金属材料与塑料材质概述
第一章金属材料
SPCC 一般用钢板，表面需电镀或涂装处理
SECC 镀锌钢板，表面已做烙酸盐处理及防指纹处理
SUS 301 弹性不锈钢
SUS304 不锈钢
镀锌钢板表面的化学组成------基材（钢铁），镀锌层或镀镍锌合金层，烙酸盐层和有机化学薄膜层.
有机化学薄膜层能表面抗指纹和白锈，抗腐蚀及有较佳的烤漆性.
SECC的镀锌方法
热浸镀锌法:
连续镀锌法（成卷的钢板连续浸在溶解有锌的镀槽中
板片镀锌法(剪切好的钢板浸在镀槽中，镀好后会有锌花. 电镀法: 电化学电镀，镀槽中有硫酸锌溶液，以锌为阳极，原材质钢板为阴极.
1-2产品种类介绍
1.品名介绍
材料规格后处理镀层厚度
S A B C＊D＊E
S for Steel
A:
EG （Electro Galvanized Steel）电气镀锌钢板---电镀锌一般通称JIS
镀纯锌EG SECC （1）
铅和镍合金合金EG SECC （2）GI (Galvanized Steel) 溶融镀锌钢板------热浸镀锌
非合金化GI，LG SGCC （3）
铅和镍合金GA，ALLOY SGCC （4）
裸露处耐蚀性2>3>4>1
熔接性2>4>1>3
涂漆性4>2>1>3
加工性1>2>3>4
B: 所使用的底材
C (Cold rolled) : 冷轧
H (Hot rolled): 热轧
C: 底材的种类
C: 一般用
D: 抽模用
E: 深抽用
H: 一般硬质用
D: 后处理
M: 无处理
C: 普通烙酸处理---耐蚀性良好，颜色白色化
D: 厚烙酸处理---耐蚀性更好，颜色黄色化
P: 磷酸处理---涂装性良好
U: 有机耐指纹树脂处理(普通烙酸处理)--- ---耐蚀性良好，颜色白色化，耐指纹性很好
A: 有机耐指纹树脂处理(厚烙酸处理)---颜色黄色化，耐蚀性更好
FX: 无机耐指纹树脂处理---导电性
FS: 润滑性树脂处理---免用冲床油
E: 镀层厚
1-4物理特性
膜厚---含镀锌层，烙酸盐层及有机化学薄膜层，最小之膜厚需0.00356mm以上. 测试方法有磁性测试(ASTM B499), 电量分析(ASTM B504), 显微镜观察（ASTM B487）
表面抗电阻---一般应该小于0.1欧姆/平方公分.
1-5
盐雾试验----试片尺寸100mmX150mmX1.2mm, 试片需冲整捆或整叠铁材中取下，必须在镀烙酸盐后24小时，但不可超过72小时才可以用于测试，使用5%的盐水，用含盐的水汽充满箱子，试片垂直倒挂在箱子中48小时。
测试后试片的镀锌层不可全部流失，也不能看到底材或底材生锈，但是离切断层面6mm范围有生锈情况可以忽略。
1-7 镀锌钢板的一般问题点.
1.白锈---因结露或被水沾湿致迅速发生氢氧化锌为主要成分的白色粉末状的锈.
(会导致产品质量劣化)
2.红锈---因结露或被水沾湿致迅速发生氢氧化铁为主要成分的红茶色粉末状的
锈.
3.烙酸不均匀---黄茶色的小岛形状或线形状的花纹。但耐蚀性没有问题。
4.替代腐蚀保护---在锌面割伤而；露出钢板基体表面的情况下，我们也不必担
心镀锌钢板切边生锈问题.
1-10 镀锌钢板之烤漆处理
1.前处理
由于锌是一种高活性金属，在烤漆前需要适当的化学转化处理如磷酸盐处理。磷酸盐处理剂有两种，一种是处理铁的，一种是处理锌的。
2.脱脂
采用弱碱，有机溶剂及中性乳液或洗涤剂，避免用酸或强碱脱脂剂。
可用水膜试验（Water lreakage test）来确认，观察试验后的水是否受到污染，以及试品表面的水膜是否均匀.
3.烤漆
电镀锌钢片对漆的选择性比冷轧钢片为严。
使用水性底漆（Water promer）可以确保有较强的油漆附着性.
第二章塑料材质
热硬化性塑料---在原料状态下是没有什么用，在某一温度下加热，经硬化作用，聚合作用或硫化作用后，热硬化塑料就会保持稳定而不能回到原料状态.
硫化作用后，热硬化塑料是所有塑料中最坚硬的。
热塑性塑料---象金属一样形成熔融凝固的循环。常用有聚乙烯（PE），聚苯乙
烯（PS），聚氯乙烯（PVDC）
ABS: 成分聚合物
1.丙烯晴----耐油，耐热，耐化学和耐候性。
2.苯乙烯---光泽，硬固，优良电气特性和流动性
3.丁二烯---韧性
螺杆对原料有输送，压缩，熔融及计量等四种功能。
螺杆在旋转时使之慢慢后退的阻力为背压。背压太低，产品易产生内部气泡，表面银线，背压太高，原料会过热，料斗下料处会结块，螺杆不能后退，成型周期延长及喷嘴溢料等.
压力的变动在一两模内就可知道结果，而温度的变动则需约10分钟的结果才算稳定.
2-3 电镀
塑料电镀时，须先进行无电解电镀，塑料表面形成薄金属皮膜，形成导电物质后再进行电解电镀。
印刷
1.网版印刷：适用于一般平面印刷
2.移印：适用不规则，曲面的印刷文字
3.曲面印刷：被印物体旋转而将文字与油墨印上
常用工程塑料
NORYL---PPO和HIPS合成, 在240~300℃成型加工，须用70~90℃高模温。ABS---在170~220下成型加工，模温40~60℃即可.
2-5 ABS系列成品设计及模具加工
最佳的补强厚度t=70%成品工称肉厚（T）
角隅圆角的外圆R=3/2*T, 内圆R=T/2 , T是成品工称肉厚.
喷嘴信道最小口径为6.35mm, 长度宜尽量短，可变电阻器控制精度稍嫌不足，所以在喷嘴外壁应装设电偶作温度控制。
流道形状以圆形最佳，流动长度与流道口径关系
流动长度(mm) 流道直径（mm）
2509.5
75~250 7.9
75 6.0
对防火级ABS材料应使用直溢口为最佳设计(流道直径最小7mm)
边溢口及潜伏式溢口，建议其长度为0.762mm.
透气得设置是绝对必须的，每隔25~50mm开设一条透气沟，深度宜为
0.05~0.064mm, 以获得良好得透气效果及防止产生毛头.
冷却管口径应为11.1~14.3mm, 每隔三个冷却管口径设一冷却管，距离模腔表面必须有1.5个冷却管口径尺寸.
一般模仁材料以采用P20或H13材质居多.
防火级材料尽量不要使用热浇道系统，因为内加热式的热浇道在电热管及树脂间会产生很大的剪切热，加热树脂温度过高将会造成严重的模垢，若要用就只能用外加热式，热嘴温度和树脂温度相近即可（约200℃）. 在任何时候热浇道须使用内部加热器或热探针.
为减少模垢的产生，螺杆压缩比宜取2:1~2.5:1, 而L/D是20:1（理想值是24:1）, 可使用没有计量段的螺杆，使加热棒与熔融树脂温度差在5.5℃附近. 螺杆速度宜在40~55RPM.
模具保护剂可以中和防火级塑料及PVC树脂在成型过程所释放出的腐蚀气体，防止模垢的积成及腐蚀模具，有优良的脱模性，无须使用其它的脱模剂。
模垢去除剂主要用来清洗模垢。在有栅格的区域切勿过度喷洒以方破坏树脂导致无法脱模。
射出时理想的状况是成品重量约为射出单元一次为总排料量的80％，最少比例也应在50％以上.
