造型材料课件第五章第一节金属材料基础知识.pptVIP

金属材料在设计中的应用 黄金的辉煌、白银的高贵、青铜的凝重、不锈钢的亮丽……不同材质的特征属性，正是从不同色彩、肌理、质地和光泽中显示审美个性与特征。 主要基础理论 1 材料科学的基础知识 1.1 固体材料的原子排列 晶体的定义：原子（或分子）有规则排列的固体）。 晶体中的原子间结合键：金属键、离子键、共价键、分子键等。 晶体结构 三种常见的晶格 体心立方——每个晶胞中原子数：2 面心立方——每个晶胞中原子数：4 密排六方 晶体缺陷（按几何尺寸分） 点缺陷（间隙原子、空位） 线缺陷（位错） 面缺陷（晶界、亚晶界） 1.2 凝固 凝固——物质从液态转化成固态的过程。 晶体结晶的定义—— 物质转变为晶态的过程。 一次结晶：物质由液态转化为晶态。 二次结晶：物质由固态转化为晶态。 结晶的必要条件——存在过冷度  过冷度：理论结晶温度（T0）与实际结晶 温度（T n）之差。 过冷度的大小：与结晶时冷却速度成正比。 金属的结晶 金属结晶的基本过程：晶核的形成和长大。 晶粒大小与金属机械性能关系 在一般情况下，晶粒越小，金属的强度、塑性和韧性越好。 生产中获得细晶粒的常用措施 增加过冷度——即增加金属结晶时的冷却速度 变质处理 附加振动 热处理 材料的同素异构转变 定义：金属成分相同而结构不同的固态转变。 纯铁的同素异构转变 2 材料的力学性能 2.1 工程材料的力学性能 强度：材料抵抗变形和断裂的能力。 塑性：材料在外力作用下产生塑性变形的能力。 主要强度指标 弹性极限—— 屈服强度—— 抗拉强度—— 塑性指标 伸长率—— 断面收缩率—— 硬度 定义——材料抵抗其他硬物压入其表面的能力。 硬度指标——布氏硬度（HB） 洛氏硬度（HRC、HRA、HRB） 维氏硬度（HV、HVm） 冲击性能 指材料抵抗冲击载荷的能力 冲击韧度（冲击韧性） 其他性能 疲劳强度 断裂韧性 高温蠕变 低温脆性 2.2 金属的塑性变形 金属最重要的特性之一是具有优良的塑性。依靠良好的塑性变形能力，可以把金属加工成各种形状和尺寸的零件，可以改变金属的内部组织和结构，进而可以提高其强度等性能。但是，在工程上也常常要求消除塑性变形给金属造成的不良影响，为此，必须在加工过程中及加工后对金属进行加热，使其发生再结晶，恢复塑性变形以前的性能。 滑移实质——在切应力的作用下通过位错的运动实现 晶体塑性好差的判据—— 滑移系数目越多，则塑性越好。 滑移系数目相同情况下，滑移晶向越多，则塑性越好。 一个滑移系=一个滑移晶面和该面上的一 个滑移晶向 材料加工性质区分 冷加工——加工温度低于再结晶温度 热加工——加工温度高于再结晶温度 3 二元合金及相变基础知识 3.1 合金的晶体结构 一、基本概念 合金 金属+金属（或非金属）→ 熔融→金属特性的固体。 组元 构成合金最基本、能独立存在的物质。 相 合金中某一类均匀部分——晶格类型相同、物理化学性质相同、与周围有界面分开。 组织 显微镜下观察到的合金中相的分布、晶粒、晶界的真实构造情况。 一般具有特定形成机制。可以是单相，也可以是多相混合物。 二、固溶体 1.定义 固相的晶体结构与组元之一（溶剂）相同，如 Cu-Ni合金（f.c.c.）。 2.分类 置换固溶体、间隙固溶体 三、金属化合物 1.定义 固相的晶体结构不与任何一个组元相同，一般有金属特性。如 Fe3C、Ni3Al。 2.分类 3.金属化合物的性能 一般熔点高、硬度高、较脆，作为合金的强化相。 3.2 二元合金相图 一、相图的基本概念 相图 表达合金的温度、成分和相之间关系的图谱 相图的表示 平面图（二元合金） 相图的建立 3.3 铁碳合金相变基础知识 一、铁碳合金相图 1.相图中的基本相 C→ α - Fe 间隙固溶体 铁素体（F） C→ γ - Fe 间隙固溶体 奥氏体（A） C→ δ - Fe 间隙固溶体 δ铁素体（ δ ） C + 3Fe → Fe3C 金属化合物 Fe3C的晶体结构. 结构 2.相图分析 2.铁碳相图分析 单相区 两相区 重要的点、线 点: S、E、P、C 线: PSK 共析线 GS F ? A转变线 ES 奥氏体的