【精品课件】工程材料及成形技术基础
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σ
K1 Y a Mpa.m1/2
σ
第一章工程材料的结构与性能
6.耐磨性和粘弹性
耐磨性
粘弹性
•蠕变 •应力松弛 •滞后与内耗
第一章工程材料的结构与性能
1.7.2工程材料的物理性能材料
1.电性能 1)导电性能 2)介电性能(材料在电场中的极化；介电常数和介电强度；压
电现象和电致伸缩现象；电铁效应）
第一章工程材料的结构与性能
1.1材料原子的相互作用
离子键
共价键
金属键
分子键
原子结合键类型
第一章工程材料的结构与性能
1.2晶体材料的原子排列
1.2.1理想晶体结构 1).晶格 2).常见的金属晶体结构 3).晶面和晶向的表示方法
1.2.2实际晶体结构 1).单晶体与多晶体 2).晶体缺陷
第一章工程材料的结构与性能
88.7%
QFe3C
PS PK
0.770.0218 6.690.0218
11.3%
2)亚共析钢(Ⅱ)
WC%=0.77%*QP
3)过共析钢(Ⅲ)
第二章金属的凝固与固态相变
钢的显微组织图
第二章金属的凝固与固态相变
2.白口铸铁的平衡结晶过程
第二章金属的凝固与固态相变
2.3.3含碳量对铁碳合金组织和性能的影响
1.含碳量对平衡组织的影响
2.含碳量对力学性能的影响
第二章金属的凝固与固态相变
2.含碳量对力学性能的影响
第二章金属的凝固与固态相变
2.3.4Fe-Fe3C相图的应用
1.在选材上的应用 2.在铸造工艺制订上的应用 3.在塑性加工工艺制订上的应用 4.在热处理工艺制订上的应用
第二章金属的凝固与固态相变
46
δ
(%)
35.3
51
274
70
44.8
194
294 108 47.5
第二章金属的凝固与固态相变
2.1.3材料的同素异构
1.晶体的同素异构
2.同分异构
α-石英870ºC α-鳞石英1470ºC α-方石英
573ºC
163ºC
180~ 270ºC
β-石英
β-鳞石英
β-方石英
δ-Fe 1394ºC γ-Fe 912ºC α-Fe
晶向指数（hkl)的确定方法是：
✓以晶胞的某一阵点为原点，三个基 并以点阵基矢的长度作
为三个坐标的单Z矢位为长坐度标；轴，
✓过原点作一直线OP，使其平行于待 向AB,
✓在直线OP上选取距原点O最近的一个
确定P点的坐标值；
X
✓将此值乘以最小公倍数化为最小整 上方括号，[uvw]即为AB的晶向指数。
标志的晶
1-表面细晶粒层 2-柱状晶粒层 3-心部等轴晶粒区
第二章金属的凝固与固态相变
2.3铁碳合金平衡态的相变基础
2.3.1 Fe-Fe3C亚稳相图 铁碳合金的相结构与性能 相图分析
2.3.2铁碳合金在平衡状态下的相变 2.3.3含碳量对铁碳合金组织性能的影响 2.3.4Fe-Fe3C相图的应用
第二章金属的凝固与固态相变 2.3.1Fe-Fe3C亚稳相图
L1 L0 100%
L0
A0 A1 100%
A0
第一章工程材料的结构与性能
3.硬度
布氏硬度原理
洛氏硬度原理
维氏硬度原理
第一章工程材料的结构与性能
硬度
布氏硬度用HB表示:当试验压力的单位为kgf时
HB F F
2F
F凹 Dh D(D D2 d 2 )
当试验压力的单位为牛顿(N)时
2.影响形核和长大的因素
过冷度的影响 难熔杂质的影响
3.晶粒大小及控制 晶粒度的概念
ZV 0.9(N / G)3/4 Zs 1.1(N / G)1/2
晶粒大小的控制(增大过冷 度、变质处理）
第二章金属的凝固与固态相变
晶粒度与力学性能的关系