熔融树脂温度在221~232℃时可得最佳物性，但不可超过243℃, 以避免分解。停机的排换料时须用模垢去除剂防止模具表面被腐蚀，然后在模具上喷一层良好的中性喷剂。
第三章禁用之塑料材质
1.产品和制程上应该避免使用的东西
石棉，多氯联苯，多溴联苯，多氯二苯，氯乙烯单体，苯
2.制程及产品上需要管制的材质
铍及其化合物---含小于2%的铍的合金是可以被接受的
镉及其化合物---当防生锈的扣件如果镀锌或其它加工都不适合的话，镀镉是可以被接受的. 取代品是镀锌，无电解镍，镀锡，或用不锈钢产品.
铅及其化合物---铅使用在焊接剂的场合是可以接受的。假如镀锡在PCB或者表面黏着镀锡则需要格外的管制。为了减少铅蒸气的产生，焊锡设备应处以不超过800℉温度为极限.
镍及其化合物---在非持续接触的情况下使用应属可接受。所有镀镍的应用应尽量避免使用在经常接触的零件表面，镀铬是常用取代镀镍的例如在按键或
其它经常接触的零件。
水银及其化合物---如果使用在水银开关，水银电池及水银接点是可以接受的。但应尽量避免，可以用机构或电子开关，非水银电池也很普遍。
铬及其化合物---铬分解产生的酸有剧毒，主要的危险是制造过程中暴露在铬化合物的环境中，如果零件在做铬酸盐表面处理时，有环境，卫生，安全单位严格管制，则应可接受.
锡的有机化合物---纯锡，含锡的焊剂以及锡合金是可以被使用的，在制程中是不可以含有有机锡产生。
硒及其化合物---硒如果使用在复制的仪器（如激光打印机）的磁鼓作为镀层之用是可以接受的。所有使用过含有硒的仪器和设备，须由有执照的回收公司回收.
金它及其化合物---都含有剧毒
砷及其化合物---可使用在半导体的制造
四甲基氯化物---在产品上必须标注此溶剂对人体的健康有潜在的危险。替代品是氟氯碳化物溶剂
氯化物溶剂---大部分氯化物溶剂都有强烈的毒性，氯化物溶剂应该尽量避免使用，除非是在制造或整修时之清洗或去脂的时候，而且找不到其它合适的替代品。替代品为水溶性的清洁剂或专用的溶剂。
甲醛------甲醛必须与盐酸溶液隔离，否则这两种化合物的气体会形成二氯
甲基醚（致癌物质）. 当甲醛含有泡沫是表示尚未有反映是可以接受的，当树脂含有甲醛时要避免过高的温度和保持适当的通风.
乙二醇醚和醋酸盐---导致畸形，如用做抗光剂需有环境，卫生，安全单位严格管制。
四氟化碳---破坏臭氧层的主要原因，但四氟化碳聚脂是不受管制而且是可接受的材质。
3-4 信息产品绿色环保
塑料外壳
外壳应该含有极少量的小零件，小零件应该使用同样的塑料材质几颜色
塑料材质必须不可以含PVC或PVCD成份，在零件尚必须打上该材质的编号和记号
如塑料材质因为要更稳定或配色或防火而需使用添加物，则禁止
1.含有镉，铬, 汞，砷，铍，锑以有机的组成，每个小零件最多只能含有
50mg/kg的PBB或PBBO.
2.含有铅，氯，溴化物的组成
金属外壳结构
以使用SPCC及SECC为主要，铝合金则尽量减少使用，如果非使用铝为金属配件者，须与金属外壳容易拆卸为原则。
金属制外壳在制程上不可含有镉，铅，铬, 汞
金属及塑料的组合件
如果可能的话，塑料件及金属件应该分开组装，金属件及铜合金应该避免黏合使用。
电子组件
1.PVC材质只使用在Cable的产品上面
2.非含有PCBV的电容器
3.不含水银的开关
4.零件间如果是非黏着性密接，废弃时候须拆卸及分类
5.不含铍成份的零件
包装
只有纸张，玻璃纸，纸板，聚乙烯和聚丙是被允许的。塑料和纸板的组合是不好的一种包装方式。包装材质应该打上能够回收的标志，黏贴胶布应该只能含有聚合丙烯及黏贴层。该种胶布尽量少用因为无法回收。
印刷材料
为传递信息或促销用的印刷标签应该印刷在能回收使用的纸上，以及用氯漂白的纸上。纸的加工方式必须载明在纸上。含有塑料成份的纸或纸板应拒绝使
用.
第四章产品机构设计(PC)
PC在运作时需要适量的散热孔，safety要求其孔不能太大，造成不必要的危险。UL，CSA要求圆孔内径不可大于2mm. 若为SLOT 则宽不可大于1.5mm, 长不可大于20mm .
上盖和下盖为了EMI问题，紧密接触的时候会组合困难，若无干涉，则EMI 过不了，故可每隔一段距离加一弹片来做上盖及下盖之间的接地.
脱模角度
(1)在不妨碍外观及形状情形下，范围越大越佳
(2)适当的脱模角度约为1/10 到1/30 （1°~2°）
(3)实用之最小值为1/120 (约0.5°)
(4)表面有咬花处理，以咬花的粗细决定脱模斜度，一般为咬花深
度0.001 INCH(0.025mm)时, 脱模斜度至少为1°以上.
肉厚
以各处均一为原则。并须考虑构造强度及能均匀分散冲击作用力，尽量避免棱锐部薄肉部的产生，以防填充不足.
实际产品设计中经常须做肉厚变化及形状，阶梯形厚度变化容易在外观面形成变形，这点可以加R角或斜角改善。当有不一致的肉厚时，应如下表所
示，逐步减低为佳
一般实用的肉厚范围单位: mm
5.内圆角及外圆角
建议R最小为0.5mm , 最佳圆角设计为R/T=0.6 , 超过这点后，R即使再增加，也只能小部分减少应力集中现象.
内圆角R=0.5T , 外圆角R=1.5T
6.肋
肋或凸缘可用来增加成型品强度而不增加肉厚。这些设计不仅提高了强度，也在冷却时避免了扭曲。为避免缩水，肋的高度为0.5 T , 底部圆角为R=0.125T, 拔模斜度为0.5°~1.5°, 肋的方向最好和GATE同向. 肋间的距离尽可能在壁厚两倍以上.
7.Boss
Boss为穴之补强及组合时的嵌入或为支撑其它东西之用
Boss的高度限制在其直径的两倍以内，因为过高由于空气集中，容易引起
气孔及填充不足. 如必须要有较高的Boss则应在侧面设置加强肋，使材料流动容易。为避免根部外观面有缩水，可在Boss周围偷料，但不可切削太深，否则外观面会有痕影产生。
8.熔合线
尽量不要在外观面出现, 可利用浇口大小，形状，数目或于浇口附近挡料来决定熔合线的位置。由于是材料最后会合的地方，故其强度较弱，应避开成品承受负载的地方.
欲加装LED或其它配合物的孔或开口时，开口四周应有倒角或圆角以利装配.
若有前后壳或上下盖配合的地方，尽量做后壳（下盖）是嵌入前壳（上盖），以防止使用者可看到间隙.
设计按钮时，避免直接套在电源开关上，应采用浮动设计或间接传动设计，避免因尺寸误差或开关的传动杆偏摆造成的卡键现象。
指示灯不要外露，避免ESD的破坏, 建议采取灯面板或灯罩(Lens)隔离。
Lens的截面应比灯的截面小，并将其表面雾状处理，以使灯光线均匀透出.
第七章防电磁波干扰设计
1.EMI (Electro Magnetic Interference) 即电磁干扰。传播方式有辐射和传导.
2.重要的规章：
美国的FCC（Federal Communication Commision）
西德的VDE (Verband Deutscher Electrotechniker)
IEC(国际电子技术委员会)的CISPR（Comite International Spe Ciai Des Perturbationss Dadioelectriques）
3.管制程度
商业用的产品要符合Class A.
