金属材料的组织结构与性能分析ppt课件
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《金属材料学》课件
在金属表面电镀一层耐 腐蚀的金属，提高耐蚀
性。
合金化
通过改变金属的成分， 提高其耐蚀性。
缓蚀剂
添加缓蚀剂抑制金属腐 蚀的化学反应速度。
金属材料在特定环境下的耐腐蚀性
01
02
03
04
酸性环境
钢铁、不锈钢等对酸有一定的 耐蚀性，但不同金属差异较大
。
碱性环境
铝、镁等金属在碱性环境中容 易发生腐蚀。
海洋环境
04 金属材料的腐蚀与防护
CHAPTER
金属材料的腐蚀机理
电化学腐蚀
金属与电解质溶液接触，通过电极反应发生的腐 蚀。
化学腐蚀
金属与非电解质直接反应，生成金属氧化物的腐 蚀。
生物腐蚀
金属在有微生物的环境下发生的腐蚀。
金属材料的防腐蚀方法
涂层保护
在金属表面涂覆防腐蚀 涂层，隔离金属与腐蚀
介质。
电镀
金属材料的化学性能是指其在各种环 境中的稳定性，包括耐腐蚀性、抗氧 化性、耐候性等。
耐腐蚀性是指金属材料抵抗腐蚀的能 力，抗氧化性是指金属材料在高温下 抵抗氧化的能力，耐候性是指金属材 料在自然环境中抵抗光、热、水、大 气等因子的作用的能力。
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能是指其在受力作用下的行为表现，包括强度、塑性、韧性、 硬度等。
详细描述
金属材料主要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，如铁、铝、铜等。根据成分和用途， 金属材料可以分为钢铁、有色金属、贵金属等类型。
金属材料的特性与用途
总结词
金属材料具有导电性、导热性、延展性等特性，广泛应用于建筑、机械、电子 等领域。
详细描述
金属材料具有良好的导电性、导热性和延展性，这些特性使得金属在建筑、机 械、电子等领域得到广泛应用。例如，钢铁用于制造桥梁和建筑结构，铜用于 电线和电缆，铝用于包装和航空航天领域。
性。
合金化
通过改变金属的成分， 提高其耐蚀性。
缓蚀剂
添加缓蚀剂抑制金属腐 蚀的化学反应速度。
金属材料在特定环境下的耐腐蚀性
01
02
03
04
酸性环境
钢铁、不锈钢等对酸有一定的 耐蚀性，但不同金属差异较大
。
碱性环境
铝、镁等金属在碱性环境中容 易发生腐蚀。
海洋环境
04 金属材料的腐蚀与防护
CHAPTER
金属材料的腐蚀机理
电化学腐蚀
金属与电解质溶液接触，通过电极反应发生的腐 蚀。
化学腐蚀
金属与非电解质直接反应，生成金属氧化物的腐 蚀。
生物腐蚀
金属在有微生物的环境下发生的腐蚀。
金属材料的防腐蚀方法
涂层保护
在金属表面涂覆防腐蚀 涂层，隔离金属与腐蚀
介质。
电镀
金属材料的化学性能是指其在各种环 境中的稳定性，包括耐腐蚀性、抗氧 化性、耐候性等。
耐腐蚀性是指金属材料抵抗腐蚀的能 力，抗氧化性是指金属材料在高温下 抵抗氧化的能力，耐候性是指金属材 料在自然环境中抵抗光、热、水、大 气等因子的作用的能力。
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能是指其在受力作用下的行为表现，包括强度、塑性、韧性、 硬度等。
详细描述
金属材料主要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，如铁、铝、铜等。根据成分和用途， 金属材料可以分为钢铁、有色金属、贵金属等类型。
金属材料的特性与用途
总结词
金属材料具有导电性、导热性、延展性等特性，广泛应用于建筑、机械、电子 等领域。
详细描述
