金属学与热处理绪论(崔忠圻版)

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金属材料与热处理绪论课件

金属材料与热处理绪论课件

高性能金属材料的研发与应用
高强度钢
高强度钢具有较高的抗拉强度和屈服点,广泛应用于汽车、建筑 和船舶制造等领域。
轻质金属材料
如钛合金和铝合金,具有密度低、强度高、耐腐蚀等优点,在航空 航天、汽车和体育器材等领域得到广泛应用。
功能金属材料
如形状记忆合金、超导合金和磁性合金,具有特殊的功能性质,在 医疗器械、能源和通讯等领域有广阔的应用前景。
相变和组织转变过程的调控,从而达到改善材料性能的目的。
热处理的方法与分类
• 总结词:热处有其特定的工艺参数和应用范围。
• 详细描述:退火是将金属加热到适当温度后保温一段时间,然后缓慢冷却至室温的一种工艺方法,主要用于消除内应力、 降低硬度、改善切削加工性等。正火是将金属加热到临界点以上适当温度后保持一定时间,然后空冷至室温的一种工艺 方法,主要用于细化晶粒、提高强度和韧性等。淬火是将金属加热到临界点以上适当温度后迅速冷却至室温的一种工艺 方法,主要用于提高硬度和耐磨性等。回火则是将淬火后的金属加热到适当温度后保温一段时间,然后缓慢冷却至室温 的一种工艺方法,主要用于稳定组织、消除内应力、提高韧性等。
03 金属材料的性能与测试
金属材料的力学性能
弹性性能
金属材料在受到外力作用时, 能够迅速恢复其原始状态的能力。
塑性性能
金属材料在受到外力作用时, 能够发生永久变形而不破裂的 能力。
强度性能
金属材料抵抗外力作用而不被 破坏的能力。
硬度性能
金属材料抵抗表面变形或破坏 的能力。
金属材料的物理性能
热导率
金属材料的性质与用途
金属材料的性质
金属材料的性质主要包括物理性质、化学性质和力学性质。
金属材料的用途
金属材料广泛应用于建筑、机械、航空航天、能源、交通、 电子等领域。

金属学与热处理考试复习大纲-机械工程学院

金属学与热处理考试复习大纲-机械工程学院
基本信息
原价:38.00 元 作者:崔忠圻,覃耀春 主编 出版社:机械工业出版社 ISBN:9787111017967 页码:410 版次:2 装帧:平装 开本: 出版时间:2007-5-1 印刷时间:2007-8-1 字 数:651000 商品标识:20010866
内容简介
本书内容包括金属学、热处理原理和工艺以及金属材料三部分,比较全面系统地 介绍了金属与合金的晶体结构、金属与合金的相图和结晶、塑性变形与再结晶、 固态金属中的扩散和相变的基本理论、强化材料的基本工艺方法以及常用的金属 材料。对于不同种类金属材料的合金化问题也分别进行了介绍,并指出了提高材 料强韧性的途径。各章均附有一定量的习题和作业,并提供了进一步阅读的参考 文献。 本书是热加工专业的技术基础课教材,主要对象是高等学校的材料成形及控制工 程、焊接技术与工程、材料加工工程专业的学生,也可供非材料专业(如机械制 造、化工)的学生以及工程技术人员参考。
第一章 金属的晶体结构 1. 1 金属的本质 金属的结构 金属键 结合力 结合能 双原子模型 1. 2 金属的晶体结构 晶体的特点 晶格 晶胞 晶格常数 典型的金属晶体结构 晶体中的间隙 晶向指数和晶面指数 1.3 实际金属的晶体结构 点缺陷 线缺陷 面缺陷
第二章 纯金属的结晶 2.1 金属的结晶现象 热分析法 热分析曲线 过冷现象 过冷度 2. 2 金属结晶的热力学条件 热力学第二定律 结晶的驱动力 2.3 金属结晶的结构条件 液态金属的结构 结构起伏 晶胚 2,4 晶核的形成 均匀形核 非均匀形核 临界晶核 临界晶核半径 形核功 临界过冷度 形核率 2. 5 晶核的长大 固液界面的微观结构 晶体长大机制 固液界面前沿液体中的温度梯度 晶体生长的界面形态 长大速度 晶粒大小的控制 变质处理