晶粒度 晶粒数/mm2
6.3
σb
(Mpa)
237
σs
(Mpa)
陶瓷的性能主要取决于晶相。陶 瓷中的晶相主要有硅酸盐、氧化物、 非氧化物。
第一章工程材料的结构与性能
1.7工程材料的性能
1.7.1工程材料的力学性能 1. 强度 2. 塑性 3. 硬度 4. 冲击韧性 5. 断裂韧性 6. 耐磨性 7.粘弹性
1.7.2工程材料的物理性能 1.7.3工程材料的化学性能 1.7.4工程材料的工艺性能
第一章工程材料的结构与性能
1.5.1大分子链的结构
大分子链的结构包括大分子结构单元的化学组成、键接方式、 空间构型等。
1)结构单元的化学组成：由C、H、N、O、Si等元素构成。其中 碳原子之间以共价键结合的碳链高分子是最重要的高聚物。
2)结构单元的键接方式和链的构型（头_尾连接、头_头连接、尾 _尾连接等连接方式；空间构型有全同立构、间同立构和无规立构
X
(326)
起来，（hkl)即为该晶面的晶面
-Y
Y
指数。
X
-Z
第一章工程材料的结构与性能
单晶体的各向异性
单晶体中不同晶面和晶向上的原子排列方式和密 度不同，因而，在不同的晶面和晶向上的各种性能也 不同，这种现象称为各向异性。
第一章工程材料的结构与性能
1.2.2实际晶体结构
单晶体
多晶体
晶粒 晶界
第一章工程材料的结构与性能
HB 0.102
2F
D(D D2 d 2 )
低碳钢:ơb=3.53HB,高碳钢: ơb=3.33HB,合金调质钢: ơb=3.19HB 灰铸铁: ơb=0.98HB,退火铝合金: ơb=4.70HB
第一章工程材料的结构与性能
硬度
符号
压头类型
压力 Kgf
硬度值 有效范围
应用举例
HRC
120º
150
第二章金属的凝固与固态相变
杠杆定律
QL+Qα=1 QLX+QαX’=K
解方程得:
Q X ' K
X 'K
L
X 'X
X 'X
Q K X
KX
X 'X
X 'X
Q
KX
QL
X 'K
第二章金属的凝固与固态相变
共晶相图
共晶转变Lc αd+βe 冷却曲线及结晶过程
第二章金属的凝固与固态相变
共晶相图中的组织组成物
1.4合金的晶体结构
1.4.1合金的相结构、组织极其关系 1.4.2固溶体 1.4.3金属间化合物 1.4.4合金性能
第一章工程材料的结构与性能
1.4.2固溶体
溶剂原子 溶质原子
置换固溶体
间隙固溶体
第一章工程材料的结构与性能
1.4.3金属间化合物 1)正常价化合物 2)电子化合物 3)间隙化合物 1.4.4合金性能 1)固溶体与固溶强化 2)化合物与第二相强化
第二章金属的凝固与固态相变
1.铁碳合金的相结构与性能
•铁素体 F •奥氏体 A •渗碳体 Fe3C
2.相图分析
第二章金属的凝固与固态相变
2.3.2在铁碳合金平衡状态下的相变
铁碳合金的分类
种类
工业纯铁
亚共析 钢
钢 共析钢
过共析 钢
亚共晶 白口铁
白口铸铁 共晶白 过共晶
口铁 白口铁
含碳 <0.0218 0.0218 0.77 0.77- 2.11
第一章工程材料的结构与性能
1.强度
1)静载时的强度 (1) 弹性和刚度 (2) 屈服点 (3) 抗拉强度
2)变载时的强度 3)高温强度
应力σơ
应变εε/% 低碳钢的应力—应变曲线
第一章工程材料的结构与性能
2.塑性
材料在外力的作用下,产生塑性变形而不断裂的性能称为 塑性。其大小用伸长率δ和断面收缩率ψ来表示。
4.3 4.3-
量/%
-0.77
2.11 -4.3
6.69
平衡 组织
F
F+P
P
P+ Fe3CⅡ+
Ld`
Fe3CⅡ
P
+Ld`
