金属材料学的基本概念
金属材料及热处理基本知识
金属材料及热处理基本知识金属材料及热处理基本知识一、金属材料的力学性能金属材料的力学性能是指金属材料在外力作用下所反映出来的性能。
金属常用的力学性能有：1.弹性金属材料在受到外力作用时发生变形，外力消除后其变形逐渐消失的性质称为弹性。
① 刚性是指材料或构件在外力作用下抵抗弹性变形的能力。
② 刚度：k＝F/y2.塑性金属材料在受到外力作用时，产生显著的变形而不断裂的性能称为塑性。
① 伸长率δ② 断面收缩率ψ3.强度金属材料在外力作用下，抵抗变形和破坏的能力称为强度。
由于各种机器零件或构件因载荷作用形式和作用性质不同，金属材料所表现出的强度大小也不同。
金属材料的强度指标：（1）屈服强度σs在拉伸试验中，载荷不增加而试样仍能继续伸长时的应力称为屈服强度。
（2）抗拉强度σb材料在拉断前所能承受的最大应力称为抗拉强度。
（3）疲劳强度σ-1材料试样在疲劳试验过程中，在承受无数次（或给定次）对称循环应力作用仍不断裂的最大应力称为疲劳强度。
4.硬度金属表面抵抗硬物压入的能力称为硬度。
最常用的硬度指标：（1）布氏硬度HBS(HBW) 布氏硬度是使用一定直径的球体（淬火钢球或硬质合金球），以规定的试验力压入试样表面，经规定保持时间后卸除试验力，然后用测量表面压痕直径来计算硬度。
使用淬火钢球作硬度试验得到的硬度用HBS表示；使用硬质合金球作硬度试验得到的硬度用HBW表示。
（2）洛氏硬度HRC 洛氏硬度C标尺试验采用120°金刚石圆锥体加1471N总试验力测量的硬度值。
5.冲击韧性金属材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力称为冲击韧性，其大小用冲击韧度αK表示。
二、钢的分类、用途与牌号（一）钢的分类1.按是否特意加入合金元素分类：（1）碳素钢不含有特意加入合金元素的钢，称为碳素钢。
（2）合金钢在碳素钢的基础上，为改善钢的性能，在冶炼时有目的地加入一种或数种合金元素的钢，称为合金钢。
2.按含碳量分类（1）低碳钢C ≤ 0.25％；（2）中碳钢 0.25％＜ C ＜ 0.60％；（3）高碳钢C ≥ 0.60％；3.按质量分类（1）普通钢S ≤ 0.050％，P ≤ 0.045％（2）优质钢S ≤ 0.035％，P ≤ 0.035％（3）高级优质钢S ≤ 0.025％，P ≤ 0.025％4.按合金元素总量分类（1）低合金钢合金元素总含量＜ 5％（2）中合金钢合金元素总含量 5％～ 10％（3）高合金钢合金元素总含量＞10％5.按用途分类（1）结构钢主要用于制造各种机械零件和工程构件的钢。
材料科学与工程专业课程总结模板金属材料学
材料科学与工程专业课程总结模板金属材料学金属材料学是材料科学与工程专业中的一门重要课程，它主要涉及金属材料的基本原理、制备方法、性能特点以及应用方向等内容。
通过学习金属材料学这门课程，我对金属材料的认识和理解得到了很大的提升。
在此，我将针对金属材料学这门课程进行总结，以便更好地回顾所学内容并体会其中的重要知识点。
首先，在学习金属材料学的过程中，我了解到金属材料的特点和分类。
金属材料具有良好的导电、导热性能，并且通常具有较高的强度和韧性。
根据金属材料的组织结构和组分特点，金属材料可以分为纯金属、合金和间歇化合物等多种类型。
这些了解为我后续的学习和实践提供了基础。
其次，金属材料学涉及到金属的结构与性能的关系。
金属材料的结构包括晶体结构和晶界结构，晶体结构又可分为面心立方结构、体心立方结构和六方最紧密堆积结构等。
不同的金属结构会对材料的物理、化学和力学性能产生重要影响。
通过学习晶体结构和晶界结构的相关知识，我可以更好地理解金属材料的性能变化规律，为后续的材料设计和优化提供依据。