金属的晶体结构-课件

金属的晶体结构-课件
的配位数为8。配位数越大, 原子排列紧密程度就越大。
共六十三页
BCC –Page3/5
(3)原子半径 晶胞中相距最近的两个原子之间距离的一半, 或
晶胞中原子密度最大的方向上相邻两原子之间距离的一半称为
原子半径(r原子)。 体心(tǐ xīn)立方晶胞中原子相距最近的方向是体对角线, 所以原 子半径与晶格常数a之间的关系为:
共六十三页
晶面和晶向—Page4/8
❖ 在立方晶系中, 由于(yóuyú)原子的排列具有高度的对称性,
往往存在许多原子排列完全相同但在空间位向不同(即 不平行)的晶面, 这些晶面总称为晶面族, 用大括号表示, 即 {hkl}。 ❖ 在立方晶胞中 、 、 、 同属{111}晶面族。 ❖ 可用下式表示:
❖ 体心(tǐ xīn)立方晶格(胞) Body-Centered Cubic (B.C.C.晶格) ❖ 面心立方晶格(胞) Face-Centered Cubic (F.C.C.晶格) ❖ 密排六方晶格(胞) Hexagonal Close-Packed (H.C.P.晶格)
提示:
✓由于原子排列紧密程度不一样,当金属从面心立方晶格向体心立方晶 格转变时, 体积会发生变化。
原子密度最大的晶向<111>
共六十三页
5. 密排面和密排方向—Page2/4
❖ 面心立方晶格(jīnɡ ɡé): 密排面{111}, 密排方向<110>。
共六十三页
面心立方(lìfāng)晶格的{111}面
5. 密排面和密排方向(fāngxiàng)—Page3/4
➢ 晶体缺陷 (点、线、面、体缺陷) ➢ 合金的相结构 (固溶体、化合物)
❖ 学习目标:
➢ 重点掌握金属材料的晶体结构、晶体缺陷和合金的相结构结构。

《金属学与热处理》考试大纲

《金属学与热处理》考试大纲

《金属学与热处理》考试大纲一、考试题型1、名词解释2、简答题3、论述题4、综合分析题二、考试参考用书《金属学与热处理》,崔忠圻、刘北兴编,哈尔滨工业大学出版社,2004年修订版三、考试内容第一部分金属学原理第一章金属及合金的晶体结构了解:了解位错的运动以及面缺陷;位错的弹性性质以及实际晶体结构中的位错。

掌握:掌握晶体学基础、金属的晶体结构以及合金相结构;晶体缺陷,包括点缺陷、线缺陷、位错的基本概念;第二章金属的结晶了解:结晶的基本规律;掌握:形核、长大以及晶粒大小的控制。

第三章固态金属中的扩散了解:扩散的宏观规律以及扩散的微观机制;掌握:影响扩散的因素。

第四章二元相图和合金的结晶了解:铁碳合金中碳的存在形式,二元相图的基本类型—匀晶相图、共晶相图、包晶相图;掌握:Fe-Fe3C相图及铁碳合金。

第五章三元合金相图了解:成分表示方法,三元匀晶相图、固态有限互溶、固态互不溶解的三元共晶相图和包共晶三元相图;第六章金属及合金的塑性变形了解:应力-应变曲线,多晶体及合金的塑性变形;掌握:单晶体的塑性变形规律,塑性变形对金属组织和性能的影响。

第七章回复与再结晶了解:金属的热加工。

掌握:回复、再结晶以及晶粒长大的基本概念和基本理论。

第二部分热处理原理及工艺第一章钢中奥氏体的形成了解:连续加热时奥氏体的形成规律。

掌握:奥氏体的组织结构和性能、奥氏体的形成机制以及奥氏体晶粒度概念、长大机制、影响因素和控制途径;第二章过冷奥氏体冷却转变图了解:过冷奥氏体连续冷却转变图(CCT图)的建立、分析。

掌握:过冷奥氏体等温冷却转变图(TTT图)的建立、分析以及影响因素。

第三章珠光体转变了解:亚(过)共析钢珠光体的形成;发生先共析转变的条件及先共析相的形态;钢中魏氏组织的形成;掌握:珠光体的组织形态、结构与性能以及珠光体的形成机制;影响珠光体转变动力学因素和珠光体的机械性能;第四章马氏体相变了解:影响马氏转变的动力学因素;马氏体转变的热力学条件;掌握:马氏体晶体结构以及转变的主要特征,影响马氏体(板条马氏体和片状马氏体)的形态、内部亚结构的因素;Ms点的定义及其影响因素;马氏体的机械性能;奥氏体稳定化。