1.钢的平衡结晶过程
Ld`+ Fe3CⅠ
2.白口铸铁的平衡结晶过程
第二章金属的凝固与固态相变
1.钢的平衡结晶过程
1)共析钢(Ⅰ)
杠杆定律的应用:
Q
SK PK
6.690.77 6.690.0218
1.2.1理想晶体结构
晶体、非晶体 晶格、点阵、阵点、晶面、晶向、常见金属晶体结构
原子排列模型
晶格
晶胞
第一章工程材料的结构与性能
2).常见的金属晶体结构
第一章工程材料的结构与性能
3) 晶向和晶面的表示方法
晶向和晶面的表示方法分别采用晶面指数(hkl)和晶向指数 [uvw晶]形面式（以立方晶系为例）。
第一章工程材料的结构与性能
1.5高聚物的结构
高聚物又称高分子化合物,通常由一种或几种简单的 低分子化合物聚合而成。高聚物的分子量很大，一般在 104～107的范围内。
高聚物的结构主要是指大分子链的结构，即大分子链 的形态、和大分子的聚集态结构。
1.5.1大分子链的结构 1.5.2高聚物的聚集态结构
3)大分子链的形态： （大分子链的几何形态、大分子链的构象 及柔顺性）
第一章工程材料的结构与性能
大分子链的几何形态
线型
带有支链
体型
第一章工程材料的结构与性能
1.5.2高百度文库物的聚集态结构
第一章工程材料的结构与性能
1.6 陶瓷的结构
陶瓷的基本相结构主要有:晶相、玻璃相、气相等。 其组织示意图见下图
2).晶体缺陷种类
第一章工程材料的结构与性能
亚晶界
第一章工程材料的结构与性能
晶体缺陷的影响
晶体缺晶陷体缺陷的出现,将使其周围的晶格产生畸变,而晶格畸变使材 料的强度、硬度等力学性能和电阻率、耐蚀性等物理及化学性能发 生改变。
1.3非晶态材料中的原子排列
1.3.1短程有序 1.3.2亚稳态性
第一章工程材料的结构与性能
第二章金属的凝固与固态相变
2.2合金的凝固
2.2.1二元合金相图与凝固 1.匀晶相图
匀晶相图的建立 杠杆定律 枝晶偏析 2.共晶相图 3.包晶相图 4其他相图 2.2.2合金的性能与相图的关系 2.2.3铸锭(件)的凝固
第二章金属的凝固与固态相变
匀晶相图的建立
第二章金属的凝固与固态相变
合金的结晶过程
Y
阵点P， 数u,v,w,加
第一章工程材料的结构与性能
晶面指数的确定方法
✓在点阵中设置参考坐标系，方法与确定晶向指数时相同，但不能
将坐标原点选在待确定指数的晶面上；
✓以点阵基矢长度为单位，量出
✓待定体晶面在各坐标轴上截距；
✓取三个截距的倒数，并以最小
公倍数乘这三个倒数，得到三个
Z
最小的整数h、k、l; ✓将求得的h、 k、 l用圆括号括
20~60
金刚石圆锥
HRC
淬火钢件
HRB
Ф1/16inch 淬火钢球
100
25~100 软钢、退火钢、铜合金
HRB
HRA
120º
金刚石圆锥
60
70HRA 硬质合金、表面淬火钢
第一章工程材料的结构与性能
4.冲击韧性
Ak=G(H-h)
a Ak
k
A0
J J/cm2
第一章工程材料的结构与性能
5.断裂韧性
十五国家规划教材，北京市精品教材
工程材料及成形技术基础
吕广庶 张远明 主编
课件 草稿
绪论
➢ 材料与成形技术的经济地位
材料的发展史 材料的分类
➢ 本课程在人才培养中的地位和作用 ➢ 本课程的内容和要求
第一章工程材料的结构与性能
1.1材料原子的相互作用 1.2晶体材料的原子排列 1.3非晶态材料中的原子排列 1.4合金的晶体结构 1.5高聚物的结构 1.6陶瓷的结构 1.7工程材料的性能 本章小结
第二章金属的凝固与固态相变
包晶相图
第二章金属的凝固与固态相变
其他相图
WB/%
共析相图
Wsi/%
镁-硅相图
