第1章_钢的合金化概论2分析报告.ppt

金属材料学 主 讲 人：马凡 适用班级：11级材料成型 联系电话** 邮 箱：mafan****@163.com 从金属材料的应用角度出发，阐述金属材料的基本理论，介绍金属材料的合金化原理、设计准则及化学成分、组织结构、加工工艺与性能之间的关系；介绍常用金属材料及其工程应用等基本知识；同时介绍新型金属材料的发展及应用。 课程目的 使学生了解材料的物理冶金知识，掌握金属基合金中的化学成分、组织结构、加工工艺和应用环境对金属材料性能影响的基本规律，冰用来分析各种金属材料的化学成分设计、生产、热处理和应用中的问题。 课程内容 （1）合金化基础方面：合金化基础是金属材料学的核心。 （2）合金钢方面：了解工程构件用钢、机械零件用钢、工具钢及特殊性能用钢的服役条件、失效方法及性能要求，还应了解材料的化学成分、组织结构、热处理工艺与性能之间的关系，学会正确地选择材料和合理地制定热处理工艺。 （3）铸铁方面：应了解铸铁及其种类，各种铸铁的形成过程，各种铸铁的成分、热处理工艺、组织结构与力学性能之间的关系，学会正确地选择铸铁材料。 （4）非铁金属及其合金方面 （5）金属功能材料和新型材料方面 绪论——金属材料的过去、现在和将来 01金属材料的发展简史 1、第一阶段——原始钢铁生产 公元前4300年：自然地金、铜及锻打等工艺 公元前2800年：铁的熔炼 公元前2000年：青铜器兴盛，编钟与武器（商、周、春秋战国） 东汉时：反复锻打钢→最原始形变热处理工艺。 淬火技术：“沐以五牲之溺，淬以五牲之脂”—— 现在的水淬和油淬。 2、第二阶段——金属材料学科的基础 奠定金属材料学科基础：金属学、金相学、相变和合金等。 1803年：道尔顿提出原子学说，阿伏伽德罗提出分子论。 1827年：Karsten从钢中分离出Fe3C，1888年Abel证明了这是Fe3C。 1830年：Hessel提出32种晶体类型，普及晶体指数。 1861年：俄契尔诺夫提出了钢的临界转变温度的概念。 1864年：Sorby制备了第一张金像照片，9倍，但意义重大。 1891年：俄、德、英等国科学家分别独立地创造了点阵结构理论。 19世纪末：马氏体研究已成为时髦，Gibbs得到了相率，Robert-Austen发现了奥氏体固溶特性，Roozeboom建立了Fe-Fe3C系的平衡相图。 钢组织的命名 Austenite→英金属学家Austen； Bainite→美科学家Bain； Sorbite→英科学家Sorby； Martensite→德科学家Marten； Troostite→法科学家Troost； Ledburite→德科学家Ledebur 新合金钢的发明： 1820年，铁-铬合金； 1857年，钨钢；1898年，含钨高速钢雏形； 1871年，锰钢和硅钢。 开始了合金钢的新纪元。 3、第三阶段：微观组织理论大发展 合金相图，X射线发明及应用，位错理论的建立。 1912年：发现X射线，证实α（δ）-Fe是bcc，γ-Fe是Fcc；固溶体规律。 1931年：发现合金元素的扩大和缩小γ相区作用。 1934年：俄国的Polanyi、匈牙利Orowan和英国Taylor各自独立地提出来为错理论，解释钢的塑性变形；马氏体转变的晶体学。 1983年：发明了电子显微镜。 1910年：发明A不锈钢，1912年发明了F不锈钢等。 1990年：发明了布氏硬度计，Griffith提出了应力集中会导致产生微裂纹。 4、第四阶段——微观理论的深入研究 微观理论的深入研究： 原子扩散及其本质的研究；钢TTT曲线测定； 贝氏体、马氏体转变理论形成了比较完整的理论。 位错理论建立： 电子显微镜的发明→看到钢中第二相成定析出，位错滑移，发现了不全位错、层错、位错墙、亚结构、Coorell气团等现象→位错理论。 新科学仪器不断发明： 电子探针，场离子发射显微镜和场电子发射显微镜、扫描透射电镜（STEM）、扫描隧道显微镜（STM）、原子力显微镜（AFM）等。 0.2现代金属材料 先进结构材料的研究与开发是永恒的主题。 开发高性能结构材料：高比强度、耐高温、耐腐蚀、耐磨损→降低机械重量、提高性能、延长使用寿命的关键。复合材料→结构材料，广泛应用，如铝基复合材料。开发各种系列用途的低温奥氏体钢和高温合金。 改造传统结构材料：重要途径是组织更细更均匀，材料更纯洁→关键是工艺。“新一代钢铁材料”强度相当于现有钢铁材料两倍。 美“9.11”时间，暴露建筑用钢结构抗高温软化能力差→开发a高强热轧耐火耐候钢。 开发其它高性能钢：利用各种新工艺新方法制造出韧性