金属学 与热处理ppt课件

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绪论
四、学习方法 前后联系,理论与实践、实验联系。 五、主要参考书 《金属学与热处理》崔忠圻主编(第1版) 六、金属材料及研究手段发展史简介
第一章 金属与合金的晶体结 构
【重点】1.金属晶体学的基本概念 2.金属中常见的三种晶体结构及特征参数 3.晶向及晶面指数的确定 4.合金相的结构及性能特征 5.晶体缺陷及其对金属材料性能的容】知识点1 金属原子间的结合 知识点2 金属的晶体结构 知识点3 合金相结构 知识点4 实际金属的晶体结构
第二节 金属的晶体结构
• 2、晶面及晶面指数(hkl)的确 定 • 晶面对面:在晶体中,由一系 列原子所组成的平面。
• 晶面指数的确定步骤:
• 1)设空间坐标(坐标原点设在 所求晶面外); • 2)求截距; • 3)求截距的倒数; • 4)将截距的倒数化为最小整数 ; • 5)将最小整数列入圆括号中。
110 [ 110 ] [ 101 ] [ 011 ] [ 1 10 ] [ 1 01 ] [ 0 1 1 ] [ 1 1 0 ] [ 10 1 ] [ 01 1 ] [ 1 1 0 ] [ 1 0 1 ] [ 0 1 1 ]
111 [ 111 ] [ 1 11 ] [ 1 1 1 ] [ 11 1 ] [ 1 1 1 ] [ 1 1 1 ] [ 1 1 1 ] [ 1 1 1 ]

第二节 金属的晶体结构
• 三、三种典型的金属晶体结构 • 1、面心立方结构 • 例:γ -Fe Al Cu等
• 2、体心立方结构 • 例:α -Fe W Cr等
• 3、密排六方结构 • 例: Zn Mg Be等
4.晶体结构特征参数
2 a 4
3 a 4

金属学与热处理-绪论32页PPT

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61、奢侈是舒适的,否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学,如日出之阳;壮而好学 ,如日 中之光 ;志而 好学, 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也,匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里,与其说好 的教师 是幸福 ,不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战,就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
金属学与热处理-绪论
6、法律的基础Leabharlann 两个,而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力,那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序,有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起,可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的,因为好人用不着它们,而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
谢谢!

金属学 与热处理

金属学 与热处理

第一节 金属结晶的现象
• 结晶:金属由原子排列不规则的液态转变为原子排列规则的固态 晶体的过程。 • 一、结晶过程的宏观现象 • (一)过冷现象 • 1.热分析装置与冷却曲线
第一节 金属结晶的现象
• 2.过冷现象与过冷度 • 3.影响过冷度的因素:金属的本性和纯度、冷却速度。 • 金属的本性和纯度一定时,冷却速度越快,过冷度越大,金属的 实际结晶温度越低。 1摩尔物质从一个相转变为另一个相,伴随着放出或吸收的热 量称为相变潜热。 金属结晶的过程是形核(即晶核的不断形成)与长大(即晶 核的不断长大)的过程。
第二节 金属的晶体结构
• 2、晶面及晶面指数(hkl)的确 定 • 晶面对面:在晶体中,由一系 列原子所组成的平面。
• 晶面指数的确定步骤:
• 1)设空间坐标(坐标原点设在 所求晶面外); • 2)求截距; • 3)求截距的倒数; • 4)将截距的倒数化为最小整数; • 5)将最小整数列入圆括号中。
绪论
四、学习方法 前后联系,理论与实践、实验联系。 五、主要参考书 《金属学与热处理》崔忠圻主编(第1版) 六、金属材料及研究手段发展史简介
第一章 金属与合金的晶体结 构
【重点】1.金属晶体学的基本概念 2.金属中常见的三种晶体结构及特征参数 3.晶向及晶面指数的确定 4.合金相的结构及性能特征 5.晶体缺陷及其对金属材料性能的影响 【难点】1.结合力与结合能 2.晶体中的间隙 【授课方式】讲授 【教学内容】知识点1 金属原子间的结合 知识点2 金属的晶体结构 知识点3 合金相结构 知识点4 实际金属的晶体结构
2s22p6 3s23p63d6 4s2 2s22p6 3s23p1 2s22p6 3s23p63d10 4s1
• 一、金属原子的结构特点