第二章金属的凝固与固态相变
2.2.2合金的性能与相图的关系
•合金的使用性能与相图的关系 •合金的工艺性能与相图的关系
第二章金属的凝固与固态相变
2.2.3铸锭(件)的凝固
影响铸锭(件)结晶组织的因素 •冷却速度 •加热温度、浇注温度和浇注速度 •外加杂质（或变质处理）
•抗氧化性 •抗腐蚀性
Fe
H2
Fe-Cu电池
电解液
(+)
(-)
F (+)
(-) (+F)e3FCe3C
珠光体腐蚀
本章小结
第二章金属的凝固与固态相变
2.1纯金属的结晶 2.2合金的凝固 2.3铁碳合金平衡态的相变基础 2.4钢在加热时的转变 2.5钢在冷却时的转变 2.6焊接接头的相变 本章小结
第二章金属的凝固与固态相变
2.1纯金属的结晶
2.1.1凝固的基本概念 1.晶体的结晶 2.非晶体的凝固
2.1.2金属的结晶 2.1.3材料的同素异构现象
第二章金属的凝固与固态相变
1.晶体的结晶
温度
固体 液+固 固体
时间 时间
第二章金属的凝固与固态相变
2.非晶体的凝固
第二章金属的凝固与固态相变
2.1.2金属的结晶
1.金属的结晶过程
3)磁性能（磁导率、磁化强度；抗磁性、顺磁性、铁磁性、反
铁磁性、亚铁磁性；磁畴结构）。。。。（加强）
4)光学性能（连续光谱和特征谱线、材料与光子的交互作用） 5)热性能（热容、热膨胀系数、热导率）
比容C=摩尔热容/摩尔质量
线胀系数Δl=α1ΔT
第一章工程材料的结构与性能
1.7.3工程材料的化学性能
2.4钢在加热时的转变
2.4.1钢在实际加热时的转变点 2.4.2奥氏体的形成过程及影响因素 2.4.3奥氏体晶粒的长大及影响因素
第二章金属的凝固与固态相变
2.4.1钢在实际加热时的转变点
第二章金属的凝固与固态相变
2.4.2奥氏体的形成过程及影响因素
1.奥氏体的形成过程
2.奥氏体形成的影响因素 • 加热温度和加热速度
K1 Y a Mpa.m1/2
σ
第一章工程材料的结构与性能
6.耐磨性和粘弹性
耐磨性
粘弹性
•蠕变 •应力松弛 •滞后与内耗
第一章工程材料的结构与性能
1.7.2工程材料的物理性能材料
1.电性能 1)导电性能 2)介电性能(材料在电场中的极化；介电常数和介电强度；压
电现象和电致伸缩现象；电铁效应）
第一章工程材料的结构与性能
1.1材料原子的相互作用
离子键
共价键
金属键
分子键
原子结合键类型
第一章工程材料的结构与性能
1.2晶体材料的原子排列
1.2.1理想晶体结构 1).晶格 2).常见的金属晶体结构 3).晶面和晶向的表示方法
1.2.2实际晶体结构 1).单晶体与多晶体 2).晶体缺陷
第一章工程材料的结构与性能
88.7%
QFe3C
PS PK
0.770.0218 6.690.0218
11.3%
2)亚共析钢(Ⅱ)
WC%=0.77%*QP
3)过共析钢(Ⅲ)
第二章金属的凝固与固态相变
钢的显微组织图
第二章金属的凝固与固态相变
2.白口铸铁的平衡结晶过程
第二章金属的凝固与固态相变
2.3.3含碳量对铁碳合金组织和性能的影响
1.含碳量对平衡组织的影响
2.含碳量对力学性能的影响
第二章金属的凝固与固态相变
2.含碳量对力学性能的影响
第二章金属的凝固与固态相变
2.3.4Fe-Fe3C相图的应用
1.在选材上的应用 2.在铸造工艺制订上的应用 3.在塑性加工工艺制订上的应用 4.在热处理工艺制订上的应用
第二章金属的凝固与固态相变
46
δ
(%)
35.3
51
274
70
44.8
194
294 108 47.5
第二章金属的凝固与固态相变
2.1.3材料的同素异构
