国青铜器的鼎盛时期。
2.自公元前12世纪起铁器在地中海东岸地区使用日广。到公元前 10世纪，铁工具比青铜工具应用更普遍。公元前8世纪到公元 前7世纪，北非和欧洲相继进入铁器时代。
3. 中国古代钢铁及非铁金属的生产技术和热处理技术，在明末科 学家宋应星所著《天工开物》中有详细的阐述。
4.现代冶金技术的发展自19世纪中叶的转炉炼钢和平炉炼钢开始。 19世纪末的电弧炉炼钢和20世纪中叶的氧气顶吹转炉炼钢及炉 外精炼技术，使钢铁工业实现了现代化。
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。
你所知道的金属材料有哪些呢？
材料是一种物质，有一定的形状，有 一定的功能。材料始终是人们获取改善生 活能力的一种工具。人类对材料的重视， 以致于将人类的生存时代以材料的发展命 名。如旧石器时代、新石器时代、青铜器 时代、铁器时代等等。
★ 材料按物质结构不同分： 金属材料、 非金属材料（有机高分子材料和陶瓷料)、 复合材料
★ 材料按用途不同分： 机械工程材料、人类社会发展的重要物质基础。 土木工程材料、 电工材料、 电子材料
★ 材料按功能不同分： 结合材料
金属材料—指钢铁、有色金属等材料 非金属材料—无机高分子材料（陶瓷、水泥、木材
等），有机高分子材料（如塑料、橡胶），
2.目前，人类还处在金属器时期。虽然无机非金 属材料、高分子 材料的使用量与日俱增，但在可预见的时期内，仍不会改变这种 状况。
人类认识材料和使用材料的各个历史阶段
石器时代 天然石，兽骨，树枝 从人类起源到距今约6000所至4000年。
司母戊鼎（公元前11—16世纪） 青铜器时代：战11国30编×7钟80（×前1140705—221年）65个 总重
铝合金制成的箱子
镁铝合金制成笔记本电脑外壳
白铜饰品
黄金制成的饰品
18K白金
钛合金镜框
绪论
绪论
一、本课程的性质和目的 二、 金属材料及热处理的发展史
三、本书的内容及特点 四、金属材料与机械产品制造过程简介
一、本课程的性质和目的
1、性质： 是机械类专业必修的一门专业技术基础课。
2、目的： a 获得有关金属热处理、金属材料的基本知识。 b 熟悉常见金属材料的牌号、性能特点及应用；了解它 们之间成分、组织、性能、热处理的关系。 c 具有选择零件材料的能力，确定加工工艺路线的能力。 d 为后续课程和从事技术工作打下基础。
（三）、金属结构材料的应用情况
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％。
2约50从0K公g元前4000年至公元初年
铁器时代 沧州大狮（公元953年 ）重50T ,长5.3m,宽3m
距今3400年以前 铁器比铜器的硬度高4倍
钢铁时代 18世纪的工业革命开始 标志着工业时代的来临
人工合成材料
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。有几十万种。每年以5%的速度增长，目前人工合成
1.金属与合金的定义
(1)金属定义：
由单一元素构成的具有特殊光泽、延展性、 导电性、导热性的物质。
如：金、银、铜、铁、锌、锰、铝等。
（2）合金定义：
一种金属元素与另一种或几种其它元素，经熔炼或其它 方法结合而成的具有金属特性的物质。
如：黄铜：铜与锌的合金；碳素钢：铁和碳的合金
2.金属的性质 * 高的导电性和导热性； * 金属光泽； * 良好的延展性(塑性)； * 不透明
复合材料---玻璃钢、碳纤维复合材料、硼纤维材料。
★现在新材料----纳米材料、智能材料
★世界四大材料： 钢铁、木材、塑料、水泥
金属材料
材料分类
陶瓷材料 高分子材料
复合材料
在日常生产、生活和科学技术中，金属
材料是非常重要的。我们周围的很多物品都 是由金属材料制成的。
锰钢
锰钢制成的钢轨
制造飞机的材料中大量使用铝合金！
二、金属材料及热处理的发展史
（一）、金属材料的历史地位
1.材料发展与社会进步有着密切关系,它是衡量人类社会文明程度 的标志之一，金属材料是现代文明的基础。
人类认识材料和使用材料的各个历史阶段： 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
的化合物已有800多万种。以每年 25万种的速度增长。
塑料、橡胶、陶瓷、钛合金、碳纤维、纳米等
材料的发展
★ 石器和陶瓷
猿猴250万年～270万
年前，用石头敲打另一 块石头，开创了一个时 代—旧石器时代 第一个 打磨石犁的人，开创了 新石器时代。其标志就 是人类学会了使用和制 造工具。工具是不同材 料制作的器具。
★ 青铜器
材料的发展
材料的发展
沧州铁狮
铸造于公元953年。 铁狮 高5.78米， 身长6.5米， 体宽3.17米， 重约40吨
★ 钢铁
材料的发展