金属学与热处理共43页PPT资料

金属学与热处理共43页PPT资料

教学内容 ---- 实验教学
实验一:金属的力学性能实验 实验二:铁碳合金平衡组织观察 实验三:钢的退火与正火 实验四:钢的淬火与回火
五、教材、学时安排与考核办法
教 材 : 金属学与热处理 丁建生 主 编 机械工业出版社
参考书:金属学与热处理原理 崔忠圻 主编 机械工业出版社
理论授课学时: 48学时 实验学时: 8学时 练习学时:8学时 考核办法:期末考试(开卷)70%+实验10%+平时
碳钎维合成奔驰公2019款 国产机战机改用复合材料
在材料的生产和使用方面我们
的祖先有过辉煌的成就。商周时 代青铜冶炼已达到相当大的规模, 能够铸造出875kg的司母戊鼎, 是商王朝晚期王室的青铜祭器。 它是世界青铜文化中最大的一件 青铜器。
到春秋战国时期已达到技术顶峰。著名的越王剑其 制造水平令今人惊讶! 到汉朝又发明了炒钢法,这是一 种古老的炼钢法。直到世界工业革命之前,我国的材料 生产和应用一直处于世界领先地位。
按物质结构分有:金属材料,无机非金属材料,有 机高分子材料,复合材料等;
按用途分有结构材料,功能材料等。
本教材主要涉及的是机械工程材料,并按物质结构 及用途进行简明阐述。在机械工程材料中金属材料目 前仍是最主要的材料。尤其是钢铁材料在机械工程中 仍占首要地位。本书重点阐述的内容仍放在钢铁材料 方面。
(考勤+作业+问答)20%
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课题二 材料的拉伸性能
1.1 前言 1、拉伸性能:
通过拉伸试验可测材料的弹性、强度、延性、应变 硬化和韧度等重要的力学性能指标,它是材料的基本力 学性能。
2、拉伸性能的作用、用途:
a.在工程应用中,拉伸性能是结构静强度设计的主要 依据之一。
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(1) 弹性变形: 特点:
应力撤消后, 变形消失; 应力与应变成正比关系; 总变形量很小:<1% 主要性能指标: 弹性极限σe :保持弹性 变形的最大应力,MPa 弹性模量E: σ=E·ε
(2 ) 塑性变形: 应力撤消后, 变形仅部分 消失,存在残余、永久性的变形。
特点:
(1)变形具永久性、不可逆 性
试用金属键模型解释: →→金属特性
非金属中:离子键、共价键等
结合键强, 具饱和性 结合键极强、方向性
——较高硬度
——很高硬度、无塑性
2 本课程的主要任务: 研究金属与合金的化学成分、加工工艺、
组织结构和性能四要素及四要素之间的关系 与变化规律。
┗ 此亦为材料科学的研究内容 —— 实际中我们最关心的是性能
(2)应力与应变非正比关系;
(3)变形量较大
残余 变形量
弹性 变形量
——可以塑性加工的原因
塑性变形中的重要指标: 承受的应力大小:
σb
屈服强度(σs): 抵抗微
σs
量塑性变形的应力
抗拉值强度(σb):
抵抗最大均匀塑性变
形的应力值
断裂前塑性变形量的大小: 断后伸长率(δ)、断面收缩率(ψ )
三、力学性能及指标
2 工艺性能:
──材料制备、加工过程中所表现的~
铸造性能(流动性、收缩、偏析等); 压力加工性能、冷加工性能、锻造性能等; 切削加工性; 焊接性; 热处理性能; 等等
二、力学性能: 工程材料在外力作用下所反应出来的性能 ——又称机械性能
主要包括:强度、塑性、硬度、韧性等 结构材料最重要、最基本的性能
1 原子种类; 2 内部原子排列的方式; 3 合金元素的存在方式; 4 内部不同尺度的各种结构缺陷
3 目的 利用上述四要素关系和规律:
(1)进行科学研究; (2)指导生产实践; (3)研制新合金材料。
二、本课程内容 1 金属材料科学研究内容:
成分、组织结构、工艺、性能 ┗ 其课程体系:
金属学、金属热处理、金属材料学、 金属性能、材料分析技术与方法等 2 本课程主要内容: 金属学: 第一 ~ 第八章 金属热处理:第九 ~ 第十章 金属材料学:第十一章 ~ 第十一章
§2 金属材料力学性能 一、金属材料性能的种类
金属材料加工过程:
焊接
热轧→ 板棒型管
机加工