1.晶体的同素异构
2.同分异构
α-石英870ºC α-鳞石英1470ºC α-方石英
573ºC
163ºC
180~ 270ºC
β-石英
β-鳞石英
β-方石英
δ-Fe 1394ºC γ-Fe 912ºC α-Fe
晶向指数（hkl)的确定方法是：
✓以晶胞的某一阵点为原点，三个基 并以点阵基矢的长度作
为三个坐标的单Z矢位为长坐度标；轴，
✓过原点作一直线OP，使其平行于待 向AB,
✓在直线OP上选取距原点O最近的一个
确定P点的坐标值；
X
✓将此值乘以最小公倍数化为最小整 上方括号，[uvw]即为AB的晶向指数。
标志的晶
1-表面细晶粒层 2-柱状晶粒层 3-心部等轴晶粒区
第二章金属的凝固与固态相变
2.3铁碳合金平衡态的相变基础
2.3.1 Fe-Fe3C亚稳相图 铁碳合金的相结构与性能 相图分析
2.3.2铁碳合金在平衡状态下的相变 2.3.3含碳量对铁碳合金组织性能的影响 2.3.4Fe-Fe3C相图的应用
第二章金属的凝固与固态相变 2.3.1Fe-Fe3C亚稳相图
L1 L0 100%
L0
A0 A1 100%
A0
第一章工程材料的结构与性能
3.硬度
布氏硬度原理
洛氏硬度原理
维氏硬度原理
第一章工程材料的结构与性能
硬度
布氏硬度用HB表示:当试验压力的单位为kgf时
HB F F
2F
F凹 Dh D(D D2 d 2 )
当试验压力的单位为牛顿(N)时
2.影响形核和长大的因素
过冷度的影响 难熔杂质的影响
3.晶粒大小及控制 晶粒度的概念
ZV 0.9(N / G)3/4 Zs 1.1(N / G)1/2
晶粒大小的控制(增大过冷 度、变质处理）
第二章金属的凝固与固态相变
晶粒度与力学性能的关系
晶粒度 晶粒数/mm2
6.3
σb
(Mpa)
237
σs
(Mpa)
陶瓷的性能主要取决于晶相。陶 瓷中的晶相主要有硅酸盐、氧化物、 非氧化物。
第一章工程材料的结构与性能
1.7工程材料的性能
1.7.1工程材料的力学性能 1. 强度 2. 塑性 3. 硬度 4. 冲击韧性 5. 断裂韧性 6. 耐磨性 7.粘弹性
1.7.2工程材料的物理性能 1.7.3工程材料的化学性能 1.7.4工程材料的工艺性能
第一章工程材料的结构与性能
1.5.1大分子链的结构
大分子链的结构包括大分子结构单元的化学组成、键接方式、 空间构型等。
1)结构单元的化学组成：由C、H、N、O、Si等元素构成。其中 碳原子之间以共价键结合的碳链高分子是最重要的高聚物。
2)结构单元的键接方式和链的构型（头_尾连接、头_头连接、尾 _尾连接等连接方式；空间构型有全同立构、间同立构和无规立构
X
(326)
起来，（hkl)即为该晶面的晶面
-Y
Y
指数。
X
-Z
第一章工程材料的结构与性能
单晶体的各向异性
单晶体中不同晶面和晶向上的原子排列方式和密 度不同，因而，在不同的晶面和晶向上的各种性能也 不同，这种现象称为各向异性。
第一章工程材料的结构与性能
1.2.2实际晶体结构
单晶体
多晶体
晶粒 晶界
第一章工程材料的结构与性能
HB 0.102
2F
D(D D2 d 2 )
低碳钢:ơb=3.53HB,高碳钢: ơb=3.33HB,合金调质钢: ơb=3.19HB 灰铸铁: ơb=0.98HB,退火铝合金: ơb=4.70HB
第一章工程材料的结构与性能
硬度
符号
压头类型
压力 Kgf
硬度值 有效范围
应用举例
HRC
120º
150
第二章金属的凝固与固态相变
杠杆定律
QL+Qα=1 QLX+QαX’=K
解方程得:
Q X ' K
X 'K
L
X 'X