金属材料学还包括金属材料的热处理技术。
热处理技术可以通过改变金属材料的组织结构来改善材料的性能。
常见的热处理方法包括退火、淬火、时效处理等。
通过掌握不同热处理方法的原理和操作技巧，我可以根据实际需求对金属材料进行合理处理，提高其性能和使用寿命。
此外，金属材料学还涵盖了金属材料的物理性能和力学性能等内容。
物理性能包括密度、热膨胀系数、导电性和导热性等，而力学性能包括强度、韧性、硬度、杨氏模量和塑性等。
这些性能参数对于理解金属材料的本质和应用范围非常关键。
通过学习金属材料的物理性能和力学性能，我可以更好地选择适合特定工程项目的金属材料，并预测其在不同条件下的行为。
在金属材料学的学习过程中，我还了解到金属材料的加工与应用。
金属材料的加工包括锻造、轧制、拉伸、挤压等方法，通过这些方法可以得到不同形状和尺寸的金属制品。
金属材料的应用广泛，包括航空航天、汽车制造、电子产业、建筑工程等众多领域。
金属材料学中的晶体结构
金属材料学中的晶体结构晶体结构是金属材料学中的一个重要概念。
它是指物质中原子或离子排布的方式，可以用于研究材料的性质和特点。
在本文中，我们将探讨金属材料学中的晶体结构，包括其基本概念、分类和应用。
概念晶体结构是物质的有序排列方式。
对于金属材料来说，其原子结构是三维的重复单元。
这些重复单元在空间中排列，形成类似于蜂窝状的结构。
晶体结构决定了材料的物理、化学性质，以及加工方法等。
分类金属材料的晶体结构可以分为两类：晶体和非晶体。
晶体中的原子排列有着极高的有序性和规律性，能够形成清晰的晶面和晶点。
而非晶体则是原子排列无序的物质，无法形成清晰的晶面和晶点。
晶体结构的分类还可根据其原子排列方式分为14类晶体结构。
这些结构包括简单立方体、面心立方体、体心立方体、菱面体、六方最密填充等。
其中，最简单的晶体结构是简单立方体，它由一个原子在每个角落形成，原子配位数为6；而六方最密填充则是最复杂的晶体结构，此结构下，原子配位数为12。
应用晶体结构的研究对于金属材料学研究具有非常重要的意义。
它可以用于研究材料的物性和表面性质，这些性质随着材料的晶体结构的变化而变化。
晶体结构还可以影响材料的形状和行为。
例如，在一些结构中，原子之间的距离和分布可以影响材料的强度和韧性。
材料科学家使用晶体结构来改善和定制材料的机械性质，如强度、硬度、弹性和塑性等。
此外，在晶体结构中，每个元素都有固定的位置和网络连接。
因此，通过插入其他元素或改变原有元素的位置，可以制造出更优异的材料。
这种方法被称为“掺杂”，是制造半导体材料的常见方法之一。
结论总之，晶体结构是金属材料学中的重要概念。
它决定了材料的物理、化学性质和加工方式。
晶体结构的分类及应用也在材料工程领域拥有广泛的应用和重要性。
因此，其深入研究和应用对于推进材料工程技术和发展新材料有着重要作用。
金属行业必学知识点总结
一、金属行业的基本概念1. 金属行业的定义：金属行业是指以金属矿石为原料，通过采矿、冶炼、加工等环节，生产各种金属及其制品的产业。
2. 金属行业的分类：根据金属的不同性质和用途，金属行业可以分为黑色金属行业、有色金属行业和稀有金属行业等不同分类。
3. 金属行业的发展历史：金属行业的发展可以追溯到古代，人类早期就开始使用金属制品。
随着工业革命的到来，金属行业得到了迅猛的发展，成为了现代工业中不可或缺的重要产业。
4. 金属行业的地位和作用：金属是现代工业的基础原料之一，金属行业在现代工业中占据着重要的地位，对经济社会发展起着重要的推动作用。
二、金属材料的种类1. 黑色金属：主要指铁、钢等金属材料，具有优良的机械性能和磨损性能，是制造机械设备和结构材料的主要原料。
2. 有色金属：包括铜、铝、镁、镍、锌等金属材料，具有良好的导电、导热、耐腐蚀等特性，广泛应用于电气、化工、航空航天等领域。