铸锭
冷轧冷

冶炼→铸造
热锻→ 锻件



铸件
机加工: 深冲

工艺性能
车、铣、刨、 磨
使用性能
故材料性能包含使用性能与工艺性能两方面: 1 使用性能 :在使用条件下所表现的性能
力学性能(强度、硬度、塑性、韧性等); 物理性能(光、电、磁等); 化学性能 (抗氧化性、抗腐蚀性等); 其它性能(耐磨性、热硬性、消振性等);
不断。
又如: 石墨和金刚石均由碳原子构成, 但性能迥异。 原因:碳原子的空间排列方式不同 即内部组织结构不同
***材料科学研究的四要素及相互关系线:
化学成分 Composition
性能
组织结构
Performance Construction
内因
外因
提高材料性能的主要途径:
加工工艺 Process
一方面改变材料的化学成分,另一方面
性能取决于什么因素呢?
① 化学成分不同,性能不同
举例:
纯铝 铝合金
纯铜
σb(MPa) 40
400~600 60
铜合金 纯铁
600~700 200
40钢(退火态) 500 40钢(调质态) 800
② 化学成分相同,处理方式不同,性能不同
0.8℅C 的钢锯条→800℃,冷却方式不同 一根出炉后水冷,性硬而脆,一弯就断; 另一根随炉缓慢冷却,性软,弯曲90 ℃
* 高的导电性和导热性; * 金属光泽; * 良好的延展性(塑性); * 不透明
* * *电阻随温度升高而升高 ——金即属:与具非有金正的属电的阻本温质度差系别数。
ρt=ρ0 (1+αΔT)
ρ 非金属
——某些纯金属在绝 对零度附近的超导电
金属 性
T
(2) 金属与合金的定义
金属定义:具有正的电阻温度系数的物质。 合金定义:一种金属元素与另一种或几种其 它元素,经熔炼或其它方法结合而成的具有 金属特性的物质。
三 要求:
(1)掌握金属材料的基本概念、基本理论与基本实验 方法;
(2)掌握金属材料的成分、组织结构、工艺、性能间 关系的一般规律;
(3)了解金属材料常用的分析方法,主要是金相分析 方法。
四 参考文献: (1)材料科学基础, 西安交通大学, 石德珂 (2)工程材料, 朱张校,清华大学出版社, 2000 (3)工程材料, 丁厚福,武汉理工大学出版社, 2001
改进材料的生产工艺,进而改变材料内部的
组织结构与性能。
什么是组织结构?
材料不同层次的结构
(1)原子结构: 取决于原子种类
(2)晶体结构:
原子在空间的排列方 式
(3)组织结构(显微组织): 在不同放大倍数放大镜、显微镜下观察
到的金属的内部形貌
金属多晶体结构 显微组织 合金相形貌
材料的组织结构取决于:
(一)强度Байду номын сангаас
材料抵抗变形或断裂的能力称为~。
1 弹性极限(σe ) :规定弹性极限σr0.01
2 屈服强度:材料开始发生明显塑性变形时的
应力值 (σs ), Mpa 。
(1) 实质是抵抗微量塑性变形的抗力。
强度与塑性的测定——借助应力应变曲线
1 应力应变曲线 ——拉伸实验测定
应力: σ = P/A0 (MPa)
应变: ε = ΔL/L1 =(L1-L0)/L0
σ
应 力



性 变 形
性 变 形

应变ε
低碳钢的应力应变曲线
变形三阶段: (1) 弹性变形、 (2) 塑性变形、 (3) 断裂
低碳钢应力应 变曲线
《金属学与热处理A 》 《 Metallography and heat-treatment 》
多媒体教学课件
•课 时: 48 •教 材:《金属学与热处理》,崔忠圻
绪论
§1 课程研究的对象、目的及要求 一 研究对象、任务和目的 1 研究的对象
——金属和合金。 什么是金属?什么是合金? (1)金属的性质
(3) 金属中原子的结合方式
在金属晶体中,金属原子失去价电子后 成为正离子, 所有价电子成为自由电子并为 整个原子集团所公有, 所有自由电子围绕所 有原子核运动,形成电子云,金属正离子沉 电浸子在云中,并依靠与自由电 子之间的静电作用而使金属 原子结合起来形成金属晶体。 这种原子结合方式称为金属 键。
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