材料概論金屬材料概要學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1材料材料(cilio)概論金屬材料概論金屬材料(cilio)概要概要第一頁，共41頁。在在103103種元素中，金屬元素有種元素中，金屬元素有8181種種第1頁/共40頁第二頁，共41頁。含碳量越高，硬度含碳量越高，硬度(yngd)、強(qiáng)度越大，但塑性降低、強(qiáng)度越大，但塑性降低第2頁/共40頁第三頁，共41頁。第3頁/共40頁第四頁，共41頁。第4頁/共40頁第五頁，共41頁。第5頁/共40頁第六頁，共41頁。第6頁/共40頁第七頁，共41頁。碳鋼的牌號碳鋼的牌號(piho)與用途與用途碳素工具鋼：碳素工具鋼：T T9表示表示(biosh)含含C：0.9w%。用途用途(yngt)制造各種

2、刀具、量具、模具等制造各種刀具、量具、模具等鑄鋼鑄鋼：ZG ZG25，表示含，表示含C：0.25%。用途用途主要用于制造主要用于制造形狀復(fù)雜形狀復(fù)雜并需要一定并需要一定強(qiáng)度、塑性強(qiáng)度、塑性和韌性和韌性的零件，如齒輪、聯(lián)軸器等。的零件，如齒輪、聯(lián)軸器等。第7頁/共40頁第八頁，共41頁。合金鋼合金鋼按含碳量分按含碳量分鐵及鐵基合金鐵及鐵基合金在碳鋼中加入一種或多種合金在碳鋼中加入一種或多種合金(hjn)元素，元素，形成的鋼稱之為合金形成的鋼稱之為合金(hjn)鋼。鋼。低低合金鋼合金鋼 10w按合金元素分：鉻鋼按合金元素分：鉻鋼( n)、鉻鎳鋼、錳鋼、鉻鎳鋼、錳鋼、硅錳鋼等。硅錳鋼等。按用途按用途

3、(yngt)分：分： 結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊性能鋼。結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊性能鋼。第8頁/共40頁第九頁，共41頁。第9頁/共40頁第十頁，共41頁。C 2.11%C 2.11%的鐵，通常的鐵，通常(tngchng)(tngchng)還含有較多還含有較多的的SiSi、MnMn、S S、P P等元素。等元素。用用 途途 鑄鐵是工程上最常用的金屬材料，廣泛應(yīng)用在鑄鐵是工程上最常用的金屬材料，廣泛應(yīng)用在機(jī)械制造機(jī)械制造(j xi zh zo)(j xi zh zo)、冶金、礦上、石油化工、交通、冶金、礦上、石油化工、交通等領(lǐng)域。等領(lǐng)域。在汽車占在汽車占50507070，在機(jī)床制造中占，在機(jī)床制造中占60

4、609090。鑄鐵的生產(chǎn)設(shè)備和工藝簡單，價格便宜。鑄鐵的生產(chǎn)設(shè)備和工藝簡單，價格便宜。第10頁/共40頁第十一頁，共41頁。鑄鐵鑄鐵(zhti)的種類的種類白口白口(biku)鑄鐵鑄鐵麻口鑄鐵麻口鑄鐵第11頁/共40頁第十二頁，共41頁。 石墨的形態(tài)對鑄鐵的力學(xué)性能影響較大。石墨的形態(tài)對鑄鐵的力學(xué)性能影響較大。石墨相當(dāng)于鋼基體中的裂紋和空洞，它降低基石墨相當(dāng)于鋼基體中的裂紋和空洞，它降低基體的抗拉強(qiáng)度體的抗拉強(qiáng)度(kn l qin d)，并引起應(yīng)力集中。石墨，并引起應(yīng)力集中。石墨量越多，量越多，鑄鐵的抗拉強(qiáng)度鑄鐵的抗拉強(qiáng)度(kn l qin d)越低。越低。第12頁/共40頁第十三頁，共41頁