3. 稀有金属：如铌、钽、锆、钨等金属材料，具有稀有、耐高温、耐腐蚀等特性，主要用于航空航天、核工业、新能源等领域。
4. 非金属矿产：如煤、石油、天然气等非金属矿产，虽然不是金属材料，但在金属行业中占据着重要的地位，是金属行业的重要配套原料。
三、金属加工的基本技术1. 冶炼技术：包括炼铁、炼钢等冶炼过程，是将金属矿石经过熔炼、还原、精炼等工艺过程，从中提取出金属的过程。
2. 金属成型技术：包括锻造、轧制、铸造、焊接等金属成型技术，是将金属材料按照要求的形状和尺寸进行成型加工的过程。
3. 金属表面处理技术：包括镀层、涂装、热处理等金属表面处理技术，主要是为了提高金属材料的硬度、耐腐蚀性和表面光洁度。
4. 金属材料分析技术：包括金相分析、化学分析、物理性能测试等金属材料分析技术，是为了保证金属材料的质量和性能达到要求。
1. 绿色环保：金属行业将加强绿色生产，推进清洁生产技术，减少污染排放，推行循环经济，提高资源利用率。
2. 高端化智能化：金属行业将加大技术研发投入，推进工业智能化，生产高端产品，提高产品附加值。
金属和金属材料单元教学设计
金属和金属材料单元教学设计1. 课程简介本单元主要介绍金属和金属材料的基本概念、性质和应用。
通过学习本单元内容，学生将了解金属材料在日常生活和工业生产中的重要性，并能够运用所学知识解决相关问题。
2. 学习目标2.1 掌握金属的属性和特征。
2.2 了解不同金属材料的应用领域。
2.3 能够使用适当的方法测试金属材料的性质。
2.4 学习并理解金属的加工工艺和原理。
2.5 培养学生的实践动手能力和团队合作意识。
3. 教学内容和顺序安排3.1 金属的基本概念和性质- 金属的定义和分类- 金属的物理性质和化学性质3.2 常见金属材料及其应用领域- 铁类材料及其应用- 铝类材料及其应用- 铜类材料及其应用3.3 金属材料的测试和评估- 密度测试方法和原理- 硬度测试方法和原理- 强度测试方法和原理3.4 金属的加工工艺和原理- 热处理工艺- 冷加工工艺- 焊接和铸造工艺4. 教学方法与手段4.1 探究式学习学生通过实验、观察和讨论的方式，主动参与学习，发现金属材料的性质和应用。
4.2 合作学习学生分成小组，共同合作完成实验和项目任务，培养团队合作意识和解决问题的能力。
4.3 多媒体辅助教学利用多媒体资源展示金属和金属材料的相关图像、视频和案例，提高学生的学习兴趣和理解能力。
4.4 实践操作学生通过实验操作、金属材料的测试和加工实践，巩固所学知识，并培养实际操作技能。
5. 教学评估和考核5.1 课堂表现评估包括学生对知识的掌握程度、思维活动和表达能力的评估。
5.2 实验报告评估要求学生进行实验，并提交实验报告，评估学生的实验操作能力和实验数据分析能力。
5.3 团队项目评估学生以小组形式完成相关项目任务，并提交项目报告，评估学生的团队合作能力和解决问题的能力。
5.4 综合考核包括期中考试和期末考试，考察学生对金属和金属材料单元的整体掌握情况。
6. 扩展与拓展6.1 参观工业企业组织学生参观金属加工工厂或相关企业，了解金属材料的实际应用和生产过程。
金属材料说课稿
金属材料说课稿尊敬的各位评委、老师：大家好！今天我说课的内容是《金属材料》。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程、板书设计这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析《金属材料》是人教版九年级化学下册第八单元课题 1 的内容。
本课题分为两部分，第一部分主要介绍了金属的物理性质，第二部分重点探讨了合金的性质和用途。
