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绪论 —— 金属材料的过去、现在和将来 金属材料发展简史 1、第一阶段——原始钢铁生产 公元前4300年：自然的金、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:“浴以五牲之溺，淬以五牲之脂” →现代的水淬、油淬。 上图：吴王夫差矛和越王勾践剑 右上：商周时期的青铜敦和尊 盘- 国家一级文物 右下：商代青铜纵目人面像 擂鼓礅二号墓编钟复制件 1981年湖北擂鼓墩二号墓出土战国编钟一套，音律准确，音色优美。其件数和规模仅次于曾侯乙编钟，总音域达5个8度以上，可自己转调，奏出五声、六声、七声音阶构成的各种乐曲。须五人合作演出，众声齐发，交响叠鸣。无愧为古代音乐之绝响。 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、相变和合金钢等。 1803年：道尔顿提出原子学说，阿伏加德罗提出分子论。 1830年：Hessel提出32种晶体类型，普及晶体指数。 1891年：俄、德、英等国科学家分别独立地创立了点阵结 构理论。 1864年：Sorby制备第一张金相照片，9倍，但意义重大。 1827年：Karsten从钢中分离出了Fe3C，1888年Abel证明了 这是Fe3C。 1861年：俄契尔诺夫提出了钢的临界转变温度的概念。 19世纪末：马氏体研究已成为时髦，Gibbs得到了相律， Robert-Austen发现了奥氏体固溶特性，Roozeboom建 立了Fe-Fe3C系的平衡图。 钢的组织命名： 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→法化学家Troost； Ledeburite→德学者Ledebur 新合金钢发明： 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区作用. 1934年：俄国Polanyi、匈牙利Orowan和英国Taylor各自 独立地提出了位错理论，解释钢的塑性变形；马氏 体转变的晶体学。 1938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 →看到了钢中第二相沉淀析出，位错 滑移，发现了不全位错、层错、位错墙、亚结构、Cottrell 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。 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”事件，暴露建筑用钢结构抗高温软化能力差→ 开发高强热轧耐火耐候钢。 开发其他高性能钢： 利用各种新工艺新方法制造出韧性和耐磨性都很好的新型工具钢。经济合金化是高速钢的一个发展方向，工具材料的各种表面处理技术开发，在新型工具材料的开发上具有重要的意义。 先进制备工