一般家庭用要符合Class B
4.防止电磁干扰的对策
零件选择适当电子零件可减少2~3dB
电路Layout 电路板Pattern设计改变
噪声FILTER 电源的噪声可采取1 OW PASS FILTER
接地高频回路采取多点接地之原则
CABLE 采用屏蔽之CABLE
Connector 采用屏蔽之Connector
外壳金属壳，塑料壳表面导电材料处理：无电解电镀，ZINC
SPRAY，铝蒸镀，导电漆喷涂，以及用金属箔贴附或直接以导电性塑料料成型.
5.导电性须考虑因素
温度，湿度，老化及Impact试验，黏着试验须合乎UL746C的规定，结果在程度4以上（剥离在5%以内）
6.表面电阻的定义
比电阻R r=△V/I * S/ l
电阻R s=R r/t (Ω)
7屏蔽效应
电场之屏蔽效应S dB=20 log E1/E2
磁场之屏蔽效应S dB=20 log H1/H2
其中E1, H1是入射波长强度，E2，H2是穿透波长强度
屏蔽效应(Shielding Effectiveness)
SE=R+A+B
R: 反射衰减：R=168+10log(c/p * 1/f)
A: 吸收衰减: A=1.38 * t√f*c*p
B: 多次反射衰减: 通常可忽略
其中, c是相对导电系数，f是频率, p是相对导磁系数，t是遮蔽之厚度.
7.防电磁干扰设计
屏蔽层如有孔洞等之开口会使屏蔽电流收到影响，为了使电流顺畅，可把长孔改成多个小圆孔.
含排列孔的屏蔽有以下几个因素影响
孔的最大直径d , 孔数n, 孔间距c, 屏蔽厚度t, 噪声源和孔之距离r, 电磁波频率f, 其中d, n, f 越小越好，c, t, r 越大越好.
外壳间接缝对屏蔽效应的关系
1.必须保持导电性接触，故不可喷不导电漆。
2.接缝重叠宽度要比缝大5倍。
3.导电接触点间距要小于λ/20～1.5cm
电磁场产生的辐射是由电场和磁场所组成，但磁场对健康的影响相当大
电场辐射可以阻隔，但磁场辐射会穿透大部份物质，包括水泥和钢筋.
一般的家电产品的磁场强度平均在5 milli Gauss以下( 1mG=100nT)
8.防电磁波材质
不同的材质及材料厚度对于频率的吸收有不同的效果。同一厚度的铁的吸收损失比铜的吸收损失大.
9 如何抑制电磁波干扰
首先要明确了解需要什么规格，各个规格所限制的频带及其级别不同，其对策也不尽相同.
抑制EMI的发生，首先必须抑制其发生源，然后再极力防止其感应到成为其传播，辐射天线的I/O, 电源电缆上，并避免信号电缆和数据通过框体的缝隙附近，这样就可以减少电路的直接辐射和从电缆，框体缝隙的二次辐射。
来自数字设备的辐射有差动方式和共态方式
1.差动方式辐射---是由于电路导体形成的回路中流动的高频电流产生的，这个
回路起了辐射磁场的小天线作用。该信号电流回路在电路动作中是必要的，但为抑制辐射，必须在设计过程中限制其大小。
印刷电路板为了抑制辐射，必须最大限度降低由信号电流形成的回路的面积。在电路图上将传输高频（>500kHz）周期性信号的全部轨迹找出来，使其路径尽量短地配置组件，并在驱动这高速周期性轨迹的组件附近个别地配置分流电容器.
共态方式辐射---是当系统的某个部分的共态方式电位比真正的地线电位高时发生的，当外部电缆与系统连接而被共态方式所驱动时，即形成辐射电场
的天线。共态方式辐射是从电路结构或电缆发生的辐射频率由共态方式电位决定，与电缆的差动方式信号不同。
削减共态方式辐射，和差动方式时相同，最好是抑制信号的上升时间和频率。为了降低辐射设计人员能控制的仅仅是共态方式电流而已。
1）使得驱动天线的源电压（通常接地电压）最小
2）在电缆中串联插入共态方式扼流圈
3）将电流短路到接地(系统接地)上
4）屏蔽电缆
抑制共态方式辐射的第一步时最大限度地降低驱动天线的共态方式电压。许多降低差动方式辐射的方法也能同时降低共态方式辐射。
选择电子组件时，要注意选择具有必要最小限度上升时间的组件。
时钟速度若降低一半谐波的振幅将下降6dB, 上升时间若长一倍，振幅将下降12dB, 显然放慢上升时间是抑制噪声发生源的有效手段.
第八章静电防护（ESD）设计
ESD(Electrostatic Discharge)是静电放电的简称。
非导电体由于摩擦，加热或与其它带静电体接触而产生静电荷，当静电荷累积到一定的电场梯度时（Gradient of Field）时，便会发生弧光(Arc), 或产生吸力（Mechanical Attraction）. 此种因非导电体静电累积
金属材料的基本知识
金属材料的基本知识 1、有关材料力学（机械）性能名词 1.1极限强度：材料抵抗外力破坏作用的最大能力，叫做极限强度；分：抗拉强度，抗压强度，抗弯强度，抗剪强度，单位是兆帕。 1.2屈服点，屈服强度，单位是兆帕。 1.3弹性极限：材料在受到外力到某一极限时，若除去此外力，则变形即恢复原状，材料抵抗这一外力的能力。 1.4延伸率：材料受拉力作用断裂时，伸长的长度与原有长度的比值。 1.5断面收缩率：材料受拉力作用断裂时，断面缩小的面积与原有断面面积的比值。 1.6硬度：材料抵抗硬的物体压入表面的能力。一般是用一定负荷把一定直径的淬硬钢球压材料表面，保持规定时间后卸除载荷，测量材料表面的压痕，按公式用压痕面积除以负荷所得的商。依据测量方法的不同，有布氏硬度HB，洛氏硬度HR，表面洛氏硬度，维氏硬度HV。 2、金属材料分类 2.1 按组分分：纯金属和合金， 2.2 按实用分：黑色金属（铁和铁合金），有色金属（指铜，锡，锰，铅，铝等） 3、钢铁 3.1钢的定义：是指碳含量低于2％的一种铁碳合金，当然，其中还含有一定量的硅、锰、磷、硫等元素。 铁的定义：是指碳含量高于2％的一种铁碳合金。含碳量小于0.04％为工业纯铁。 3.2 钢的分类 3.2.1按化学成分分：碳素钢（除铁外，含有少量的硅、锰、硫、磷）；合金钢（钢中加入了一些如铬，镍、钼、钨、钒等元素） 3.2.2按含碳量分：低碳钢（含碳量＜0.25%）；中碳钢（含碳量0.25~0.6%）；高碳钢（含碳量＞0.6%）。
3.2.3 按质量分：主要是控制钢中含硫、含磷量； 普通钢（S不超过0.050％，P不超过0.045％）， 优质钢（S不超过0.035％，P不超过0.035％）， 高级优质钢（S不超过0.025％，P不超过0.030％）， 特级质量钢（S不超过0.015％，P不超过0.025％）。 3.2.4 按用途分：结构钢（建筑、机器零件）， 工具钢（工具、模具、量具）， 特殊用途（如不锈钢、耐酸钢、耐热钢、磁钢等）， 专业用钢（如汽车用钢，化工用钢，锅炉用钢，电工用钢，焊条用钢等）。 3.2.5 按冶炼方法分：转炉钢（同时分为底吹转炉钢，侧吹转炉钢，顶吹转炉钢），平炉钢，电炉钢。 3.2.6 按浇铸前脱氧程度分：镇静钢（脱氧完全，钢锭组织结构紧密），沸腾钢（脱氧不完全的钢），半镇静钢。 3.2.7 综合分类：
材料概论
第二章 1 普通的混凝土中有几种相？请分别写出各种相的名称。若在其中加入钢筋，则钢筋起到什么作用？此时又有几种相？ 答：3相；砂子、碎石、水泥浆；增强作用；4。 2 比较晶体与非晶体的结构特性，了解晶体的结构不完整性有哪些类型？并区分三大材料的结构类型与比较其各自的特点。 答：晶体结构的基本特征是原子或分子在三维空间呈周期性的规则而有序地排列,即存在长程的几何有序。 结构的不完整性：实际上，极大多数晶体都有大量的与理想原子排列的轻度偏离存在，依据其几何形状而分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。 金属材料的结构：一般都是晶体。金属键无方向性，晶体结构具有最致密的堆积方式。体心立方、面心立方和紧密堆积六方结构，金刚石结构。 无机非金属材料的结构：金刚石型结构；硅酸盐结构; 玻璃结构; 团簇及纳米材料 高分子材料的结构包括高分子链的结构及聚集态结构 各自的特点： 3 高分子材料其聚集态结构可分为：晶态和非晶态(无定形)两种，与普通的晶态和非晶态结构比较有什么特点？ 答：晶态有序程度远小于小分子晶态，但非晶态的有序程度大于小分子物质液态。 4 如何区分本征半导体与非本征半导体材料？ 答：本征半导体：材料的电导率取决于电子-空穴对的数量和温度的材料。 非本征半导体：通过加入杂质即掺杂剂而制备的半导体，杂质的多少决定了电荷载流子的数量。