X 'X
Q K X
KX
X 'X
X 'X
Q
KX
QL
X 'K
第二章金属的凝固与固态相变
共晶相图
共晶转变Lc αd+βe 冷却曲线及结晶过程
第二章金属的凝固与固态相变
共晶相图中的组织组成物
1.4合金的晶体结构
1.4.1合金的相结构、组织极其关系 1.4.2固溶体 1.4.3金属间化合物 1.4.4合金性能
第一章工程材料的结构与性能
1.4.2固溶体
溶剂原子 溶质原子
置换固溶体
间隙固溶体
第一章工程材料的结构与性能
1.4.3金属间化合物 1)正常价化合物 2)电子化合物 3)间隙化合物 1.4.4合金性能 1)固溶体与固溶强化 2)化合物与第二相强化
第二章金属的凝固与固态相变
1.铁碳合金的相结构与性能
•铁素体 F •奥氏体 A •渗碳体 Fe3C
2.相图分析
第二章金属的凝固与固态相变
2.3.2在铁碳合金平衡状态下的相变
铁碳合金的分类
种类
工业纯铁
亚共析 钢
钢 共析钢
过共析 钢
亚共晶 白口铁
白口铸铁 共晶白 过共晶
口铁 白口铁
含碳 <0.0218 0.0218 0.77 0.77- 2.11
第一章工程材料的结构与性能
1.强度
1)静载时的强度 (1) 弹性和刚度 (2) 屈服点 (3) 抗拉强度
2)变载时的强度 3)高温强度
应力σơ
应变εε/% 低碳钢的应力—应变曲线
第一章工程材料的结构与性能
2.塑性
材料在外力的作用下,产生塑性变形而不断裂的性能称为 塑性。其大小用伸长率δ和断面收缩率ψ来表示。
4.3 4.3-
量/%
-0.77
2.11 -4.3
6.69
平衡 组织
F
F+P
P
P+ Fe3CⅡ+
Ld`
Fe3CⅡ
P
+Ld`
1.钢的平衡结晶过程
Ld`+ Fe3CⅠ
2.白口铸铁的平衡结晶过程
第二章金属的凝固与固态相变
1.钢的平衡结晶过程
1)共析钢(Ⅰ)
杠杆定律的应用:
Q
SK PK
6.690.77 6.690.0218
1.2.1理想晶体结构
晶体、非晶体 晶格、点阵、阵点、晶面、晶向、常见金属晶体结构
原子排列模型
晶格
晶胞
第一章工程材料的结构与性能
2).常见的金属晶体结构
第一章工程材料的结构与性能
3) 晶向和晶面的表示方法
晶向和晶面的表示方法分别采用晶面指数(hkl)和晶向指数 [uvw晶]形面式（以立方晶系为例）。
第一章工程材料的结构与性能
1.5高聚物的结构
高聚物又称高分子化合物,通常由一种或几种简单的 低分子化合物聚合而成。高聚物的分子量很大，一般在 104～107的范围内。
高聚物的结构主要是指大分子链的结构，即大分子链 的形态、和大分子的聚集态结构。
1.5.1大分子链的结构 1.5.2高聚物的聚集态结构
3)大分子链的形态： （大分子链的几何形态、大分子链的构象 及柔顺性）
第一章工程材料的结构与性能
大分子链的几何形态
线型
带有支链
体型
第一章工程材料的结构与性能
1.5.2高百度文库物的聚集态结构
第一章工程材料的结构与性能
1.6 陶瓷的结构
陶瓷的基本相结构主要有:晶相、玻璃相、气相等。 其组织示意图见下图
2).晶体缺陷种类
第一章工程材料的结构与性能
亚晶界
第一章工程材料的结构与性能
晶体缺陷的影响
晶体缺晶陷体缺陷的出现,将使其周围的晶格产生畸变,而晶格畸变使材 料的强度、硬度等力学性能和电阻率、耐蚀性等物理及化学性能发 生改变。
1.3非晶态材料中的原子排列
1.3.1短程有序 1.3.2亚稳态性
第一章工程材料的结构与性能
第二章金属的凝固与固态相变
2.2合金的凝固
2.2.1二元合金相图与凝固 1.匀晶相图
