工程材料PPT課件

1、科學(xué)與技術(shù) 科學(xué)：解答什么問(wèn)題？ 技術(shù)：又解答什么問(wèn)題？ 文科、理科、工科的差別 宇航工業(yè) 火星車(chē) 神舟七號(hào) 航空工業(yè) 美美F-117隱身戰(zhàn)斗機(jī)隱身戰(zhàn)斗機(jī) 汽車(chē)工業(yè) 橋梁工程 南京長(zhǎng)江大橋 銅陵長(zhǎng)江公路大橋 杭州錢(qián)塘江一橋 三峽工程 黃河小浪底樞紐工程 建造中的建造中的Titanic 號(hào)號(hào) 防 彈 衣 C60 碳巴基球 Carbon 3 D 2 D 1 D 0 D 下一代顯示器-納米碳管器件 超級(jí)節(jié)能、亮度大、壽命長(zhǎng) 美國(guó)用于軍事而研制的美國(guó)用于軍事而研制的 納米機(jī)器人的手臂納米機(jī)器人的手臂 世界上最小的汽車(chē)僅4 nm納米 用原子寫(xiě)成的“原子” 案例討論案例討論- -三峽工程首例對(duì)日索賠紀(jì)實(shí)三

2、峽工程首例對(duì)日索賠紀(jì)實(shí) 案例討論案例討論- -三峽工程首例對(duì)日索賠紀(jì)實(shí)三峽工程首例對(duì)日索賠紀(jì)實(shí) 案例討論案例討論- -三峽工程首例對(duì)日索賠紀(jì)實(shí)三峽工程首例對(duì)日索賠紀(jì)實(shí) 案例討論案例討論- -三峽工程首例對(duì)日索賠紀(jì)實(shí)三峽工程首例對(duì)日索賠紀(jì)實(shí) 鋼板到貨鋼板到貨檢驗(yàn)檢驗(yàn) 屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度 抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度 延伸性能延伸性能 沖擊韌性沖擊韌性 不達(dá)標(biāo)不達(dá)標(biāo) 湖北出入境檢驗(yàn)檢疫局湖北出入境檢驗(yàn)檢疫局 重新檢測(cè)重新檢測(cè) 監(jiān)理，全程錄像監(jiān)理，全程錄像 報(bào)告報(bào)告檢疫局檢疫局 通告廠家通告廠家 武漢鋼鐵研究所重新檢驗(yàn)武漢鋼鐵研究所重新檢驗(yàn) 出具不合格證書(shū)出具不合格證書(shū)談判談判提出復(fù)驗(yàn)提出復(fù)驗(yàn) 共同抽樣共同抽樣

3、全部退回全部退回 ！ 信 息 材材 料料 能 源 發(fā)動(dòng)機(jī) 汽缸體 活塞及活塞環(huán) 連桿 曲軸 機(jī)電產(chǎn)品零件的一般制造工藝流程 產(chǎn)品： 設(shè)計(jì) 圖紙 零件制造 裝配 試車(chē) 產(chǎn)品 零件： 下料 毛坯成型 預(yù)先熱處理 機(jī)械加工 最終熱處理 機(jī)械加工 檢驗(yàn) 合格品 第一篇 工程材料 主題： （1）工程材料的分類(lèi) （2）金屬材料的結(jié)構(gòu)與性能 （3）鋼鐵材料基礎(chǔ)及其強(qiáng)化 （4）其他材料 在工程技術(shù)中使用了哪些材料？ 仔細(xì)觀察日常生活中周?chē)奈矬w，可以得到部分答案！ 汽車(chē)上使用的各種材料 車(chē)輪 塑料制品 車(chē)窗玻璃 青花瓷 陶器 碳纖維增強(qiáng)滑蓋 碳纖維增強(qiáng)球拍 碳纖維 自行車(chē)架 玻璃鋼風(fēng)機(jī) 玻璃鋼瓦 一、工程材料