金属材料具有良好的导电性、导热性和延展性，这些特性使得金属在建筑、机 械、电子等领域得到广泛应用。例如，钢铁用于制造桥梁和建筑结构，铜用于 电线和电缆，铝用于包装和航空航天领域。
常用金属材料ppt课件
表1-3 碳素结构钢部分牌号、成分与力学性能
化学成分(质量分数,%)
力学性能
牌号
质量 等级
C
Si
S
P
Mn
σsห้องสมุดไป่ตู้
σb δ(%)
不大于
/MPa /MPa
Q195
——
0.06~0 .12
0.25~ 0.50
0.03
0.050
0.0 45
195
315~ 430
33
Q215
A
0.09~0 0.25~ .15 0.55
(1)白口铸铁
白口铸铁：碳以游离碳化物的 形式析出的铸铁，断口呈白色。 白口铸铁硬而脆，难以加工， 很少用来制造零件，有时利用 其硬而耐磨的特点制造某些耐 磨零件，如球磨机的衬板、磨 球等。
耐热性能的钢称作耐热钢。
3.钢的牌号和应用
(1)非合金钢
1)普通碳素结构钢（p28） 牌号： 例如 Q235F
“Q” 表示屈服点， “235” 表示屈服点值为235MPa, “F” 表示脱氧方法（沸腾钢）。 用途 ： 碳素结构钢w(C)为0.06%~0.38%。 主要用来制造一般工程结构和普通机床零件， 通常轧制成各种型材、板材和线材等。
如钻头、绞刀、量块和冲模等。
(4)铸钢
将熔炼好的钢液直接铸成零件毛坯，不再进行锻造的钢件称 铸钢件。 性能特点：铸钢的综合性能和焊接性能均优于铸铁， 用途：主要用于制造承受重载荷及冲击载荷的构件。 如锻锤机架、齿轮、轧辊等。 在各类铸造合金中， 铸钢的应用仅次于铸铁。
主要分为：铸造碳钢和 铸造合金钢。
铁素体 +石墨
铸铁组织
铁素体 +珠光体 +石墨
《金属结构材料》课件
锻造方法
自由锻、模锻、胎膜锻等。
焊接与热处理工艺
焊接
01
通过熔融焊料将两块金属连接在一起，常用的焊接方法有电弧
焊、激光焊等。
热处理
02
通过加热、保温和冷却等工艺处理，改变金属材料的内部组织
结构，以达到所需的性能要求。
热处理种类
03
退火、正火、淬火、回火等。
04
金属结构材料的应用案例
桥梁工程中的金属结构材料
金属增材制造
利用金属增材制造技术，实现复杂结构零件的高 效、精密制造。
金属材料在机器人领域的应用
研发具有高强度、轻量化的金属材料，用于机器 人关节、传动系统等领域，提高机器人的运动性 能和负载能力。
金属材料在智能检测领域的应用
利用金属材料的导电、导热等特性，开发智能检 测设备，实现快速、准确的检测和监控。
塑性
金属结构材料在外力作用下产生不可逆变 形的能力。常见的塑性指标有延伸率和断 面收缩率。
物理性能
01
总结词
金属结构材料的物理性能是指其 在物理因素作用下的表现，包括 密度、热膨胀系数、热导率等。
03
热膨胀系数
金属结构材料在温度升高时膨胀 的程度，对材料的尺寸稳定性有
影响。
02
密度
金属结构材料的单位体积的质量 ，反映了材料的轻重程度。
机械制造业中的金属结构材料
总结词
高强度、耐磨、耐高温
详细描述
在机械制造业中，金属结构材料的高强度、耐磨、耐高温等特性使其成为关键的零部件 材料。例如，钢铁材料因其强度高、耐磨性好，常用于制造各种齿轮、轴承等关键零部
件；而钛合金则因其耐高温、耐腐蚀的特性，被广泛应用于航空航天和化工领域。
自由锻、模锻、胎膜锻等。
焊接与热处理工艺
焊接
01
通过熔融焊料将两块金属连接在一起，常用的焊接方法有电弧
焊、激光焊等。
热处理
02
通过加热、保温和冷却等工艺处理，改变金属材料的内部组织
结构，以达到所需的性能要求。
热处理种类
03
退火、正火、淬火、回火等。
04