匀晶相图的建立 杠杆定律 枝晶偏析 2.共晶相图 3.包晶相图 4其他相图 2.2.2合金的性能与相图的关系 2.2.3铸锭(件)的凝固
第二章金属的凝固与固态相变
匀晶相图的建立
第二章金属的凝固与固态相变
合金的结晶过程
Y
阵点P， 数u,v,w,加
第一章工程材料的结构与性能
晶面指数的确定方法
✓在点阵中设置参考坐标系，方法与确定晶向指数时相同，但不能
将坐标原点选在待确定指数的晶面上；
✓以点阵基矢长度为单位，量出
✓待定体晶面在各坐标轴上截距；
✓取三个截距的倒数，并以最小
公倍数乘这三个倒数，得到三个
Z
最小的整数h、k、l; ✓将求得的h、 k、 l用圆括号括
20~60
金刚石圆锥
HRC
淬火钢件
HRB
Ф1/16inch 淬火钢球
100
25~100 软钢、退火钢、铜合金
HRB
HRA
120º
金刚石圆锥
60
70HRA 硬质合金、表面淬火钢
第一章工程材料的结构与性能
4.冲击韧性
Ak=G(H-h)
a Ak
k
A0
J J/cm2
第一章工程材料的结构与性能
5.断裂韧性
十五国家规划教材，北京市精品教材
工程材料及成形技术基础
吕广庶 张远明 主编
课件 草稿
绪论
➢ 材料与成形技术的经济地位
材料的发展史 材料的分类
➢ 本课程在人才培养中的地位和作用 ➢ 本课程的内容和要求
第一章工程材料的结构与性能
1.1材料原子的相互作用 1.2晶体材料的原子排列 1.3非晶态材料中的原子排列 1.4合金的晶体结构 1.5高聚物的结构 1.6陶瓷的结构 1.7工程材料的性能 本章小结
第二章金属的凝固与固态相变
包晶相图
第二章金属的凝固与固态相变
其他相图
WB/%
共析相图
Wsi/%
镁-硅相图
第二章金属的凝固与固态相变
2.2.2合金的性能与相图的关系
•合金的使用性能与相图的关系 •合金的工艺性能与相图的关系
第二章金属的凝固与固态相变
2.2.3铸锭(件)的凝固
影响铸锭(件)结晶组织的因素 •冷却速度 •加热温度、浇注温度和浇注速度 •外加杂质（或变质处理）
•抗氧化性 •抗腐蚀性
Fe
H2
Fe-Cu电池
电解液
(+)
(-)
F (+)
(-) (+F)e3FCe3C
珠光体腐蚀
本章小结
第二章金属的凝固与固态相变
2.1纯金属的结晶 2.2合金的凝固 2.3铁碳合金平衡态的相变基础 2.4钢在加热时的转变 2.5钢在冷却时的转变 2.6焊接接头的相变 本章小结
第二章金属的凝固与固态相变
2.1纯金属的结晶
2.1.1凝固的基本概念 1.晶体的结晶 2.非晶体的凝固
2.1.2金属的结晶 2.1.3材料的同素异构现象
第二章金属的凝固与固态相变
1.晶体的结晶
温度
固体 液+固 固体
时间 时间
第二章金属的凝固与固态相变
2.非晶体的凝固
第二章金属的凝固与固态相变
2.1.2金属的结晶
1.金属的结晶过程
3)磁性能（磁导率、磁化强度；抗磁性、顺磁性、铁磁性、反
铁磁性、亚铁磁性；磁畴结构）。。。。（加强）
4)光学性能（连续光谱和特征谱线、材料与光子的交互作用） 5)热性能（热容、热膨胀系数、热导率）
比容C=摩尔热容/摩尔质量
线胀系数Δl=α1ΔT
第一章工程材料的结构与性能
1.7.3工程材料的化学性能
2.4钢在加热时的转变
2.4.1钢在实际加热时的转变点 2.4.2奥氏体的形成过程及影响因素 2.4.3奥氏体晶粒的长大及影响因素
第二章金属的凝固与固态相变
2.4.1钢在实际加热时的转变点
第二章金属的凝固与固态相变
2.4.2奥氏体的形成过程及影响因素
1.奥氏体的形成过程
2.奥氏体形成的影响因素 • 加热温度和加热速度