5 极大多数晶体实际上都存在有种种与理想原子排列的轻度偏离，依据结构不完整性的几何形状可分为哪几种缺陷类型？按溶质原子在溶剂晶格中的位置不同，固溶体可分成哪几种类型？ 答：依据其几何形状而分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。 按溶质原子在溶剂晶格中的位置不同，固溶体可分成： 置换型固溶体(或称取代型)：溶剂A晶格中的原子被溶质B的原子取代所形成的固溶体。原子A同B的大小要大致相同。 填隙型固溶体(也称间隙型)：在溶剂A的晶格间隙内有溶质B的原子填入(溶入)所形成的固溶体。B原子必须是充分小的，如C和N等是典型的溶质原子。 6 比较热塑性高分子材料和热固性高分子材料的结构特点，并说明由于结构的不同对其性能的影响。 答：线型结构的高分子化合物：在适当的溶剂中可溶胀or溶解，升高温度时则软化、流动，∴易加工，可反复加工使用，并具有良好的弹性和塑性。(热塑性) 交联网状结构高分子：性能特点：较好的耐热性、难溶剂性、尺寸稳定性和机械强度，但弹性、塑性低，脆性大。∴不能进行塑性加工，成型加工只能在网状结构形成前进行，材料不能反复加工使用。(热固性) 7 聚二甲基硅氧烷的结构式为？其柔顺性怎么样？ 答：非常好 8 何为材料的力学强度？影响力学强度的主要因素有哪些？按作用力的方式不同，材料的力学强度可分为哪几种强度？ 答：材料在载荷作用下抵抗明显的塑性变形或破坏的最大能力。 通常材料中缺陷越少、分子间键合强度越大，材料的强度也越高。 按作用力的方式不同，可分为：拉伸强度；压缩强度；弯曲强度；冲击强度；疲劳强度等。 9 区分高分子材料的大分子之间的相互作用中的主价力和次主价力，比较两者对其性能的影响。 答：大分子链中原子间、链节间的相互作用是强大的共价键这种结合力称为主价力，大小取决于链的化学组成→键长和键能。对性能，特别是熔点、强度等有重要影响。 大分子之间的结合力是范德华力和氢键，称为次价力，比主价力小得多(只有主价力1-10％)，但对高分子化合物的性能影响很大。如乙烯呈气态，而聚乙烯呈固态并有相当强度，∵后者的分子间力较前者大得多。 10 按电阻率的大小，可将材料分成哪几类？何谓超导性？ 答：按电阻率的大小，可将材料分：超导体；导体；半导体；绝缘体。 超导性：一旦T< Tc(超导体临界T)时，电阻率就跃变为零。Tc依赖于作用于导体的磁场强度。
金属材料知识大全
概述 金属材料就是指金属元素或以金属元素为主构成得具有金属特性得材料得统称.包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物与特种金属材料等.(注：金属氧化物（如氧化铝）不属于金属材料） 1、意义 人类文明得发展与社会得进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现得铜器时代、铁器时代,均以金属材料得应用为其时代得显著标志。现代,种类繁多得金属材料已成为人类社会发展得重要物质基础。 2、种类 金属材料通常分为黑色金属、有色金属与特种金属材料。 （１）黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90％以上得工业纯铁，含碳2％～4％得铸铁，含碳小于 2％得碳钢，以及各种用途得结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精密合金等。广义得黑色金属还包括铬、锰及其合金. (2)有色金属就是指除铁、铬、锰以外得所有金属及其合金,通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属与稀土金属等。有色合金得强度与硬度一般比纯金属高,并且电阻大、电阻温度系数小。 (3）特种金属材料包括不同用途得结构金属材料与功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得得非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等;还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。 3、性能 一般分为工艺性能与使用性能两类.所谓工艺性能就是指机械零件在加工制造过程中,金属材料在所定得冷、热加工条件下表现出来得性能。金属材料工艺性能得好坏，决定了它在制造过程中加工成形得适应能力。由于加工条件不同，要求得工艺性能也就不同,如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等. 所谓使用性能就是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来得性能，它包括力学性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能得好坏，决定了它得使用范围与使用寿命.在机械制造业中，一般机械零件都就是在常温、常压与非常强烈腐蚀性介质中使用得，且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷得作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏得性能，称为力学性能(过去也称为机械性能）.金属材料得力学性能就是零件得设计与选材时得主要依据。外加载荷性质不同（例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等），对金属材料要求得力学性能也将不同。常用得力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力与疲劳极限等。 金属材料特质
金属材料工程导论
《金属材料工程导论》 结业论文 金属材料的种类、性能、用途及其发展展望 专业班级： 姓名: 学号：
指导老师：曹鹏军 参考文献 1、刘宗昌，任慧平，郝少祥《金属材料工程概论》。北京：冶金工业 出版社。2007 2、百度文库《金属材料》 3、戴启勋。《金属材料学》北京：化学工业出版社；2005 4.E. Merchant ,章慈定;近代制造技术、机床及试验技术的发展趋势[J];制造 技术与机床;1980年10期 5.孙庚午;国外重型机床的发展趋势[J];制造技术与机床;1980年12期 6.李正邦《钢铁冶金前沿技术》北京：冶金工业出版社；1997年9月 7.北京科技大学《中国冶金史论文集》北京：科学出版社；2006年 8. 9.金锡根《有色金属冶炼技术》北京：冶金工业出版社；1992年2月
10.中国钢铁学会《钢铁辞典》北京；物价出版社；1995年7月 11.陈裹武《钢铁冶金物理化学》北京：冶金工业出版社；1990年10 月 12.王从曾《材料性能学》北京；北京工业大学出版社；2001年6月 摘要 金属材料是以金属材料或以金属材料为主构成的具有金属特性的以泪材料的统称。金属材料种类繁多性能差异较大，可分为纯金属、合金、金属化合物和特种金属材料等。作为人类最早使用的材料之一，金属材料在几千年后的今天仍然是人类社会最重要的材料。可以预见，在未来，金属材料必将在人文明的发展与进步中起到关键作用。 关键词 材料钢铁应用发展 金属材料的概念 金属材料是以金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属间化合物和特种金属材料等。人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。由金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属间化合物和特种金属材料等人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。种类金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。