金属结构材料的应用案例
桥梁工程中的金属结构材料
金属增材制造
利用金属增材制造技术，实现复杂结构零件的高 效、精密制造。
金属材料在机器人领域的应用
研发具有高强度、轻量化的金属材料，用于机器 人关节、传动系统等领域，提高机器人的运动性 能和负载能力。
金属材料在智能检测领域的应用
利用金属材料的导电、导热等特性，开发智能检 测设备，实现快速、准确的检测和监控。
塑性
金属结构材料在外力作用下产生不可逆变 形的能力。常见的塑性指标有延伸率和断 面收缩率。
物理性能
01
总结词
金属结构材料的物理性能是指其 在物理因素作用下的表现，包括 密度、热膨胀系数、热导率等。
03
热膨胀系数
金属结构材料在温度升高时膨胀 的程度，对材料的尺寸稳定性有
影响。
02
密度
金属结构材料的单位体积的质量 ，反映了材料的轻重程度。
机械制造业中的金属结构材料
总结词
高强度、耐磨、耐高温
详细描述
在机械制造业中，金属结构材料的高强度、耐磨、耐高温等特性使其成为关键的零部件 材料。例如，钢铁材料因其强度高、耐磨性好，常用于制造各种齿轮、轴承等关键零部
件；而钛合金则因其耐高温、耐腐蚀的特性，被广泛应用于航空航天和化工领域。
金属材料ppt课件
金属材料PPT课件
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。
1.1金属材料的结构、组织与性能
图1-8 立方晶系中一些主要晶面的晶面指数
42
6 实际金属的晶体结构 （1）多晶体与亚结构 结晶方位完全一致的晶体称为“单 晶体”，如图1-9所示。单晶体在不同 晶面和晶向的力学性能不同，这种现象 称为“各向异性”。实际金属晶体内部 包含了许多颗粒状晶格位向不同的小晶 体，每个小晶体内部晶格位向一致，如 图1-10所示。小晶体称为“晶粒”，这 种由多晶粒构成的晶体结构称为“多晶 体”，晶粒与晶粒之间的界面称为“晶 界”。晶界上原子排列是不规则的。多 晶体呈现各向同性。
4 4 2 2个原子体积 3 3 π r3 3 π 3 a） 3 π 0.68 （ 4 8 晶胞体积 a3 a3 2
表明在体心立方晶格中，有68％的体积 被原子所占有，其余为空隙。同理亦可求出面 心立方及密排六方晶格的致密度均为0.74。致 密度愈大，原子排列就愈紧密。所以，当纯铁 由面心立方晶格转变为体心立方晶格时，由于 致密度减小体积膨胀。
34
2. 晶格、晶胞和晶格常数 为了便于分析晶体中原子排列规律及几何形状，将每一个 原子假设成一个几何点，忽略其尺寸和重量，再用假想线把这 些点连接起来，得到一个表示金属内部原子排列规律的抽象的 空间格子，称为“晶格”，如图1-1b所示。 晶格中各种方位的原子面称为“晶面”，构成晶格的最基 本几何单元称为“晶胞”，如图1-1c所示。晶胞的大小以其各边 尺寸a、b、c表示，称为“晶格常数”，以(埃)为单位。 A (1埃=1×10-8 cm) A 晶胞各边之间的夹角以α、β、γ表示，如图1-1c所示。
机械工程材料
第1章材料的结构与性能
目
录
1.1金属材料的结构、组织与性能
1.2非金属材料的结构、组织与性能
1.3陶瓷材料的结构、组织与性能 1.4复合材料的结构、组织与性能金属的结构
金属材料学不锈钢课件.ppt
火
具，所以采用淬火低温回火。T淬在1000
低
~1050℃，为减少变形，可用硝盐分级冷
回
却。组织为马氏体+碳化物+少量AR
金属材料学不锈钢课件
5.5 奥氏体不锈钢
奥氏体不锈钢是应用最广泛的耐酸钢，约占不锈 钢总产量的2/3。奥氏体不锈钢优点如下：