金属材料在生产、生活中有着广泛的应用，通过对金属材料的学习，学生可以更好地了解身边的物质世界，为后续学习金属的化学性质以及金属的冶炼等知识打下基础。
二、学情分析学生在日常生活中已经接触到了很多金属制品，对金属的一些物理性质有一定的感性认识，但对于金属的性质和用途之间的关系，以及合金的特点等方面还缺乏系统的理解。
此外，九年级的学生已经具备了一定的实验探究能力和分析问题的能力，但在归纳总结和知识迁移方面还需要进一步培养。
三、教学目标基于对教材和学情的分析，我制定了以下教学目标：1、知识与技能目标（1）了解金属的物理性质，知道物质的性质在很大程度上决定了物质的用途。
（2）认识合金的概念，知道常见的合金及其性能。
2、过程与方法目标（1）通过实验探究和观察分析，培养学生的实验操作能力和观察分析能力。
（2）通过讨论交流，培养学生的合作学习能力和语言表达能力。
3、情感态度与价值观目标（1）培养学生的节约意识和资源保护意识。
（2）激发学生学习化学的兴趣，感受化学与生活的密切联系。
四、教学重难点教学重点：金属的物理性质和合金的性质。
教学难点：物质的性质与用途之间的关系。
五、教法与学法教法：为了突出重点、突破难点，我主要采用了实验探究法、讲授法、讨论法等教学方法。
通过实验探究，让学生亲身体验金属的性质；通过讲授，让学生系统地掌握知识；通过讨论，让学生深入思考，培养思维能力。
学法：在教学过程中，引导学生采用自主学习、合作学习、探究学习等学习方法。
让学生积极参与实验探究，主动思考问题，培养学生的自主学习能力和创新精神。
什么是金属材料
什么是金属材料
金属材料是一种由金属元素组成的材料，具有金属特有的物理和化学性质。
金
属材料广泛应用于工业生产和日常生活中，是现代社会不可或缺的重要材料之一。
首先，金属材料具有良好的导电性和导热性。
这是由于金属材料中的自由电子
可以在材料内部自由移动，形成电流和热量的传导。
因此，金属材料常被用于制造电线、电缆、电子元件和散热器等产品。
其次，金属材料具有良好的塑性和韧性。
金属材料可以通过加工工艺，如锻造、拉伸、压延等，改变其形状和尺寸，而不改变其化学成分。
这使得金属材料可以被制成各种复杂的零部件和结构件，广泛应用于机械制造、建筑工程和航空航天等领域。
另外，金属材料还具有良好的耐腐蚀性能。
许多金属材料具有抗氧化、耐酸碱、耐盐雾等特性，能够在恶劣的环境条件下长期使用。
因此，金属材料常被用于制造化工设备、海洋工程和汽车制造等领域。
此外，金属材料还具有一定的磁性和光学性能。
一些金属材料在外加磁场下会
产生磁化现象，可用于制造电磁设备和磁性材料；而另一些金属材料在光照下会产生特定的光学效应，可用于制造光学器件和光学材料。
总的来说，金属材料是一类具有多种优良性能的材料，广泛应用于工业生产和
日常生活中。
随着科学技术的不断发展和进步，金属材料的种类和性能将会不断得到改进和提高，为人类社会的发展和进步提供更加可靠和优质的材料支持。
金属学及热处理基础知识
第一章金属学及热处理基础知识一、金属的基本结构金属材料的化学成分不同，其性能也不同。
但是对于同一种成分的金属材料，通过不同的加工处理工艺，改变材料内部的组织结构，也可以使其性能发生极大的变化，可见，金属的内部结构和组织状态也是决定金属材料性能的重要因素。
金属和合金在固态下通常都是晶体，因此首先要了解其晶体结构。
1、金属的原子结构及原子的结合方式（1）金属原子的结构特点最外层的电子数很少，一般为1～2个，最多不超过4个，这些外层电子与原子核的结合力很弱，很容易脱离原子核的束缚而变成自由电子，此时的原子即变为正离子，而对于过渡族金属元素来说，除具有以上金属原子的特点外，还有一个特点，即在次外层尚未填满电子的情况下，最外层就先填充了电子。