5、。1 1、切削加工性能優(yōu)異；、切削加工性能優(yōu)異；2 2、鑄造、鑄造(zhzo)(zhzo)性能良好；性能良好；3 3、具有耐磨性；、具有耐磨性；4 4、具有良好的減振性；、具有良好的減振性；5 5、對缺口不敏感；、對缺口不敏感；第13頁/共40頁第十四頁，共41頁。非鐵及其合金非鐵及其合金(hjn)鋁及鋁合金鋁及鋁合金銅及銅合金銅及銅合金鈦及鈦合金鈦及鈦合金鎂及鎂合金鎂及鎂合金第14頁/共40頁第十五頁，共41頁。鋁及鋁合金鋁及鋁合金鋁及鋁合金的特點(diǎn)鋁及鋁合金的特點(diǎn)(tdin) 密度密度(md)低、比強(qiáng)度高。純鋁的密度低、比強(qiáng)度高。純鋁的密度(md)只有只有2700kg/m3，僅為鐵的僅為鐵的

6、1/4。 優(yōu)良的物理、化學(xué)優(yōu)良的物理、化學(xué)(huxu)性能。導(dǎo)電性能好、磁化率低、性能。導(dǎo)電性能好、磁化率低、耐腐蝕等。耐腐蝕等。 加工性能好。鑄造性能好、易于塑性變形，經(jīng)熱處加工性能好。鑄造性能好、易于塑性變形，經(jīng)熱處理后還具有很高的強(qiáng)度。理后還具有很高的強(qiáng)度。第15頁/共40頁第十六頁，共41頁。鋁及鋁合金鋁及鋁合金純鋁純鋁名稱名稱純度純度用途用途高純鋁高純鋁99.93%-99.99%99.93%-99.99%科學(xué)研究、制作電器科學(xué)研究、制作電器工業(yè)高純鋁工業(yè)高純鋁98.85%-99.9%98.85%-99.9%鋁箔、鋁合金原料鋁箔、鋁合金原料工業(yè)純鋁工業(yè)純鋁98.0%-99.0%98.0

7、%-99.0%電線、電纜、配置合金電線、電纜、配置合金純鋁中含有純鋁中含有FeFe、SiSi、ZnZn等元素等元素(yun s)(yun s)時，會使性能下降時，會使性能下降純鋁的強(qiáng)度純鋁的強(qiáng)度(qingd)很低，不能用作結(jié)很低，不能用作結(jié)構(gòu)材料構(gòu)材料鋁合金鋁合金第16頁/共40頁第十七頁，共41頁。鋁及鋁合金鋁及鋁合金合金元素合金元素(yun s)的作用的作用鋁中加入合金元素后，可提高鋁中加入合金元素后，可提高(t go)合金的合金的強(qiáng)度，并保持良好的加工性能。強(qiáng)度，并保持良好的加工性能。提高強(qiáng)度提高強(qiáng)度(qingd)的方的方法法固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化時效強(qiáng)化時效強(qiáng)化彌散強(qiáng)化彌散強(qiáng)化細(xì)晶強(qiáng)化細(xì)晶強(qiáng)

8、化第17頁/共40頁第十八頁，共41頁。 在金屬基體中加入固溶度隨溫度降低在金屬基體中加入固溶度隨溫度降低(jingd)而降低而降低(jingd)的合金元素，通過高溫固溶淬火處理，形成過飽和的合金元素，通過高溫固溶淬火處理，形成過飽和固溶體，通過時效，過飽和固溶體分解，合金元素以一定方固溶體，通過時效，過飽和固溶體分解，合金元素以一定方式析出，彌散分布在基體中形成沉淀相，沉淀相能有效阻止式析出，彌散分布在基體中形成沉淀相，沉淀相能有效阻止晶界和位錯的運(yùn)動，從而提高提高合金強(qiáng)度。晶界和位錯的運(yùn)動，從而提高提高合金強(qiáng)度。 第18頁/共40頁第十九頁，共41頁。鋁及鋁合金鋁及鋁合金鋁合金的種類鋁合金