① 具有很高的耐腐蚀性； ② 塑性好，容易加工变形成各种形状钢材； ③ 加热时没有同素异构转变，焊接性好； ④ 韧度和低温韧度好，一般情况下没有冷脆 倾向，有一定的热强性； ⑤ 不具有磁性； ⑥ 价格较贵，切削加工较困难，导热性差。
金属材料学不锈钢课件
图 不锈钢组织状态图（焊后冷却）
金属材料学不锈钢课件
⑴ M不锈钢： 1Crl3~4Crl3等Crl3型， Crl7Ni2、9Cr18等
不
⑵ F不锈钢：如0Cr17Ti ，1Cr25Ti，
锈
00Cr27Mo等
钢 分 类
⑶ A不锈钢：具有单相A组织，如 0Cr18Ni9、1Crl8Mn8Ni5N等
金属材料学不锈钢课件
5.5.1 奥氏体不锈钢的成分特点
奥氏体不锈钢的主要成分是Cr和Ni，18Cr和 8Ni
的配合是世界各国奥氏体不锈钢的典型成分。
Cr+Ni= 18+8=26
耐蚀电位接近n/8定 律中n=2的电位值
耐蚀性达到 较高的水平. Cr、Ni再↑, 更为优良
具有良好钝化性能 单相奥氏体组织
处
至700~800℃保温2~6小时后空冷，使
理 马氏体转变为回火索氏体。
另外也可以采用完全退火。
金属材料学不锈钢课件
调
1Cr13、2Cr13常用于结构件→调质。
金属材料的结构与组织 36页PPT文档
docin/sundae_meng
2.固溶体
• 根据溶质原子在溶剂中所处位置不同，固溶体可分为间隙 固溶体和置换固溶体两大类。 (1)间隙固溶体 如图2-10(a)所示。 (2)置换固溶体 如图2-10(b)所示。
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图2-10 晶格结构模型
2.1.4 金属材料的组织
图2do-1ci2n/su大nd分ae_子me链ng的形态
(3)空间构型 • 图2-13 所示为乙烯聚合物常见的三种空间构型。
图2-13 乙烯聚合物的立体异构
docin/sundae_meng
2.大分子链的构象及柔性
图2-14 do分cin/子sun链da的e_m内en旋g 转示意图
3.高分子材料的聚集态 • 图2-15为聚合物三种聚集态结构示意图。
(1‰～1%)。如图2-29所示。
docin/sundae_meng
图2-29 晶格构造模型
总之，陶瓷材料的性能特点是: 具有不可燃烧性、高耐热性、高化 学稳定性、不老化性、高硬度和良 好的抗压能力，但脆性很高，温度 急变抗力很低，抗拉、抗弯性能差。
docin/sundae_meng
思考题
• 2-1 什么叫晶体?什么叫非晶体? • 2-2 什么叫晶格?什么叫晶胞? • 2-3 常见的金属晶体有哪几种? • 2-4 铁有哪几种同素异晶体? • 2-5 晶体缺陷有哪几种?它们对力学性能有什么影响? • 2-6 什么叫固溶体?什么叫固溶强化现象? • 2-7 什么叫金属化合物?它有何特征? • 2-8 什么叫金属的组织? • 2-9 试述晶粒大小与力学性能的关系。 • 2-10 什么叫高分子材料?简述高分子材料的结构。
图2-22 橡胶在do一cin个/su承nd载ae_周me期ng中的应力-应变曲线
2.固溶体
• 根据溶质原子在溶剂中所处位置不同，固溶体可分为间隙 固溶体和置换固溶体两大类。 (1)间隙固溶体 如图2-10(a)所示。 (2)置换固溶体 如图2-10(b)所示。
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图2-10 晶格结构模型
2.1.4 金属材料的组织
图2do-1ci2n/su大nd分ae_子me链ng的形态
(3)空间构型 • 图2-13 所示为乙烯聚合物常见的三种空间构型。
图2-13 乙烯聚合物的立体异构