因此，过渡族金属的原子不仅容易丢失最外层电子，而且还容易丢失次外层的1～2个电子，这就出现了过渡族金属化合价可变的现象。
当过渡族金属的原子彼此相互结合时，不仅最外层电子参与结合，而且次外层电子也参与结合。
因此，过渡族金属的原子间结合力特别强，宏观表现为熔点高。
强度高。
由此可见，原子外层参与结合的电子数目，不仅决定着原子间结合键的本质，而且对其化学性能和强度等特性也具有重要影响。
（2）金属键处以集聚状态的金属原子，全部或大部将它们的价电子贡献出来，为其整个原子集体所公有，称之为电子云或电子气。
这些价电子或自由电子，已不再只围绕自己的原子核转动，而是与所有的价电子一起在所有原子核周围按量子力学规律运动着。
贡献出价电子的原子，则变为正离子，沉浸在电子云中，它们依靠运动于其间的公有化的自由电子的静电作用而结合起来，这种结合方式叫做金属键，它没有饱和性和方向性。
（3）结合力与结合能固态金属中两原子之间的相互作用力包括：正离子与周围自由电子间的吸引力，正离子与正离子以及电子与电子间的排斥力。
结合能是吸引能与排斥能的代数和，当形成原子集团比分散孤立的原子更稳定，即势能更低时，在吸引力的作用下把远处的原子移近所做的功是使原子的势能降低，所以吸引能是负值，相反，排斥能作用下把远处的原子移近平衡距离d 0时，其结合能最低，原子最稳定。
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四、关于本课程(1)
1. 本课程的目的是讲授金属材料的物理冶金问 题，使学生
掌握金属及合金中的化学成分、组织结构、 生产过程、环境对金属材料各种性能影响的 基本规律；
掌握常用金属材料的化学成分设计、生产、 热处理和使用中的问题。
四、关于本课程(2)
2.本课程的内容
金属材料的合金化基础理论
Ⅲ A B Al Ga In Ti
Ⅳ A C Si Ge Sn Pd
Ⅴ A N P As Sb Bi
ⅥA O S Se Te Po
Ⅶ A F Cl Br I At
He Ne Ar Kr Xe Rn
第二节 合金元素的分类及铁基二元相图的类型
一 合金元素的分类： 铁族金属——Mn、Co和Ni 难熔金属——熔点高于铁的金属，包括W、Mo、Nb、V、Cr。 轻 金 属——最常用的是Ti、Mg和Al。 稀土金属——La、Ce、Nd等稀土元素。 按照合金元素与碳的亲和力的大小分为：
碳化物形成元素：Ti、Zr、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn。
非碳化物形成元素：Cu、N的类型
合金元素可以改变铁的同素异晶转变温度A3和A4，从而改变 Fe－Me二元相图的类型。合金元素对铁的二元相图的影响，主 要可以区分为扩大和缩小γ相区两类，这两类又可以进一步划 分为两个次类。 1．γ相稳定化元素使A3降低，A4升高，在较宽的温度范围 内，促使奥氏体形成，即扩大了γ相区。根据程度的不同，可 以分为：
二、金属材料的分类
黑色 金属 铸铁
工程构件用钢
金 属 材 料
钢
机器零件用钢 工具钢
结构金属材料 功能金属材料
特殊性能用钢(不锈钢及耐热钢) 轻金属(铝,镁,钛)
有色 金属
贵重金属(金,银)
重金属(铜,锌,铅,镍)
稀有金属(钨钼钒铌钴) 放射金属(镭铀钍)
三、金属材料的发展热点
1．继续重视高性能的新型金属材料 具有高强度、高韧性、耐高、低温、抗腐蚀等性能。 2．非晶（亚稳态）材料日益受到重视 非晶态或亚稳态合金材料、金属纳米材料。 3．特殊条件下应用的金属材料 低温、高压、高温、外场以及辐照条件材料的结构、 组织和性能的研究。 4．材料的设计及选用科学化 按照指定的性能对材料进行结构、成分的科学设计。