金属材料性能知识大汇总(超全)
金属材料性能知识大汇总 1、关于拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线的问题 低碳钢的应力－应变曲线 a、拉伸过程的变形：弹性变形，屈服变形，加工硬化（均匀塑性变形），不均匀集中塑性变形。 b、相关公式：工程应力σ=F/A0；工程应变ε=ΔL/L0；比例极限σP；弹性极限σ ε；屈服点σS；抗拉强度σb；断裂强度σk。 真应变e=ln(L/L0)=ln(1+ε) ；真应力s=σ(1+ε)= σ*eε指数e为真应变。 c、相关理论：真应变总是小于工程应变，且变形量越大，二者差距越大；真应力大于工程应力。弹性变形阶段，真应力—真应变曲线和应力—应变曲线基本吻合；塑性变形阶段两者出线显著差异。
2、关于弹性变形的问题 a、相关概念 弹性：表征材料弹性变形的能力 刚度：表征材料弹性变形的抗力 弹性模量：反映弹性变形应力和应变关系的常数，E=σ/ε；工程上也称刚度，表征材料对弹性变形的抗力。 弹性比功：称弹性比能或应变比能，是材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力，评价材料弹性的好坏。 包申格效应：金属材料经预先加载产生少量塑性变形，再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。 滞弹性：（弹性后效）是指材料在快速加载或卸载后，随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。 弹性滞后环：非理想弹性的情况下，由于应力和应变不同步，使加载线与卸载线不重合而形成一封闭回线。 金属材料在交变载荷作用下吸收不可逆变形功的能力，称为金属的循环韧性，也叫内耗 b、相关理论： 弹性变形都是可逆的。 理想弹性变形具有单值性、可逆性，瞬时性。但由于实际金属为多晶体并存在各种缺陷，弹性变形时，并不是完整的。 弹性变形本质是构成材料的原子或离子或分子自平衡位置产生可逆变形的反映
金属材料知识点总结
钢的合金化概论 1、钢中常存的杂质有哪些？硫、磷对钢的性能有哪些影响？ 钢中常存的杂质有:Mn、Si、S、P、N、H、O等。 S易产生热脆；P易产生冷脆。 2、合金元素对纯铁γ相区的影响可分为几种，请举例说明。 合金元素对纯铁γ相区的影响可分为四种： （1）开启γ相区(无限扩大γ相区)，如Mn、Ni、Co （2）扩展γ相区(有限扩大γ相区)，如C、N、Cu、Zn、Au （3）封闭γ相区(无限扩大α相区)，如Cr、V，W、Mo、Ti、Si、Al、P、Be （4）缩小γ相区(但不能使γ相区封闭)，如B、Nb、Zr 3、在铁碳相图中，含有0.77%C的钢称为共析钢，如果在此钢中添加Mn或Cr元素，含碳量不变，那么这种Fe-C-Mn或Fe-C-Cr钢分别是亚共析钢还是过共析钢？为什么？含有0.77%C的Fe-C-Mn或Fe-C-Cr钢为过共析钢。因为几乎所有合金元素都使Fe-C 相图中S点左移，S点左移意味着共析碳含量降低。 4、合金元素V、Cr、W、Mo、Mn、Co、Ni、Cu、Ti、Al中哪些是铁素体形成元素？哪些是奥氏体形成元素？哪些能在α-Fe中形成无限固溶体？哪些能在γ-Fe中形成无限固溶体？ 铁素体形成元素： V、Cr、W、Mo、Ti； 奥氏体形成元素：Mn、Co、Ni、Cu； 能在α-Fe中形成无限固溶体的元素：Cr、V； 能在γ-Fe中形成无限固溶体的元素：Mn、Co、Ni。 5、合金元素对钢的共析温度有哪些影响？合金元素对钢的共析体含碳量有何影响？ 扩大γ相区的元素使铁碳合金相图的共析转变温度下降；缩小γ相区的元素使铁碳合金相图的共析转变温度上升。 几乎所有合金元素都使S点碳含量降低；尤其以强碳化物形成元素的作用最为强烈。6、常见的碳化物形成元素有哪些？哪些是强碳化物形成元素、中强碳化物形成元素、弱碳化物形成元素？ 常见的碳化物形成元素有：Ti、Zr、V、Nb、Cr、W、Mo、Mn、Fe； 强碳化物形成元素：Ti、Zr、Nb、V；
关于材料导论的论文范文
篇一：关于材料导论的论文范文 虽然我已经进大材料专业两个多月，却由于种种原因，不能对材料这门基础学科有清楚的认识，甚至对于别人问我材料是干什么的，我也是尴尬地不能回答。在这10来次的课程中，我终于进一步认识到了材料学科的优势和发展前景，对于自己的未来也有了更多自信和期许。 材料共分为金属材料，无机非金属材料和高分子材料三大类。在这些课程中，教授们着重强调了无机非金属材料中的陶瓷材料。以前，我总认为陶瓷无非就是瓷碗，花瓶之类，却没想到它还会有那么多的化学特性和功能。实际上，陶瓷是瓷器和陶器的统称，它采用天然原料如长石、粘土和石英等烧结而成，是典型的硅酸盐材料，主要组成元素是硅、铝、氧，这三种元素占地壳元素总量的90%，普通陶瓷来源丰富、成本低、工艺成熟。这类陶瓷按性能特征和用途又可分为日用陶瓷、建筑陶瓷、电绝缘陶瓷、化工陶瓷等。大多数陶瓷具有良好的电绝缘性，因此大量用于制作各种电压的绝缘器件。陶瓷材料在高温下不易氧化，并对酸、碱、盐具有良好的抗腐蚀能力。此外，它在防辐射方面也发挥着至关重要的作用在所有的材料中，最令我感兴趣的是功能材料。功能材料是指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化，主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。它涉及信息技术、生物工程技术、能源技术、纳米技术、环保技术、空间技术、计算机技术、海洋工程技术等现代高新技术及其产业。功能材料不仅对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。 其中，太阳能电池材料是新能源材料研究开发的热点。随着能源日益紧缺和环保压力的不断增大，石油的枯竭几乎像一个咒语，给人类带来了不安。各国都开始力推可再生能源，其中开发和利用太阳能已成为可再生能源中最炙热的“新宠”，太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。太阳能资源丰富，而且免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。正是因为这些优点，太阳能光伏产业才蓬勃发展起来。相信在未来，太阳能电池会发挥越来越重要的作用。 尽管我国非常重视功能材料的发展取得了一批接近或达到国际先进水平的研究成果，在国际上占有了一席之地，却依旧和发达国家存在着、较大的差距。因此发达国家企图通过功能材料领域形成技术垄断，并试图占领中国广阔的市场。例如，高铁的一些关键材料还需从国外进口，每年都得花高达千亿的资金去购买这些材料，还必须满足他们各种要求，这对拥有万千专家学者的中国来说，这不能不说是一种悲哀。特别是我国国防用关键特种功能材料是不可能依靠进口来解决的，必须要走独立自主、自力更生的道路。如军事通信、航空、航天、激光武器等，都离不开功能材料的支撑。 如何在毕业后成为一位优秀的材料人，这是我们每个人都需要思考的问题，未来充满着未知，这一切都有待于我们的努力。首先，我们要有勤勉、认真、踏实的学习作风，我们所学的基础课程都是很朴实无华的内容，这就要求我们能静下心来，从一砖一瓦打基础做起，不可心浮气躁。其次，我们需要动手实验的实 践能力，任何的成果都要依靠理论和实验，用实验来验证理论，这就要求我们要有一定的动手能力，对于实验的操作、各种仪器的使用要有相当的了解。而且我们一定要有举一反三的创新能力，我们的目标就是在于如何研发出不同于前人的材料，制作新工艺和新方法，这样人类才能更好地利用科学来造福众生，才能使我们的世界越来越丰富多彩。另外，我们还要学习一定的软件知识。课上，老师教我们如何用软件来模拟物质结构，引起了我们极大的兴趣，如果我们将想要在材料方面大展身手，软件将是我们研究学习不可或缺的帮手。
金属材料学概论教学大纲