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2.大分子链的构象及柔性
图2-14 do分cin/子sun链da的e_m内en旋g 转示意图
3.高分子材料的聚集态 • 图2-15为聚合物三种聚集态结构示意图。
(1‰～1%)。如图2-29所示。
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图2-29 晶格构造模型
总之，陶瓷材料的性能特点是: 具有不可燃烧性、高耐热性、高化 学稳定性、不老化性、高硬度和良 好的抗压能力，但脆性很高，温度 急变抗力很低，抗拉、抗弯性能差。
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思考题
• 2-1 什么叫晶体?什么叫非晶体? • 2-2 什么叫晶格?什么叫晶胞? • 2-3 常见的金属晶体有哪几种? • 2-4 铁有哪几种同素异晶体? • 2-5 晶体缺陷有哪几种?它们对力学性能有什么影响? • 2-6 什么叫固溶体?什么叫固溶强化现象? • 2-7 什么叫金属化合物?它有何特征? • 2-8 什么叫金属的组织? • 2-9 试述晶粒大小与力学性能的关系。 • 2-10 什么叫高分子材料?简述高分子材料的结构。
图2-22 橡胶在do一cin个/su承nd载ae_周me期ng中的应力-应变曲线
铝金属材料PPT课件
相变行为
铝及铝合金在加热或冷却过程中会 发生相变，如固溶处理、时效处理 等，对材料的力学性能、耐蚀性等 产生重要影响。
合金元素对组织的影响
常见合金元素
铜、镁、锌、硅等，可通过固溶强化、时效强化等方式提高铝合 金的力学性能。
合金元素的作用机制
合金元素可以溶入铝基体形成固溶体，或者与铝形成化合物产生弥 散强化效果，从而改善材料的性能。
降低韧性。
组织缺陷的影响
铝合金中可能存在的组织缺陷如 气孔、夹杂等，会对材料的力学 性能、耐蚀性等产生不良影响。
04
铝金属材料的力学性能
拉伸性能与冲击韧性
拉伸性能
铝金属材料在拉伸过程中表现出 良好的塑性和延展性，能够承受 较大的拉伸应力而不发生断裂。
冲击韧性
铝金属材料在冲击载荷作用下能 够吸收大量能量，表现出较高的 冲击韧性，适用于承受冲击或碰 撞的场合。
层建筑、大跨度建筑等复杂结构的施工。
交通运输领域的应用
汽车制造
铝合金可用于汽车车身、发动机、底盘等部件的制造，可减轻车身 重量，提高燃油经济性和行驶性能。
轨道交通
铝合金可用于制造地铁、轻轨、高铁等轨道交通车辆的车体、车门、 座椅等，具有轻量化、节能环保等优点。
航空航天
铝合金在航空航天领域具有广泛应用，如飞机机身、机翼、尾翼等部 件的制造，以及航天器的结构件、燃料箱等。
合金元素对组织的影响
不同合金元素的添加会改变铝合金的晶体结构、晶粒大小、相组成 等，进而影响材料的力学性能、耐蚀性、加工性能等。
组织结构对性能的影响
晶粒大小的影响
晶粒细化可以提高材料的强度和 韧性，改善加工性能；而晶粒粗
化则可能导致材料脆性增加。
相组成的影响
铝及铝合金在加热或冷却过程中会 发生相变，如固溶处理、时效处理 等，对材料的力学性能、耐蚀性等 产生重要影响。
合金元素对组织的影响
常见合金元素
铜、镁、锌、硅等，可通过固溶强化、时效强化等方式提高铝合 金的力学性能。
合金元素的作用机制
合金元素可以溶入铝基体形成固溶体，或者与铝形成化合物产生弥 散强化效果，从而改善材料的性能。
降低韧性。
组织缺陷的影响
铝合金中可能存在的组织缺陷如 气孔、夹杂等，会对材料的力学 性能、耐蚀性等产生不良影响。
04
铝金属材料的力学性能
拉伸性能与冲击韧性
拉伸性能