材料的发展
材料的发展
★ 高分子材料
★ 复合材料
材料的发展
材料的发展
（二）、金属材料的分类
金属材料
纯金属 合金材料
金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成 的，具有金属特性的物质。
3. 非铁金属冶炼较困难，所需能源消耗大，因而生产成本高，限制 了生产总量的增长。
4.非铁金属所创造的价值高，并且它有钢铁所不具备的特殊性能， 例如比强度高，耐低温、耐腐蚀等，因而非铁金属产量仍在迅速 增长。
（四）、金属材料的发展史
商朝，人们已开始使用青铜器
春秋时期，开始使用铁器
100年前开始了铝的大规模使用
铁锄与铁犁
铝窗
铁狮子
马踏飞燕 司母戊鼎
铜车马
1.公元前3800年，出现人工冶炼的铜器，我国在公元前3000年出 现锡青铜——甘肃东乡马家窑文化的青铜刀（含6％~10％ Sn）。商、周时期是中国青铜器的鼎盛时期。
2.自公元前12世纪起铁器在地中海东岸地区使用日广。到公元前 10世纪，铁工具比青铜工具应用更普遍。公元前8世纪到公元 前7世纪，北非和欧洲相继进入铁器时代。
3. 中国古代钢铁及非铁金属的生产技术和热处理技术，在明末科 学家宋应星所著《天工开物》中有详细的阐述。
4.现代冶金技术的发展自19世纪中叶的转炉炼钢和平炉炼钢开始。 19世纪末的电弧炉炼钢和20世纪中叶的氧气顶吹转炉炼钢及炉 外精炼技术，使钢铁工业实现了现代化。
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。
你所知道的金属材料有哪些呢？
材料是一种物质，有一定的形状，有 一定的功能。材料始终是人们获取改善生 活能力的一种工具。人类对材料的重视， 以致于将人类的生存时代以材料的发展命 名。如旧石器时代、新石器时代、青铜器 时代、铁器时代等等。
★ 材料按物质结构不同分： 金属材料、 非金属材料（有机高分子材料和陶瓷料)、 复合材料
★ 材料按用途不同分： 机械工程材料、人类社会发展的重要物质基础。 土木工程材料、 电工材料、 电子材料
★ 材料按功能不同分： 结合材料
金属材料—指钢铁、有色金属等材料 非金属材料—无机高分子材料（陶瓷、水泥、木材
等），有机高分子材料（如塑料、橡胶），
2.目前，人类还处在金属器时期。虽然无机非金 属材料、高分子 材料的使用量与日俱增，但在可预见的时期内，仍不会改变这种 状况。
人类认识材料和使用材料的各个历史阶段
石器时代 天然石，兽骨，树枝 从人类起源到距今约6000所至4000年。
司母戊鼎（公元前11—16世纪） 青铜器时代：战11国30编×7钟80（×前1140705—221年）65个 总重
铝合金制成的箱子
镁铝合金制成笔记本电脑外壳
白铜饰品
黄金制成的饰品
18K白金
钛合金镜框
绪论
绪论
一、本课程的性质和目的 二、 金属材料及热处理的发展史
三、本书的内容及特点 四、金属材料与机械产品制造过程简介
一、本课程的性质和目的
1、性质： 是机械类专业必修的一门专业技术基础课。
2、目的： a 获得有关金属热处理、金属材料的基本知识。 b 熟悉常见金属材料的牌号、性能特点及应用；了解它 们之间成分、组织、性能、热处理的关系。 c 具有选择零件材料的能力，确定加工工艺路线的能力。 d 为后续课程和从事技术工作打下基础。
（三）、金属结构材料的应用情况
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％。
2约50从0K公g元前4000年至公元初年
铁器时代 沧州大狮（公元953年 ）重50T ,长5.3m,宽3m
距今3400年以前 铁器比铜器的硬度高4倍
钢铁时代 18世纪的工业革命开始 标志着工业时代的来临
人工合成材料
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。有几十万种。每年以5%的速度增长，目前人工合成
1.金属与合金的定义
(1)金属定义：
由单一元素构成的具有特殊光泽、延展性、 导电性、导热性的物质。
如：金、银、铜、铁、锌、锰、铝等。
（2）合金定义：
一种金属元素与另一种或几种其它元素，经熔炼或其它 方法结合而成的具有金属特性的物质。
如：黄铜：铜与锌的合金；碳素钢：铁和碳的合金
2.金属的性质 * 高的导电性和导热性； * 金属光泽； * 良好的延展性(塑性)； * 不透明
复合材料---玻璃钢、碳纤维复合材料、硼纤维材料。
★现在新材料----纳米材料、智能材料
★世界四大材料： 钢铁、木材、塑料、水泥
金属材料
材料分类
陶瓷材料 高分子材料
复合材料
在日常生产、生活和科学技术中，金属
材料是非常重要的。我们周围的很多物品都 是由金属材料制成的。
锰钢
锰钢制成的钢轨
制造飞机的材料中大量使用铝合金！