4、的分類(lèi) （1）何謂工程材料？ （2）分類(lèi)方法？ 以結(jié)合鍵性質(zhì)、材料的宏觀特性分： 金屬材料 高分子材料 陶瓷材料 復(fù)合材料 金屬材料 金屬鍵結(jié)合，能導(dǎo)電，有固定的熔點(diǎn)、凝固點(diǎn)，一般有光澤，質(zhì)地較韌； 純金屬（金屬單質(zhì)） 合金？ 金屬金屬 金屬非金屬 Fe-C合金 （鋼鐵材料） 具有金屬特性的固體 高分子材料 共價(jià)鍵結(jié)合，一般不能導(dǎo)電，無(wú)固定的熔（凝固）點(diǎn)，耐腐蝕，長(zhǎng)碳鏈結(jié)構(gòu)； 塑料 PE、PVC、PMMA、ABS 橡膠 順丁橡膠、丁苯橡膠 膠粘劑 502，801膠水 陶瓷材料 離子鍵和共價(jià)鍵為主，一般不能導(dǎo)電，脆性大，耐高溫； 工業(yè)陶瓷 氧化鋁、氧化鋯、碳化硅、氮化硅 日用陶瓷 陶器 瓷器 復(fù)

5、合材料 存在多種結(jié)合鍵； 將多種材料的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起，性能異常出眾 金屬可與金屬?gòu)?fù)合； 金屬可與非金屬?gòu)?fù)合； 非金屬與非金屬?gòu)?fù)合。 成本居高不下 問(wèn)題一 為什么金、銀、銅、鋁比較軟且導(dǎo)電性能好，而鋼材比較硬且電阻率大呢？ 石墨與金剛石PK？ （3）工程材料的性能 何謂性能？ 包括哪些方面？ 使用性能：使用過(guò)程中表現(xiàn)出的特性； 工藝性能：加工、制造過(guò)程中表現(xiàn)出的特性。 石墨與金剛石的PK 金剛石刀具金剛石砂輪 二、金屬材料的結(jié)構(gòu)與性能 （1）晶體與非晶體 晶體：原子或分子規(guī)則排列 非晶體：原子或分子不規(guī)則排列 （2）純金屬的晶體結(jié)構(gòu) 體心立方 B.C.C 面心立方 F.C.C -Fe、Cr Cu

6、、Ag、Au、Al、 -Fe （3）合金的晶體結(jié)構(gòu) FeC合金固體中，F(xiàn)e原子和C原子如何保持相互融洽的關(guān)系？ 它們之間又如何分配空間位置？ 已知：Fe原子半徑0.125 nm C原子半徑0.077 nm Fe C a.固溶體仍然保持溶劑的晶體結(jié)構(gòu) 置換型間隙型 晶格產(chǎn)生畸變 一般質(zhì)地較軟， 是合金中的主體 部分。 固溶強(qiáng)化 b.金屬間化合物 Mg2Si正常價(jià)化合物 Cu2Al電子化合物 Fe3C Ni3Al 一般熔點(diǎn)高、很硬，在合金中的含量少，主要起增強(qiáng)（強(qiáng)化）作用。如： c.機(jī)械混合物 （固溶體金屬化合物），有如下構(gòu)成形式：金屬化合物一般呈現(xiàn) 片層狀分布 棒狀分布 顆粒狀分布 相的概念 相

7、是合金中某一類(lèi)均勻部分,且滿(mǎn)足以下特性: F成分相同; F晶體結(jié)構(gòu)相同; F物理化學(xué)性質(zhì)相同; F與其它部分有明顯的界面分開(kāi)。 合金的相組成 固溶體固溶體 固溶體金屬化合物 （4）金屬的結(jié)晶 何謂結(jié)晶？ 金屬結(jié)晶需遵循什么規(guī)律？ 結(jié)晶 金屬由液態(tài)凝固成晶態(tài)的固體。 溶液中的結(jié)晶 金屬結(jié)晶的基本規(guī)律 一定過(guò)冷度下的形核與長(zhǎng)大的過(guò)程。 最后，金屬由許多不同取向的晶粒構(gòu)成。 單晶體與多晶體 單晶體的性能各向異性； 多晶體近似各向同性； 多晶體的細(xì)晶強(qiáng)化。 (5)金屬的機(jī)械（力學(xué)）性能 金屬材料在外界拉力作用下的行為 拉伸試驗(yàn)及拉伸曲線(xiàn) （1）強(qiáng)度 屈服強(qiáng)度s 抗拉強(qiáng)度b （2）硬度 布氏硬度HB 洛