铝金属材料在拉伸过程中表现出 良好的塑性和延展性，能够承受 较大的拉伸应力而不发生断裂。
冲击韧性
铝金属材料在冲击载荷作用下能 够吸收大量能量，表现出较高的 冲击韧性，适用于承受冲击或碰 撞的场合。
层建筑、大跨度建筑等复杂结构的施工。
交通运输领域的应用
汽车制造
铝合金可用于汽车车身、发动机、底盘等部件的制造，可减轻车身 重量，提高燃油经济性和行驶性能。
轨道交通
铝合金可用于制造地铁、轻轨、高铁等轨道交通车辆的车体、车门、 座椅等，具有轻量化、节能环保等优点。
航空航天
铝合金在航空航天领域具有广泛应用，如飞机机身、机翼、尾翼等部 件的制造，以及航天器的结构件、燃料箱等。
合金元素对组织的影响
不同合金元素的添加会改变铝合金的晶体结构、晶粒大小、相组成 等，进而影响材料的力学性能、耐蚀性、加工性能等。
组织结构对性能的影响
晶粒大小的影响
晶粒细化可以提高材料的强度和 韧性，改善加工性能；而晶粒粗
化则可能导致材料脆性增加。
相组成的影响
金属材料学第10章-铜合金ppt课件.ppt
认 识 到 了 贫 困户贫 困的根 本原因 ，才能 开始对 症下药 ，然后 药到病 除。近 年来国 家对扶 贫工作 高度重 视，已 经展开 了“精 准扶贫 ”项目
图9 不同电流强度下合金铸锭的微观组织 （a）I=0A横截面上部（b）I=0A横截面中部（c）I=0A横截面下部 （g）I=100A横截面上部（h）I=100A横截面中部（i）I=100A横截面下部
（GB/T5231—2001）
三、工业纯铜的牌号及应用 工业纯铜(T1-T3)，数字越大纯度越低。wO约
0.02％～0.1％，导电导热性好（作太阳能热 水器），耐蚀性好（作电线）。 脱氧铜(TP1-TP2)，wO小于0.01％。耐热，导 电性好，（作真空仪表） 无氧铜(TU0-TU2)，wO极低（<0.003％）。作 排水管，汽油输送管。
黄铜是以 为主加合金元素的铜合金，白铜则是
以
为主加合金元素的铜合金。
根据添加的化学成分不同，青铜又分
为
,
,
。
认 识 到 了 贫 困户贫 困的根 本原因 ，才能 开始对 症下药 ，然后 药到病 除。近 年来国 家对扶 贫工作 高度重 视，已 经展开 了“精 准扶贫 ”项目
10.1 黄铜brass
10.1.3特殊黄铜
黄铜 棒
在普通黄铜的基础上加入
Al、 Fe、Si、Mn、Pb、
Sn、Ni等元素形成特殊黄
铜。Al、Sn、Mn、Ni可
提高抗蚀性和耐磨性，Si
改善铸造性能。
加工特殊黄铜的牌号如
黄 铜
HPb59-1.
制
特殊黄铜强度、耐蚀性比
品
普通黄铜好，铸造性能改
善。
认 识 到 了 贫 困户贫 困的根 本原因 ，才能 开始对 症下药 ，然后 药到病 除。近 年来国 家对扶 贫工作 高度重 视，已 经展开 了“精 准扶贫 ”项目
材料的结构与性能(共64张PPT)
是金属，也可是金属与非金
属。
组成合金的元素相互作用可 形成不同的相。
Al-Cu两相合金
单相
合金
两相 合金
⑴ 固溶体
固溶体。习惯以、、表示。
溶剂
溶质
固溶体是合金的重要组成相，实际合 金多是单相固溶体合金或以固溶体 为基的合金。
按溶质原子所处位置分为置换固溶体 和间隙固溶体。
Cu-Ni置换固溶体 Fe-C间隙固溶体
2)确定晶面指数的步骤如下：
由结点形成的空间点的阵列称空间点阵
〔1〕设晶格中某一原子为原点，通过该点平行于晶 但与化合物相比，其硬度要低得多，而塑性和韧性那么要高得多。
分为刃型位错和螺型位错。
胞的三棱边作OX、OY、OZ三个坐标轴，以晶格常 溶质原子在固溶体中的极限浓度。
⑸ 原子半径：晶胞中原子密度最大方向上相邻原子间距的一半。
② 线缺陷—晶体中的位错