金属材料概论 Introduction to Metallic Materials 课程编号：07370620 学分：1 学时： 15 （其中：讲课学时：15 实验学时：0 上机学时：0 ） 先修课程：材料科学基础 适用专业：高分子材料、无机非金属材料专业本科三年级学生 教材：《金属材料学》，戴起勋主编，化学工业出版社，2012年1月第2版开课学院：材料科学与工程学院 一、课程的性质与任务： 《金属材料学概论》是一门综合性应用性较强的课程，是高分子材料、无机非金属材料等专业的选修课程。在本课程在材料科学基础等课程的基础上，系统介绍了钢铁材料、有色金属材料以及高性能金属材料的成分、组织、性能及应用。通过课堂讲授、实验等教学环节，使学生系统掌握有关金属材料学方面的基础知识，培养学生合理应用金属材料的初步能力。 二、课程的基本内容及要求 （一）绪论 1．教学内容 （1）金属材料发展简史； （2）现代金属材料； （3）金属材料的可持续发展与趋势。 2．基本要求 了解金属材料在国民经济中的地位与作用、金属材料的发展概况和本课程的性质、地位和任务。 （二）工程构件用钢 1．教学内容 （1）工程构件用钢的服役条件及性能要求； （2）普通碳素工程构件用钢、低合金（含微合金化）钢的合金化原则和有关的低合金钢，双相钢； （3）提高低碳工程构件用钢性能的途径：控轧、控冷、合金化等，了解工程构件用钢的发展趋势。 2．基本要求 （1）了解工程构件用钢的服役条件及性能要求； （2）掌握普通碳素工程构件用钢、低合金（含微合金化）钢的合金化原则和有
关的低合金钢、双相钢； （3）理解提高低碳工程构件用钢性能的途径：控轧、控冷、合金化等，了解工程构件用钢的发展趋势。 （三）机器零用钢 1．教学内容 （1）机器零件用钢一般性能要求； （2）机器零件用钢：调质钢、弹簧钢、低碳马氏体钢、轴承钢、高锰耐磨钢、渗碳钢、氮化钢、非调质钢等合金化原则和性能及其典型钢种； （3）理解典型机器零件用钢的选材思路和发展。 2．基本要求 （1）掌握机器零件用钢一般服役条件及性能要求； （2）掌握常用机器零件用钢的合金化原则和性能及其典型钢种； （3）了解超强度钢； （4）理解典型机器零件用钢的选材思路和发展。 （四）工具用钢 1．教学内容 （1）工具用钢的合金化、组织性能的特点及分类； （2）低合金刃具钢的合金化，热处理特点，典型钢种； （3）高速钢的合金化、组织、性能、工艺过程、典型钢种； （3）冷作模具钢的性能要求、合金化、热处理特点及典型钢种； （4）热作模具钢的性能要求、合金化、热处理特点及典型钢种； （5）其他工具用钢。 2．基本要求 （1）理解工具用钢的合金化、组织性能的特点； （2）掌握低合金工具钢的合金化，热处理特点，典型钢种。掌握高速钢的合金化、组织、性能、工艺过程、典型钢种； （3）掌握冷、热模具服役条件、性能要求和钢的合金化、热处理之间的关系；（4）了解冷、热模具钢的典型钢种； （5）了解其他工具用钢。 （五）不锈钢 1．教学内容 （1）提高钢的抗蚀性途径，对不锈钢组织、性能的要求和不锈钢的合金化；（2）铁素体不锈钢，马氏体不锈钢，奥氏体不锈钢的成分及性能特点。 2．基本要求
金属材料概述
常用金属材料概述 金属材料是由金属元素或以金属元素为主要材料构成的，并具有具有金属特性的工程材料。金属材料种类繁多，用途广泛，按化学组成分类，金属材料分为黑色金属和有色金属两大类。黑色金属主要是指以铁或以铁为主形成的金属材料，即钢铁材料，如钢和生铁。有色金属是指除钢铁材料以外的其他金属，如金、银、铜、铝、镁、钛、锌、锡、铅等。生产中使用最多的黑色金属是钢和铸铁，有色金属是铜及铜合金、铝及铝合金。 钢的种类繁多，通常按钢中是否加入合金元素，将钢分为碳钢和合金钢。 碳钢按碳的质量分数可分为低碳钢（ω C ≤0.25%)、中碳钢（0.25%＜ω C ≤ 0.6%)、高碳钢（ω C ＞0.6%），按钢的质量分数可分为普通碳素钢（ωs≤0.05%，ωp≤0.045%）、优质碳素钢（ωs≤0.035%，ωp≤0.035%）、高级优质碳素钢（ωs≤0.02%，ωp≤0.03%）和特级优质碳素钢（ωs≤0.015%，ωp≤0.025%），按钢的用途可分为碳素结构钢（用于各种工程构件，也可用于不太重要的机件）、优质碳素结构钢（用于制造各种机器零件）、碳素工具钢（用于制造各种工具）和一般工程用铸造碳素钢（用于制造形状复杂且需要一定强度、塑性和韧性的零件），还可按钢冶炼时的脱氧程度分为沸腾钢、镇静钢、半镇静钢和特殊镇静钢。 合金钢按钢的用途可分为合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢，还可按成分、冶金质量及组织等进行分类。 钢的性能根据不同的种类有不同的特点，其中碳素结构钢易于冶炼，工艺性能好，价格低廉，在力学性能上一般能满足普通工程构件及机器零件的要求，工程上用量很大，一般不进行热处理；低合金机构钢由于强度很高，被广泛用于建筑、石油、化工、铁道、造船等许多部门。 钢的热处理工艺是指根据钢在加热和冷却过程中的组织转变规律所制定的钢在热处理时具体的加热、保温和冷却的工艺参数。热处理工艺种类很多，根据加热、冷却方式及获得组织和性能的不同，钢的热处理工艺可分为：普通热处理（退火、正火、淬火和回火）、表面热处理、化学热处理及特殊热处理（形变热处理、真空热处理等）。根据热处理在零件生产工艺流程中的位置和作用，热处理又可分为预备热处理和最终热处理。 铸铁是一种以铁、碳、硅为主要成分且在结晶过程中具有共析转变的多元铁 基合金。其化学成分一般为：ω C =2.0%～4.0%、ω si =1.0%～3.0%、ω Mn =0.1%～1.0%、 ωs=0.02%～0.25%、ωp=0.05%～1.5%。为了提高铸铁的力学性能，有时在铸铁中添加少量Gr、Ni、Cu、Mo等合金元素制成合金铸铁。 铸铁是一种被广泛使用的金属材料，主要是由于它的生产工艺简单、成本低廉并具有优良的铸造性能、可切削加工性能、耐磨性能及吸震性等，因此铸铁广泛用于机械制造、冶金、矿山及交通运输等工业部门。 碳在铸铁中既可以化合态的渗碳体（Fe 3 C）形式存在，也可以游离状态的石墨（G）形式存在，据此可以将铸铁分为三类：白口铸铁，碳除少量固溶于铁素体中外，其余的碳都以渗碳体（第二相）的形式存在于铸铁集体中，其断口呈银白色，由于存在共晶莱氏体组织，所以其性能硬而脆，很难切削加工，一般很少直接用来制造各种零件；麻口铸铁，碳除少量固溶于铁素体中外，一部分以游离 状态的石墨（G）形式存在，另一部分以化和状态的渗碳体（Fe 3 C）形式存在，在其断口上呈黑白相间的麻点，这类铸铁也具有较大的硬脆性，故工业上也很少
金属材料导论复习题
第一篇金属材料导论习题 一.填孔题 表示。 1.金属材料在拉断前所能承受的最大应力叫做抗拉强度，以σ b 2.硬度是衡量材料力学性能的一个指标，常见的试验方法有洛氏硬度、 布氏硬度。 3.过冷度是指理论结晶温度－实际结晶温度，其表示符号为：ΔT 4.在Fe—C合金状态图中，通过PSK水平线，发生共析反应，S点称为_共析点， C ）； 其含碳量为___0.77%____,其反应式为__A → P （ F + Fe 3 5.在Fe—C 合金状态图中，通过ECF水平线，发生共晶_反应，C点称为_共晶点， C )____； 其含碳量为___4.3%____,其反应式为__Lc → Ld ( A + Fe 3 C ) 。 6.珠光体的本质是层片状的共析体( F + Fe 3 7．一块纯铁在912℃发生α-Fe → γ-Fe 转变时，体积将：减小 8．结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，它们是形核和晶核长大9．固溶体的强度和硬度比溶剂高 10. 碳溶解于α-Fe形成的间隙固溶体称为铁素体（F）；碳溶解在面心立方晶格的γ-Fe形成的间隙固溶体称为奥氏体（A） 11.当钢中含碳量大于 0.9% 时，二次渗碳体沿晶界析出严重，使钢的脆性增加12．在铁碳合金室温平衡组织中，含Fe3C最多的合金成分点为： 6.69% 含Le′最多的合金成分点为： 4.3% 。 13．用显微镜观察某亚共析钢，若估计其中的珠光体含量体积分数为80%，则此钢的碳的质量分数为0.77% × 80% = 0.616 %。 14．20是优质碳素结构钢，可制造冲压、焊接件。 15．T12是碳素工具钢，可制造锉刀、量规等。 16．Q354是可焊接低合金高强钢，可制造桥梁。 17．40Cr是合金结构（或合金调质）钢，可制造（车床齿轮）。 18．20CrMnTi是合金结构（或合金渗碳）钢，热处理工艺是渗碳 + 淬火+低温回火。 19.合金工具钢CrWMn的平均含碳量为≥1% 。 20.含碳量小于 2.11% 的铁碳合金我们叫做钢。 21.在T12，T8，20，65Mn 四种钢中65Mn钢的弹性最好，T12钢的硬度 最高， 20 钢的塑性最好。 22.在W18Cr4V,Cr12,9SiCr,40Cr,4Cr13中材料选择下列零件材料. 板牙9SiCr ，铣刀W18Cr4V ，冷冲模 Cr12，车床主轴40Cr ,医疗手术刀4Cr13。
