安工大-金屬材料總結(jié)

知識(shí)點(diǎn)梳理和總結(jié)

王永強(qiáng)《金屬材料學(xué)》安徽工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院（MSE）不銹鋼和耐熱鋼4鋼的合金化原理1工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械制造結(jié)構(gòu)鋼2工模具鋼35有色金屬合金及新型金屬材料6鑄鐵三、課程的主要內(nèi)容第1章-金屬材料學(xué)的核心第2-3，7章第4章第5-6章第8章第9-15章一、金屬材料學(xué)科定位與分類材料能源信息材料Materials是人類用于制造生活和生產(chǎn)工具賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)；是當(dāng)今社會(huì)物質(zhì)文明進(jìn)步的根本性支柱之一；是國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防及其他高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展不可或缺的物質(zhì)基礎(chǔ)。1.材料科學(xué)與工程、金屬材料學(xué)材料科學(xué)與工程(MSE—MaterialsScienceandEngineering)：關(guān)于材料成分、制備與加工、組織結(jié)構(gòu)與性能以及材料使用性能諸要素和它們之間相互關(guān)系的有關(guān)知識(shí)的開發(fā)與應(yīng)用的科學(xué)。材料科學(xué)與工程專業(yè)（一級(jí)學(xué)科）：材料物理與化學(xué)材料學(xué)材料加工工程金屬材料無(wú)機(jī)非金屬高分子材料二級(jí)學(xué)科1.材料科學(xué)與工程、金屬材料學(xué)金屬材料學(xué)：從科學(xué)意義上與材料科學(xué)與工程的定義是一致的，只不過研究對(duì)象限于金屬材料。金屬材料學(xué)科屬于應(yīng)用科學(xué)基礎(chǔ)范疇，它以凝聚態(tài)物理和物理化學(xué)、晶體學(xué)為基礎(chǔ)理論，結(jié)合冶金、機(jī)械、化工等學(xué)科知識(shí)，去探討金屬材料的成分(compositons)、工藝(processes)、組織結(jié)構(gòu)(microstructure)、性能及使用性能(properties、performance)之間的內(nèi)在規(guī)律，并聯(lián)系具體器件或構(gòu)件的使用功能，力求能用經(jīng)濟(jì)合理的辦法制備出來(lái)。確立兩個(gè)關(guān)系：性能與成分、組織結(jié)構(gòu)間的關(guān)系；組織結(jié)構(gòu)與成分和加工工藝間的關(guān)系材料科學(xué)與工程的主要任務(wù)加工工藝材料成為工業(yè)產(chǎn)品的橋梁化學(xué)成分最本質(zhì)因素性能材料應(yīng)用的基礎(chǔ)組織結(jié)構(gòu)最直接因素改變材料的化學(xué)成分改進(jìn)材料的合成與工藝。提高材料性能的途徑1.材料科學(xué)與工程、金屬材料學(xué)2.金屬材料分類金屬材料結(jié)構(gòu)材料功能材料傳統(tǒng)材料新型材料2.金屬材料分類金屬材料黑色金屬有色金屬CompositionsSynthesisProcessingMicrostructurePropertiesPerformance金屬材料成分、組織、制備、性能金屬材料的性能力學(xué)性能物理性能化學(xué)性能工藝性能使用性能一、金屬材料性能

使用性能：指金屬材料制成零件后為保證其正常工作及一定使用壽命應(yīng)具備的性能。包括力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能。工藝性能：指金屬在加工成零件或構(gòu)件過程中應(yīng)具備的適應(yīng)加工的性能。包括冶煉性能、鑄造性能、鍛壓性能、切削加工性能、焊接性能及熱處理工藝性能等。一、金屬材料性能

使用性能是保證能不能使用；

工藝性能是保證能不能生產(chǎn)和制造的問題。

兩者有時(shí)是一致的，有時(shí)互相矛盾。

力學(xué)性能

指金屬在力的作用下所顯示出的與彈性和非彈性反應(yīng)相關(guān)或涉及應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的性能，如強(qiáng)度、塑性、彈性、硬度、韌性、疲勞等力學(xué)性能是選擇和使用結(jié)構(gòu)金屬材料的重要依據(jù)。金屬材料的力學(xué)性能二、金屬材料的制備制備（加工）工藝