位错：晶格中一局部晶体相对于 另一局部晶体发生局部滑移，滑 移面上滑移区与未
位错。分为刃型位错和螺型位错。
刃型位错
螺型位错
刃型位错和螺型位错
刃位错的形成
刃型位错：当一个完整晶体某晶面以上的某处多出半个 原子面，该晶面象刀刃一样切入晶体，这个多余原子面 的边缘就是刃型位错。
空位
间隙原子 置换原子
a. 空位： b. 间隙原子：
可以是基 体金属原子，也可以是 外来原子。
体心立方的四面体和八面体间隙
c. 置换原子：
点缺陷破坏了原子的平衡状态，
使晶格发生扭曲，称晶 格畸变。从而使强度、硬度提高，塑性、韧性下降。
空位
间隙原子
大置换原子
小置换原子
空位和间隙原子引起的晶格畸变
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Titanic
近代船用钢板
12
四、疲劳、蠕变
• 疲劳：材料在低于s的重复交变应力作用下发生断裂的现象。 • 材料在规定次数应力循环后仍不发生断裂时的最大应力称为疲劳极限。用-1表示。 • 钢铁材料规定次数为107，有色金属合金为108。 • 蠕变：金属在高温和低于s的应力作用下，材料塑性变形量随时间延续而增加的现
对于高碳钢：b(MPa)≈3.4HB
HB
对于铸铁： b(MPa)≈1HB或 b(MPa)≈ 0.6(HB-40)
洛氏硬度 • 洛氏硬度用符号HR表示，HR=k-(h1-h0)/0.002 • 根据压头类型和主载荷不同，分为九个标尺，常用的
标尺为A、B、C。
洛氏硬度测试示意图 洛 氏 硬 度 计
h1-h0
ห้องสมุดไป่ตู้
• 压头为钢球时，布氏硬度用符号HBS表示，
• 适用于布氏硬度值在450以下的材料。
• 压头为硬质合金球时，用符号HBW表示，适用于布氏硬
度在650以下的材料。
布
符号HBS或HBW之前的数字表示
氏 硬
硬度值, 符号后面的数字按顺序分
度 压
别表示球体直径、载荷及载荷保 痕
持时间。如 120HBS10/1000/30 表 示 直 径 为 10mm 的 钢 球 在 1000kgf （ 9.807kN ） 载 荷
金属材料的组织结构与性能分析
—— Clark Wu A1014506
第一章 金属材料的力学性能
• 使用性能：材料在使用过程中所
表现的性能。包括力学性能、物
神 舟
理性能和化学性能。
一
号
• 工艺性能：材料在加工过程中所
飞
表现的性能。包括铸造、锻压、
船
焊接、热处理和切削性能等。
2
材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化， 称为变形。 • 外力去除后能够恢复的变形称为弹性变形。 • 外力去除后不能恢复的变形称为塑性变形。
五万吨水压机 3
应力 = P/F0 应变 = (l-l0)/l0
拉 伸 试 验 机
低碳钢的应力-应变曲线
拉伸试样
4
一、弹性和刚度
• 弹性：指标为弹性极限e，
即材料承受最大弹性变形时 e 的应力。
• 刚度：材料受力时抵抗弹性
变形的能力。指标为弹性模 量E。
Etg（MP） a
弹性模量的大小主要取决于材料的本性，除随温度升高而逐
小 负
荷
显微维氏硬度计
维
氏
硬
度
计
铁碳合金的显微组织
• 铁碳合金的组织组分：铁素体、奥氏体、渗碳 体、珠光体、马氏体、贝氏体、莱氏体、石墨
• 按铁碳合金相图和平衡组织对铁碳合金分类： 工业纯铁、钢和铸铁
材料科学与工程学院
22
一、铁碳合金概述
1、铁碳合金的组织组分
（1）铁素体(α或F)：是C溶于α-Fe 形成的间隙固溶体，其性能是硬 度低，塑性高，右图是工业纯铁 的退火室温组织，是由多边形的 铁素体和细小颗粒三次渗碳体组 成(α+Fe3CⅢ)，晶粒因位相不同 而呈现不同的颜色。