常用医用金属材料
常用医用金属材料 概述 生物医用金属材料(biomedical metallic materials)用于整形外科、牙科等领域。由它制成的医疗器件植人人体内，具有治疗、修复、替代人体组织或器官的功能，是生物医用材料的重要组成部分。 生物医用金属材料是人类最早利用的生物医用材料之一，其应用可以追溯到公元前400～300年，那时的腓尼基人就已将金属丝用于修复牙缺失。1546年纯金薄片被用于修复缺损的颅骨。直到1880年成功地利用贵金属银对病人的膝盖骨进行缝合，1896年利用镀镍钢螺钉进行骨折治疗后，才开始了对金属医用材料的系统研究。本世纪30年代，随着钻铬合金、不锈钢和钛及合金的相继开发成功并在齿科和骨科中得到广泛的应用，奠定了金属医用材料在生物医用材料中的重要地位。70年代，Ni-Ti形状记忆合金在临床医学中的成功应用以及金属表面生物医用涂层材料的发展，使生物医用金属材料得到了极大的发展，成为当今整形外科等临床医学中不可缺少的材料。虽然近20年来生物医用金属材料相对于生物医用高分子材料、复合材料以及杂化和衍生材料的发展比较缓慢，但它以其高强度、耐疲劳和易加工等优良性能，仍在临床上占有重要地位。目前，在需承受较高荷载的骨、牙部位仍将其视为首选的植人材料。最重要的应用有：骨折内固定板、螺钉、人工关节和牙根种植体等。 生物医用金属材料要在人体内生理环境条件下长期停留并发挥其功能，其首要条件是材料必须具有相对稳定的化学性能，从而获得适当的生物相容性。迄今为止，除医用贵金属、医用钛、袒、锯、铅等单质金属外，其他生物医用金属材料都是合金，其中应用较多的有：不锈钢、钴基合金、钛合金、镍钛形状记忆合金和磁性合金等。 第一节生物医用金属材料的特性与生物相容性 生物医用金属材料以其优良的力学性能、易加工性和可靠性在临床医学中获得了广泛的应用，其重要性与生物医用高分子材料并驾齐驱，在整个生物医用材料应用中各占45％左右。由于金属材料在组成上与人体组织成分相距甚远，因此，金属材料很难与生物组织产生亲合，一般不具有生物活性，它们通常以其相对稳定的化学性能，获得一定的生物相容性，植人生物组织后，总是以异物的形式被生物组织所包裹，使之与正常组织隔绝。组织反应一般根据植人物周围所形成的包膜厚度及细胞浸润数来评价。美国材料试验学会的ASTM-F4的标准规定：金属材料埋植6个月后，纤维包膜厚度＜0．03mm为合格。 人体体液约合l％氯化钠及少量其他盐类和有机化合物，局部酸碱性经常略有变化，温度保持在37℃左右，这种环境对金属材料会产生腐蚀，其腐蚀产物可能是离子、氧化物、氯化物等，它们与邻近的组织接触，甚至渗人正常组织或整个生物系统中，对正常组织产生影响和刺激、以引起包括组织非正常生长、畸变、过敏或炎症、感染等不良生物反应，甚至诱发癌变。腐蚀作用同时会使材料的力学性能产生衰减，这两种过程通常单独或协同造成材料的失效。因此，作为生物医用金属材料，首先必须满足两个基本条件：第一是无毒性；第二是耐生理腐蚀性。 一、金属材料的毒性 生物医用金属材料植人人体后，一般希望能在体内永久或半永久地发挥生理功能，所谓半永久对于金属人工关节来说至少在15年以上，在这样一个相当长的时间内，金属表面或
(完整版)金属材料知识大全
金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。（注：金 属氧化物（如氧化铝）不属于金属材料） 1.意义 人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后 出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。 2.种类 金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。 （1）黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90%以上的工业纯铁，含碳2%～4%的铸铁，含碳小于 2%的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。 （2）有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬 度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。 （3）特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及 金属基复合材料等。 3.性能 一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制 造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工 艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、 切削加工性等。 所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它 包括力学性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能的好坏，决定了它 的使用范围与使用寿命。在机械制造业中，一般机械零件都是在常温、常压和 非常强烈腐蚀性介质中使用的，且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷 的作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为力学性能（过去也称为 机械性能）。金属材料的力学性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载 荷性质不同（例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等），对金属材料要求 的力学性能也将不同。常用的力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、 多次冲击抗力和疲劳极限等。 金属材料特质
金属材料基本知识