8、氏硬度HRC 維氏硬度HV （3）塑性 （4）韌性 沖擊韌性 HW#1 P.81 , 8 ,10 Submission date: 26th,Oct. 第二章 鐵碳合金 Fe-C合金中的基本相和組織 基本相： 鐵素體（F） 奧氏體（A） 滲碳體（Fe3C） 機(jī)械混合物（P） 組織：顯微鏡下觀察到的合金中相的分布狀態(tài)。 Fe與C形成的 金屬化合物 (6.69%) C溶解在-Fe中形成的間隙固溶體！ (2.11%) C溶解在-Fe中形成的間隙固溶體！ (0.0218%) 珠光體 (0.77%) （FFe3C） Fe-C相圖（狀態(tài)圖） 共析反應(yīng) )(3KPSCFeFA Fe-C合金分類(lèi) 鋼與生鐵的

9、分界線(xiàn) 共析鋼 工業(yè)純 鐵 Fe-C合金結(jié)晶過(guò)程示意（共析鋼） more P (片狀的F和Fe3C) 鋼的顯微組織 FPPPFe3C 含碳量對(duì)鋼的機(jī)械性能影響 碳鋼的分類(lèi)及命名方法 何謂碳鋼？ 含有以下雜質(zhì)的鋼，稱(chēng)為碳鋼。 S易使鋼出現(xiàn)熱脆性，有害 P易使鋼出現(xiàn)冷脆性，有害 Si Mn 固溶強(qiáng)化F、A，有益 碳鋼的分類(lèi)及命名方法2 按含碳量 質(zhì)量等級(jí) 用途 冶煉方式0.6%，高碳鋼 普通鋼 優(yōu)質(zhì)鋼 高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼 結(jié)構(gòu)鋼 工具鋼 沸騰鋼 鎮(zhèn)靜鋼 半鎮(zhèn)靜鋼 碳鋼的分類(lèi)及命名方法3 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 碳素工具鋼 鑄鋼Q235 特點(diǎn)：保證力學(xué)性能，不保證化學(xué)成分。 性能：強(qiáng)度硬度低，塑性韌

10、性較好，焊接性能好 用途：如橋梁工程、船舶、建筑工程等 20、45、65 特點(diǎn)：保證化學(xué)成分，C%以萬(wàn)分之幾表示，兩位數(shù)字 性能：通過(guò)熱處理工藝控制，隨含碳量變化明顯。 用途：機(jī)械工程用鋼 T8、T10、T12 特點(diǎn)：首字 T，C%以千分之幾表示。 性能：通過(guò)熱處理工藝控制，一般強(qiáng)度硬度較高，塑性韌性較差。 用途：刀具、量具、模具 首字“ZG”，ZG200-400 鑄鐵的分類(lèi)及命名方法 白口鑄鐵碳主要以Fe3C形式存在 灰口鑄鐵碳主要以石墨（Graphite）存在 按石墨的形態(tài)： 片狀 普通灰口鑄鐵HT150 團(tuán)絮狀可鍛鑄鐵KTZ700-2 球狀球墨鑄鐵QT800-2 短片狀蠕墨鑄鐵RuT30

11、0 HW#2 P.283 , 4 ,10 Submission date: 9th, Apr. 思考題一 純鐵在不同溫度下具有多種晶體結(jié)構(gòu)。912 C以下為B.C.C.結(jié)構(gòu)（-Fe），9121394 C為F.C.C. 結(jié)構(gòu)（- Fe）。已知鐵在911 C時(shí)的原子半徑和913 C時(shí)幾乎相等。 試分析純鐵從911 C升高到913 C時(shí)體積的變 化。并與已掌握的熱脹冷縮規(guī)律比較，判斷計(jì)算結(jié)果是否正確。為什么？ Fe-C合金結(jié)晶過(guò)程 2亞共析鋼 FP Fe-C合金結(jié)晶過(guò)程 3過(guò)共析鋼 Fe3C P Fe-C合金結(jié)晶過(guò)程 4工業(yè)純鐵 Fe-C合金結(jié)晶過(guò)程 5共晶白口鐵 Fe-C合金結(jié)晶過(guò)程 6亞共晶白口鐵 Fe-C合金結(jié)晶過(guò)程 7過(guò)共晶白口鐵 航空工業(yè) 美美F-117隱身戰(zhàn)斗機(jī)隱身