作用下保持30s测得的布氏硬度值为120HBS。
16
• 布氏硬度的优点：测量误差小，数据稳定。
• 缺点：压痕大，不能用于太薄件、成品件及比压头 还硬的材料。
• 适于测量退火、正火、调质钢,
铸铁及有色金属的硬度。
钢
b(MPa)
• 材料的b与HB之间的经验关系：
对于低碳钢: b(MPa)≈3.6HB
黄铜 球墨铸铁
温度范围内冲击韧性值急
剧下降的现象称韧脆转变。
发生韧脆转变的温度范围 称韧脆转变温度。材料的 使用温度应高于韧脆转变 温度。
韧
体心立方金属具有韧脆转 变温度，而大多数面心立 方金属没有。
10
TITANIC
建造中的Titanic 号
TITANIC的沉没 与船体材料的质量 直接有关
11
Titanic 号钢板（左图）和近代船用钢板（右图） 的冲击试验结果
• 符号HR前面的数字为硬度值，后面为使用的标尺。
HRA用于测量高硬度材料, 如 硬质合金、表淬层和渗碳层。
钢球压头与 金刚石压头
HRB用于测量低硬度材料, 如 有色金属和退火、正火钢等。
HRC用于测量中等硬度材料， 如调质钢、淬火钢等。
洛氏硬度的优点：操作简便， 压痕小，适用范围广。
缺点：测量结果分散度大。
渐降低外，其他强化材料的手段如热处理、冷热加工、合金
化等对弹性模量的影响很小。可以通过增加横截面积或改变
截面形状来提高零件的刚度。 5
二、强度与塑性
• 强度：材料在外力作用下抵抗
永久变形和破坏的能力。强度 是衡量零件本身承载能力（即 抵抗失效能力）的重要指标。 强度是机械零部件首先应满足 的基本要求。
象。
疲劳应力示意图
疲劳曲线示意1图3
疲劳断口
轴的疲劳断口
疲劳辉纹（扫描电镜照片）
通过改善材料的形状结构，减少表面缺陷，提高表面 光洁度，进行表面强化等方法可提高材料疲劳抗力。
14
五、硬度
• 材料抵抗表面局部塑性变形、压痕 或划痕的能力。
• 布氏硬度HB
H B0.102 2P
D(D D2d2)
布 氏 硬 度 计
< 时，有颈缩，为塑性材料表征
8
三、冲击韧性
• 表示材料在塑性变形和断裂过程中吸 收能量的能力.韧性越好，则发生脆性 断裂的可能性越小。韧性是指当承受 应力时对折断的变形. 其定义为材料在 破裂前所能吸收的能量与体积的比值。
指标为冲击
韧性值ak(通 过冲击实验
测得)。
9
韧脆转变温度
• 材料的冲击韧性随温 度下降而下降。在某一
屈服强度s：材料发生微量
塑性变形时的应力值。 条件屈服强度0.2：残余变形量 为0.2%时的应力值。 抗拉强度b：材料断裂前所承受 的最大应力值。
s
0.2
6
塑性：材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。
指标为：
伸长率：
l1 l0 100%
l0
断面收缩率： F0 F110% 0
F0
拉 伸
试
样
的
洛氏硬度压痕
维氏硬度
维氏硬度试验原理 维氏硬度压痕
维氏硬度计
• 维氏硬度用符号HV表示，符号前的数字为硬度值，后 面的数字按顺序分别表示载荷值及载荷保持时间。
• 根据载荷范围不同，规定了三种测定方法—维氏硬度试 验 、小负荷维氏硬度试验、显微维氏硬度试验。
• 维氏硬度保留了布氏硬度和
洛氏硬度的优点。
颈
缩
现
象
断裂后
7
• 说明： • ① 用面缩率表示塑性比伸长率更接近真实变
为什么？
形。
• ② 直径d0 相同时，l0，。只有当l0/d0 为
常数时，塑性值才有可比性。
• 当l0=10d0 时，伸长率用 表示； • 当l0=5d0 时，伸长率用5 表示。显然5> • ③ > 时，无颈缩，为脆性材料表征