冶煉與凝固

成型與熱處理冶金與凝固理論塑性成型與固態(tài)相變理論其他熱處理普通熱處理表面熱處理熱處理退火(annealing)正火(normalizing)淬火(quenching)回火(tempering)真空熱處理形變熱處理激光熱處理控制氣氛熱處理表面淬火—感應(yīng)加熱、火焰加熱、電接觸加熱等化學(xué)熱處理—滲碳、氮化、碳氮共滲、滲其他元素等整體熱處理二、金屬材料的制備淬火是將鋼加熱到臨界點(diǎn)以上，保溫后以大于Vk速

度冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的熱處理工藝.

淬火是應(yīng)用最廣的熱處理工藝之一。淬火目的是為獲得馬氏體組織，提高鋼的性能。鋼的淬火與回火淬透性與淬硬性M量和硬度隨深度的變化淬透性是指鋼在淬火時(shí)獲得淬硬層深度的能力。其大小是用規(guī)定條件下淬硬層深度來(lái)表示。淬硬層深度是指由工件表面到半馬氏體區(qū)(50%M+50%P)的深度。淬硬性是指鋼淬火后所能達(dá)到的最高硬度，即硬化能力.●淬火加高溫回火的熱處理稱作調(diào)質(zhì)處理，簡(jiǎn)稱調(diào)質(zhì).廣泛用于各種結(jié)構(gòu)件如軸、齒輪等熱處理。也可作為要求較高精密件、量具等預(yù)備熱處理。適用于各種高碳鋼、滲碳件及表面淬火件。應(yīng)用獲得良好的綜合力學(xué)性能，即在保持較高的強(qiáng)度同時(shí)，具有良好的塑性和韌性。

提高e及s，同時(shí)使工件具有一定韌性。在保留高硬度、高耐磨性的同時(shí)，降低內(nèi)應(yīng)力?；鼗鹉康腟回

T回

M回

回火組織500-650℃350-500℃150-250℃回火溫度高溫回火中溫回火低溫回火適用于彈簧熱處理鋼的淬火與回火回火是指將淬火鋼加熱到A1以下的某溫度保溫后冷卻的工藝。鋼的淬火與回火三、金屬材料的組織結(jié)構(gòu)Fe-Cr-Ni合金宏觀組織微觀組織鐵素體相奧氏體相雙相組織合金組織相核電站主管道三、金屬材料的組織結(jié)構(gòu)合金相金屬化合物固溶體組元1（純金屬）組元N（純金屬）常見金屬結(jié)構(gòu)BCCFCCHCP材料結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)原子的空間排列顯微組織三、金屬材料組織與結(jié)構(gòu)晶態(tài)非晶態(tài)三、金屬材料的組織結(jié)構(gòu)相、組織、固溶體、金屬化合物、珠光體、馬氏體、奧氏體、鐵素體1)碳素鋼：含C量大于0.0218wt.%而小于2.11wt.%、除Fe、C和限量的Si、Mn、P、S等雜質(zhì)外，不含其他合金元素的鋼。低碳鋼C≤0.25%；中碳鋼C=0.25%-0.60%；高碳鋼C>0.60%。2)合金鋼：在碳素鋼基礎(chǔ)上為改善鋼的某些性能而有目的地添加的適量的一種或多種合金元素而構(gòu)成的鋼種。低合金鋼（Me總<5%）、中合金鋼（5%<Me總<10%）、高合金鋼（Me總>5%）。1、按成分分類鋼鐵材料2、按用途分類

結(jié)構(gòu)鋼

包括工程結(jié)構(gòu)鋼（碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度鋼）和機(jī)械制造結(jié)構(gòu)鋼（優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼）。鋼鐵材料

工模具鋼可分為碳素工具鋼和合金工具鋼?；蛘呷芯咪?、冷變形模具鋼、熱變形模具鋼和量具鋼等。

特殊性能鋼主要為不銹耐蝕鋼和耐熱鋼，均為合金鋼。3、按冶金質(zhì)