2 ．α相稳定化元素，使 A4 温度下降， A3 温度升高，在较 宽的成分范围内，促使铁素体形成，即缩小γ相区。根据程度 的不同，可以分为：
（1）封闭γ相区 许多元素限制γ－ Fe 的 形成，使相图中γ区缩小 到一个很小的面积，形成 γ相圈，如右图所示。从 图中可以看出α相和δ相 连成一片。 Si 、 Al 和强碳 化物形成元素 Ti 、 V 、 Mo 、 W、Cr均属于这类元素。
碳钢、合金钢 铸铁 有色金属及合金
四、关于本课程(3)
3. 学习要求 • 掌握金属材料合金化原理、合金元素对钢相变、 组织、性能影响的一般规律。 • 掌握常用钢、铸铁、高温合金、有色金属等材料 的牌号、成分、热处理规范、组织、力学性能和 用途。 • 能够根据工程构件、机器零件（或工具）的服役 条件，合理选用材料，确定热处理工艺等。 • 能对产品质量作初步分析，提出消除或预防热处 理缺陷的措施。
Chapter 0 绪 论
主要内容
一、金属材料的历史地位 二、金属材料的分类 三、金属材料的发展热点 四、关于本课程
一、金属材料的历史地位
1.材料发展与社会进步有着密切关系,它是衡量人 类社会文明程度的标志之一。 金属材料是现代文明的基础。 石器时代（公元前10万年） →青铜器时代(公元前3000年) →铁器时代（17世纪） 2.目前，人类还处在金属器时期。虽然无机非金 属材料、高分子材料的使用量与日俱增，但在 可预见的时期内，仍不会改变这种状况。
钢中常用的合金元素见如下的元素周期表
Ⅰ A H Li Na K Pb Cs 0
Ⅱ A Be
Mg Ca Sr Ba Ⅲ B Se Y La Ⅳ B Ti Zr Hf Ⅴ B V Nb Ta Ⅵ B Cr Mo W Ⅶ B Mn Tc Re ⅧB Fe Ru Os Co Rh Ir Ni Pd Pt Ⅰ B Cu Ag Au Ⅱ B Zn Cd Hg
（2）缩小γ相区。
由于受到固溶度的 限制，这类合金元素不 能使γ区完全封闭，故 称为缩小γ相区元素。 B是这一类中的典型元 素。
Chapter 1 钢铁中的合金元素
Chapter 1 钢铁中的合金元素
Steelmaking flowlines
Chapter 1 钢铁中的合金元素
Steel Finishing flowlines
第一节
基本概念
合金元素：是指特别添加到钢中为了保证获得所要求的组 织结构、物理、化学和机械性能的化学元素。 合金钢：是指为了提高某些性能而添加入合金元素的钢。 杂 质：由冶炼时原材料以及冶炼方法、工艺操作而带入 的化学元素。 低合金钢：一般指合金元素总含量小于或等于5%的钢。 中合金钢：一般指合金元素总含量在5～10%范围内的钢。 高合金钢：一般指合金元素总含量超过10%的钢。 微合金钢：合金元素(如V,Nb,Ti,Zr,B)含量小于或等于 0.1%，而能显著影响组织和性能的钢。
（1）开启γ相区，如下图所示：α相及δ相分别处于被封闭 的区域内。当合金元素超过某一限量后，可以在室温得到稳 定的γ相。 Ni 和 Mn 可使铁的转变抑制到较低的温度，故由γ 区淬火到室温较易获得亚稳的奥氏体组织。 Ni 和 Mn 是不锈钢 中常用作获得奥氏体的元素。
（2）扩展γ相区，如图所示：虽然γ相区随着合金元素 的加入而被扩大了，但是由于受到合金元素固溶度的影响而 不能完全开启。C和N是这种类型的最重要的元素；Cu、Zn和 Au具有相同的影响。
四、关于本课程(4)
4.成绩考核方式 期末试卷 （70%）+ 平时综合（30%） 5.教材与参考书 • 吴承建、陈国良、强文江编著。《金属材 料学》，北京：冶金工业出版社，2000。 • 王笑天主编。金属材料学，北京：机械工 业出版社，1987。 • 王晓敏主编。工程材料学，北京：机械工 业出版社，1999。