9、的種類(zhngli)變形變形(bin xng)鋁合金鋁合金鑄造鑄造(zhzo)鋁合金鋁合金用用 途途鋁絲、鋁箔、鋁合金型材等鋁絲、鋁箔、鋁合金型材等復(fù)雜形狀的鑄件等復(fù)雜形狀的鑄件等第19頁/共40頁第二十頁，共41頁。銅及銅合金銅及銅合金銅及銅合金的特點(diǎn)銅及銅合金的特點(diǎn)(tdin)優(yōu)良優(yōu)良(yuling)的物理、化學(xué)性能。導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能好、的物理、化學(xué)性能。導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能好、耐腐耐腐 蝕等，是抗磁材料。蝕等，是抗磁材料。 加工性能好。容易加工性能好。容易(rngy)冷熱成形，鑄造銅合金鑄造冷熱成形，鑄造銅合金鑄造性能好。性能好。具有某些特殊力學(xué)性能具有某些特殊力學(xué)性能。比如優(yōu)良的減摩性和耐摩

10、性。比如優(yōu)良的減摩性和耐摩性 高的彈性極限和疲勞強(qiáng)度。高的彈性極限和疲勞強(qiáng)度。色澤美觀。色澤美觀。第20頁/共40頁第二十一頁，共41頁。銅及銅合金銅及銅合金純銅純銅純銅為紫色，又稱紫銅。主要用于制作純銅為紫色，又稱紫銅。主要用于制作(zhzu)電導(dǎo)體及配制合金。工業(yè)純銅分為電導(dǎo)體及配制合金。工業(yè)純銅分為4種：種：T1、T2、T3、T4。編號越大，純度越低。編號越大，純度越低。純銅的強(qiáng)度純銅的強(qiáng)度(qingd)低，不宜用作結(jié)構(gòu)材料低，不宜用作結(jié)構(gòu)材料第21頁/共40頁第二十二頁，共41頁。銅及銅合金銅及銅合金銅合金種類銅合金種類(zhngli)銅中加入合金銅中加入合金(hjn)元素后，可提高合

11、金元素后，可提高合金(hjn)的強(qiáng)度，的強(qiáng)度，并保持良好的加工性能。并保持良好的加工性能。銅合金的種類銅合金的種類(zhngli)黃銅黃銅青銅青銅白銅白銅以以Zn為主要合金元素。良好的加工性能，為主要合金元素。良好的加工性能，優(yōu)良的鑄造性能，耐腐蝕性能也好。優(yōu)良的鑄造性能，耐腐蝕性能也好。以以Sn為主要合金元素。用于鑄造形狀復(fù)雜為主要合金元素。用于鑄造形狀復(fù)雜的零件。抗腐蝕性比黃銅還好。的零件?？垢g性比黃銅還好。以以Ni為主要合金元素。具有較好的強(qiáng)度和為主要合金元素。具有較好的強(qiáng)度和塑性，能進(jìn)行冷加工變形，抗腐蝕性能也好。塑性，能進(jìn)行冷加工變形，抗腐蝕性能也好。第22頁/共40頁第二十三頁，

12、共41頁。鈦及鈦合金鈦及鈦合金鈦及鈦合金的特點(diǎn)鈦及鈦合金的特點(diǎn)(tdin)密度密度(md)低、比強(qiáng)低、比強(qiáng)度高。度高。耐高溫、耐腐蝕性能、低溫耐高溫、耐腐蝕性能、低溫(dwn)韌性好韌性好等。等。加工條件復(fù)雜，成本較高加工條件復(fù)雜，成本較高。第23頁/共40頁第二十四頁，共41頁。鈦及鈦合金鈦及鈦合金純鈦純鈦 鈦的密度低，熔點(diǎn)高，線膨脹系數(shù)小。鈦的密度低，熔點(diǎn)高，線膨脹系數(shù)小。導(dǎo)熱性差。純鈦塑性好，強(qiáng)度高，可以加工成導(dǎo)熱性差。純鈦塑性好，強(qiáng)度高，可以加工成細(xì)絲細(xì)絲(x s)和薄片。和薄片。 鈦在大氣、海水及酸堿中的抗腐蝕性能好。鈦在大氣、海水及酸堿中的抗腐蝕性能好。純鈦的晶體結(jié)構(gòu)純鈦的晶體結(jié)構(gòu)

