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第二章 金属材料 金属材料分类 分类 按材料的作用分： 金属结构材料 金属功能材料 结构与功能一体化材料 组元、结构、组织、相及相图 Component (组元)：组成材料最基本的、独立的物质。 组元可以是元素或化合物如Fe、C、O、SiO2等。 材料可以由单一组元组成，如纯铁，石英SiO2等，也可以由多种组元组成，如碳钢(Fe、C二种组元)。 结构 材料的结构 键合结构 晶体结构 组织结构 材料的结构----晶体结构 * * 材料的结构----键合结构 2.2.1材料的结构 离子建 共价键 金属键 化学键 氢 键 分子键 物理键 结合能 陶瓷材料 高分子材料 金属材料 冰（H20） 卤族晶体 注：1. 有些陶瓷材料属共价键化合物，如SiC陶瓷； 2. 分子键又称范德瓦尔斯力 3. 实际晶体并非只有一种键合结构，如冰晶（共价键、氢键） 晶 体：原子排列长程有序，有周期 非晶体：原子排列短程有序，无周期 准晶体：原子排列长程有序，无周期 定义：组成材料的不同物质表示出的某种形态特征 2.2.1材料的结构 材料的结构----组织结构 匀晶型组织 共晶型组织 包晶型组织 相图特征 结构特征 fcc结构 bcc结构 hcp结构 …... 组织特征 单相组织 两相组织 多相组织 …... 碳钢的分类 1。按碳的质量百分数分：低碳钢（C：≤0.25％） 中碳钢（C：0.25％≤ C ≤ 0.6％） 高碳钢（C：＞0.6％） 2。按钢的质量分（主要是杂质硫、磷的含量）： 普通碳素钢（S ≤0.055％，P ≤0.045％) 优质碳素钢（S ≤0.040％，P ≤0.040％) 高级优质碳素钢（S ≤0.030％，P ≤0.035％) 3。按用途分：碳素结构钢：主要用于桥梁、船舶、建筑构件、机器零件等 碳素工具钢：主要用于刀具、模具、量具等 含碳量越高，硬度、强度越大，但塑性降低 碳钢的牌号与用途 普通碳素结构钢：Q195、 Q215、 Q235、 Q255、 Q275等。 数字表示最低屈服强度。 Q195、 Q215、 Q235塑性好，可轧制成钢板、钢筋、钢管等。 Q255、 Q275可轧制成型钢、钢板等。 用途 优质碳素结构钢：钢号以碳的平均质量万分数表示。 如20＃、45＃等。 20＃表示含C：0.20%（万分之20）。 用途 主要用于制造各种机器零件 碳钢的牌号与用途 碳素工具钢：钢号以碳的平均质量千分数表示，并在前冠以T。 如T9、T12等。 T9表示含C：0.9%（千分之9）。 用途 主要用于制造各种刀具、量具、模具等 铸钢：铸钢牌号是在数字前冠以ZG，数字代表钢中平均质量 分数（以万分数表示）。如ZG25，表示含C：0.25%。 用途 主要用于制造形状复杂并需要一定强度、塑性和韧性 的零件，如齿轮、联轴器等。 碳钢的常规热处理 退火 将钢加热到适当温度，保温一定时间，然后 缓慢冷却（随炉冷却），以获得接近于平衡 状态组织的热处理工艺。 正火 完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火 将钢件加热到AC3和Acm以上30－50度，保持 适当时间后，在空气中冷却，得到珠光体类组 织的热处理工艺。 碳钢的常规热处理 淬火 将钢件加热到奥氏体化后，快速冷却，使组织 转变为马氏体的热处理工艺。所得的马氏体的 形态与钢的成分、原始奥氏体晶粒的大小以及 形成条件有密切关系。奥氏体晶粒越小，马氏 体越细。 回火 将钢件淬火后，为了消除内应力并获得所要求 的性能，将其加热到AC1以下的某一温度，保 温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。 合金钢 合金钢分类 铁及铁基合金 在碳钢中加入一种或多种合金元素，形成的 钢称之为合金钢。 按所含合金元素的多少分：低合金钢（总质量分 数低于5％）、中合金钢（总质量分数5％－10 ％）、高合金钢（总质量分数高于10％）。 按主要合金元素种类分：铬钢、铬镍钢、锰钢、硅锰钢等。 按用途分：结构钢、工具钢、特殊性能钢。 合金元素的作用 铁及铁基合金 1。合金元素与铁的作用：合金元素加入钢中，首先溶于 铁形成固溶体，超过溶解度极限时与碳形成化合物。合 金元素溶与铁，形成合金铁素体或合金