纯金属合金金属材料的分类

金属材料与热处理
绪论
主要内容
一、金属材料的历史地位 二、金属材料的分类 三、金属结构材料的应用情况 四、金属材料发展的历史 五、金属材料的发展热点 六、关于本课程
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。
石器时代→青铜器时代→铁器时代 2.目前，人类还处在金属器时期。虽然无机非金 属
三、金属结构材料的应用情况 (2)
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、金属材料发展的历史 (1)
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。
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。
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。
?强度与塑性
?材料的拉伸曲线
1、oe段：直线、弹性变性 2、es段：曲线、弹性变形+塑性变形 3、s s段：水平线（略有波动）明显的塑 性变形屈服现象，作用的力基本不变，试 样连续伸长。 4、sb 曲线：弹性变形+均匀塑性变形。 5、b点：出现缩颈现象，即试样局部截面 明显缩小试样承载能力降低，拉伸力达到 最大值，试样即将断裂。
第一单元 金属材料与机械产品
制造过程简介
金属材料的基本概念
金属材料是由金属元素或以金属元素
为主要材料构成的并具有金属特性的工程 材料。
金
纯金属
属
材
料
合金
金属材料的分类
非合金钢
黑色
金
金属
低合金钢 合金钢
属
铸铁
材
铜及铜合金
料
铝及铝合金
有色
滑动轴承合金
金属
钛及钛合金
其他非铁合金
Steelmaking flowlines
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。
二、金属材料的分类
黑色
金 金属 属 材 料
有色 金属
铸铁
工程构件用钢
机器零件用钢
钢
工具钢
结构金属材料 功能金属材料
特殊性能用钢 (不锈钢及耐热钢 ) 轻金属(铝,镁,钛)
贵重金属(金,银) 重金属(铜,锌,铅,镍)
稀有金属 (钨钼钒铌钴 ) 放射金属 (镭铀钍)
六、关于本课程(1)
1. 本课程的目的是讲授金属结构材料的物理冶 金问题，使学生掌握金属及合金中的化学成 分、组织结构、生产过程、环境对金属材料 各种性能的影响的基本规律；
? 掌握常用金属材料的化学成分设计、生产、 热处理和使用中的问题。
六、关于本课程(2)
2.本课程的主要内容 ? 金属材料的合金化基础理论 ? 碳钢、合金钢 ? 铸铁 ? 有色金属及合金
六、关于本课程(4)
4.成绩考核方式 期末试卷 （80%）+ 平时综合（20%）
5.教材与参考书 ? 吴承建、陈国良、强文江编著。《金属材
料学》，北京：冶金工业出版社， 2000。 ? 王笑天主编。金属材料学，北京：机械工
业出版社，1987。 ? 王晓敏主编。工程材料学，北京：机械工
业出版社，1999。
Steel Finishing flowlines
机械产品的制造过程
使用
制造
设计
铸造
机
压力加工
熔焊
械
产
焊接
压焊
品
加 工
粉末冶金
钎焊
Fra Baidu bibliotek
工
艺
切削加工
特种加工
第二单元 金属材料的性能
金属材料的性能
力
物
化
化
学
理
学
学
性
性
性
性
能
能
能
能
力学性能
? 力学性能 指金属在力的作用 下所显示出的与弹性和非弹性反 应相关或涉及应力 -应变关系的 性能，如弹性、强度、硬度、塑 性、韧性等
四、金属材料发展的历史 (4)
6. 19世纪末，出现了新型的合金钢如高速工 具钢、高锰钢、镍钢和铬不锈钢， 并在20 世纪发展为门类众多的合金钢体系。与此 同时，铝合合、镁合金、铜合金、钛合金 和难熔金属及合金等也先后形成工业规模 生产。
7. 20世纪中叶，新金属材料研究发展迅猛。 如非晶态合金、金属基复合材料、金属间 化合物结构材料、金属纳米材料等。
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％。
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。
四、金属材料发展的历史 (2)
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。
五、金属材料的发展热点
1．继续重视高性能的新型金属材料 ? 具有高强度、高韧性、耐高、低温、抗腐蚀等性能。 2．非晶（亚稳态）材料日益受到重视 ? 非晶态或亚稳态合金材料、金属纳米材料。 3．特殊条件下应用的金属材料 ? 低温、高压、高温、外场以及辐照条件材料的结构、
组织和性能的研究。 4．材料的设计及选用科学化 ? 按照指定的性能对材料进行结构、成分的科学设计。
六、关于本课程(3)
3. 学习要求
? 掌握金属材料合金化原理、合金元素对钢相变、 组织、性能影响的一般规律。
? 掌握常用钢、铸铁、高温合金、有色金属等材 料的牌号、成分、热处理规范、组织、力学性 能和用途。
? 能够根据工程构件、机器零件（或工具）的服 役条件，合理选用材料，确定热处理工艺等。
? 能对产品质量作初步分析，提出消除或预防热 处理缺陷的措施。