13、 882.5C：體心立方結(jié)構(gòu)。：體心立方結(jié)構(gòu)。Ti第24頁/共40頁第二十五頁，共41頁。鈦及鈦合金鈦及鈦合金鈦合金鈦合金鈦中加鋁、硼，獲得鈦中加鋁、硼，獲得(hud)Ti合金。合金。其強(qiáng)度較低，但高溫（其強(qiáng)度較低，但高溫（500600度）強(qiáng)度度）強(qiáng)度很高?？寡趸?、抗蠕變性、焊接性能良好。很高?？寡趸?、抗蠕變性、焊接性能良好。鈦中加鉬、鉻、釩，獲得鈦中加鉬、鉻、釩，獲得Ti合金。合金。其強(qiáng)度高，沖壓性能好，并可通過其強(qiáng)度高，沖壓性能好，并可通過(tnggu)淬火淬火和時效獲得強(qiáng)化。和時效獲得強(qiáng)化。其塑性好，容易鍛造、壓延和沖壓，可其塑性好，容易鍛造、壓延和沖壓，可通過通過(tnggu)固溶

14、和時效進(jìn)行強(qiáng)化。熱處理固溶和時效進(jìn)行強(qiáng)化。熱處理后的后的強(qiáng)度可提高強(qiáng)度可提高50100。鈦合金鈦合金鈦合金鈦合金鈦合金的種類鈦合金的種類第25頁/共40頁第二十六頁，共41頁。鎂及鎂合金鎂及鎂合金純鎂的特點(diǎn)純鎂的特點(diǎn)(tdin) 密度密度(md)低、比強(qiáng)度高。純鎂的密度低、比強(qiáng)度高。純鎂的密度(md)只有只有1749kg/m3，僅為鐵的僅為鐵的1/4、鋁的、鋁的2/3。鎂的電極電位鎂的電極電位(din wi)較低，抗腐蝕性較低，抗腐蝕性能差。能差。鎂屬于密排六方結(jié)構(gòu)，因此塑性變形能力差。鎂屬于密排六方結(jié)構(gòu)，因此塑性變形能力差。第26頁/共40頁第二十七頁，共41頁。鎂及鎂合金鎂及鎂合金鎂合金的

15、特點(diǎn)鎂合金的特點(diǎn)(tdin)低比重低比重(bzhng)(bzhng)：工業(yè)用材料中最輕量材料（鋁的：工業(yè)用材料中最輕量材料（鋁的2/32/3重）重）高比高比(o b)強(qiáng)度：優(yōu)于鋼和強(qiáng)度：優(yōu)于鋼和鋁鋁 震動吸收性好震動吸收性好：可將震動能吸收并轉(zhuǎn)化成熱放出可將震動能吸收并轉(zhuǎn)化成熱放出易機(jī)械加工、耐沖擊性好、電磁屏蔽性好、易機(jī)械加工、耐沖擊性好、電磁屏蔽性好、 可再生利用：有利于環(huán)境優(yōu)化可再生利用：有利于環(huán)境優(yōu)化第27頁/共40頁第二十八頁，共41頁。鎂及鎂合金鎂及鎂合金鎂合金的種類鎂合金的種類(zhngli)變形變形(bin xng)鎂合金鎂合金鑄造鑄造(zhzo)鎂合金鎂合金用用 途途鎂合金各種型材鎂合金各種型材復(fù)雜形狀的鑄件復(fù)雜形狀的鑄件第28頁/共40頁第二十九頁，共41頁。主要用途主要用途 催化劑、磁電機(jī)材料、電極催化劑、磁電機(jī)材料、電極(dinj)材料、材料、 儲氫材料、高強(qiáng)度材料、焊料等儲氫材料、高強(qiáng)度材料、焊料等。第29頁/共40頁第三十頁，共41頁。第30頁/共40頁第三十一頁，共41頁。第31頁/共40頁第三十二頁，共41頁。第32頁/共40頁第三十三頁，共41頁。杭州灣跨海鋼鐵杭州灣跨海鋼鐵(gngti)