金属材料基本知识 1、什么是变形？变形有几种形式？ 构件在外力作用下，发生尺寸和形状改变的现象。变形的基本形式：有弹性变形、永久变形（塑性变形）和断裂变形三种。构件在外力作用下发生变形，外力去除后能恢复原来形状和尺寸，材料的这一特性称为弹性。这种在外力去除后能消失的变形称为弹性变形。若外力去除后，只能部分的恢复原状，还残留一部分不能消失的变形，材料的这一特性称为塑性。外力去除后不能消失而永远残留的变形，称为塑性变形或残余变形，也称永久变形。工程上，一般要求构件在正常工作时，只能发生少量弹性变形，而不能出现永久变形。但对材料进行某种加工（如弯曲、压延、锻打）时，则希望它产生永久变形。 3、什么是强度？什么是刚度？什么是韧性？ 材料或构件承受外力时，抵抗塑性变形或破坏的能力称强度。钢材在较大外力作用下可能不被破坏，木材在较小外力作用下而可能会断裂，我们说钢材的强度比木材高。材料或构件承受外力时抵抗变形的能力称为刚度。刚度不仅与材料种类有关，还与构件的结构形式、尺寸等有关。比如管式空气预热器管箱与钢管省煤器组件相比，前者抗变形能力要比后者好，我们称前者的刚度强（好），后者的刚度弱（差）。刚度好的构件，在外力作用下的稳定性也好。材料抵抗冲击载荷的能力称为韧性或冲击韧性，即材料承受冲击载荷时迅速产生塑性变形的性能。锅炉承压部件所使用的材料应具有较好的韧性。 4、什么是塑性材料？什么是脆性材料？ 在外力作用下，虽然产生较显著变形而不被破坏的材料，称为塑性材料。在外力作用下，发生微小变形即被破坏的材料，称为脆性材料。材料的塑性和韧性的重要性并不亚于强度。塑性和韧性差的材料，工艺性能往往很差，难以满足各种加工及安装的要求，运行中还可能发生突然的脆性破坏。这种破坏往往滑事故前兆，其危险性也就更大。脆性材料抵抗冲击载荷的能力更差。 5、什么是应力、应变和弹性模量？ 材料或构件在单位截面上所承受的垂直作用力称为应力。外力为拉力时，所产生的应力为拉应力；外力为压缩力时，产生的应力为压应力。在外力作用下，单位长度材料的伸长量或缩短量，称为应变量。在一定的应力范围（弹性形变）内，材料的应力与应变量成正比，它们的比例常数称为弹性模量或弹性系数。对于一定的材料，弹性模量是常数，弹性模量越大，在一定应力下，产生的弹性变形量越小。弹性模量随温度升高而降低。转动机械的轴与叶轮，要求在转动过程中产生较小的变形，就需要选用弹性模量较大的材料。 6、什么叫应力集中？ 应力集中：由于构件截面尺寸突然变化而引起应力局部增大的现象，称为应力集中。在等截面构件中，应力是均匀分布的。若构件上有孔、沟槽、凸肩、阶梯等，使截面尺寸发生突然变化时，在截面发生变化的部位，应力不再是均匀分布，在附近小范围内，应力将局部增大。应力集中的程度，可用应力集中系数来表示。应力集中系数的大小，只与构件形状和尺寸有关，与材料无关。工程上常用典型构件的应力集中系数，已通过试验确定。应力集中处的局部应力值，有时可能很大，会影响部件使用奉命，是部件损坏的重要原因之一。为防止和减小这种不利影响，应尽可能避免截面尺寸发生突然变化，构件的外形轮廓应平缓光滑，必要的孔、槽最好配置在低应力区。另外，金属材料内部或焊缝有气孔、夹渣、裂纹以及“焊不透”、“咬边”等缺陷，也会引起应力集中。 7、什么是强度极限（抗拉强度）与屈服极限？ 强度极限与屈服极限是通过试验确定的。在拉伸试验过程中，应力达到某一数值后，虽然不再增加甚至略有下降，试件的应变还在继续增加，并产生明显的塑性变形，好像材料暂
金属材料导论习题
金属材料导论复习题
第一篇金属材料导论习题 一.填孔题 1.金属材料在拉断前所能承受的最大应力叫做抗拉强度，以σb表示。 2.硬度是衡量材料力学性能的一个指标，常见的试验方法有洛氏硬度、 布氏硬度。 3.过冷度是指理论结晶温度－实际结结晶温度，其表示符号为：ΔT 4.在Fe—C合金状态图中，通过PSK水平线，发生共析反应，S点称为_共析点，其含碳量为___0.77%____,其反应式为__A → P （ F + Fe3C ）； 5.在Fe—C 合金状态图中，通过ECF水平线，发生共晶_反应，C点称为_共晶点，其含碳量为___4.3%____,其反应式为__Lc → Ld ( A + Fe3C )____； 6.珠光体的本质是层片状的共析体( F + Fe3C ) 。 7．一块纯铁在912℃发生α-Fe →γ-Fe 转变时，体积将：减小 8．结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，它们是形核和晶核长大9．固溶体的强度和硬度比溶剂高 10. 碳溶解于α-Fe形成的间隙固溶体称为铁素体（F）；碳溶解在面心立方晶格的γ-Fe形成的间隙固溶体称为奥氏体（A） 11.当钢中含碳量大于 0.9% 时，二次渗碳体沿晶界析出严重，使钢的脆性增加12．在铁碳合金室温平衡组织中，含Fe3C最多的合金成分点为： 6.69% 含Le′最多的合金成分点为： 4.3% 。 13．用显微镜观察某亚共析钢，若估计其中的珠光体含量体积分数为80%，则此钢的碳的质量分数为0.77% × 80% = 0.616 % 。 14．20是优质碳素结构钢，可制造冲压、焊接件。 15．T12是碳素工具钢，可制造锉刀、量规等。 16．Q354是可焊接低合金高强钢，可制造桥梁。 17．40Cr是合金结构（或合金调质）钢，可制造（车床齿轮）。18．20CrMnTi是合金结构（或合金渗碳）钢，热处理工艺是渗碳 + 淬火+低温回火。 19.合金工具钢CrWMn的平均含碳量为≥1% 。 20.含碳量小于 2.11% 的铁碳合金我们叫做钢。 21.在T12，T8，20，65Mn 四种钢中65Mn钢的弹性最好，T12钢的硬度 最高， 20 钢的塑性最好。 22.在W18Cr4V,Cr12,9SiCr,40Cr,4Cr13中材料选择下列零件材料. 板牙9SiCr ，铣刀W18Cr4V ，冷冲模 Cr12，车床主轴40Cr ,医疗手术刀4Cr13。
2020版《金属材料概论》
中国海洋大学本科生课程大纲 课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修 一、课程介绍 1.课程描述：金属材料概论是高分子科学与工程专业专业知识教学层面的选修课，也是高分子专业学生认识金属材料的主要途径，更是理解材料在实际生活中应用的重要渠道。课程从工程应用角度出发，阐明金属材料的基本理论，使学生掌握金属材料的成分、加工工艺、组织结构与性能之间关系的基本规律；具备根据机械构建使用条件和性能要求，对结构件进行合理选材的初步能力，并了解金属材料的发展现状和趋势，对材料学科有更广泛深入的认识，为学生后续从事材料相关工作典型基础。此外，我国古今科学家先贤对金属材料发展的贡献，提高学生爱国情感和民族自豪感，激励他们努力学习报国。 Introduction to Metallic Materials, which is one of the optional courses for the Polymer Materials Science and Engineering, acts as the main methods for the students of the Polymer Materials Science and Engineering to understand the metallic materials and their application. The course demonstrates the basic theories about metallic materials from the view of engineering. The aim of the course is to make students understand the relationship between compositions, manufacturing, microstructure and properties of metallic materials, and the current situation and trend of metallic materials. In the meantime, the course could also - 1 -
金属材料基本知识
金属材料基本知识 1 钢铁材料及其生产 在人们生活中所用的、遇到的材料分为金属材料和非金属材料。 金属材料是现代工业、农业、国防以及科学技术各个领域应用最广泛的工程材料。这不仅是由于其来源丰富、生产工艺简单、成熟，而且还具有优良的性能。 金属材料又有钢铁（黑色金属）和有色金属等，如碳钢、合金钢、有色金属、铸铁及其合金等。钢与生铁由于碳含量不同，性能和用途也不同。 生铁的含碳量一般有2.5-4.5%，按其用途分为炼钢生铁（含碳4%左右，是炼钢的主要原料）和铸造生铁（铸铁）。最终炼出来的钢碳含量一般都小于1.3%，除少数直接铸成各种形状的铸件外，绝大多数先铸成钢锭，再经轧制或锻压成各种钢件和锻件，然后供进一步加工使用。 其中应用最为广泛的是碳钢和合金钢。如将钢按用途来划分，有结构钢（建筑及工程用钢或结构用钢，如锅炉中的钢结构等）、工具钢（各种量具、刃具、模具钢等）和特殊性能钢（耐热钢、不锈耐酸钢及电工用钢）；按质量来划分则有普通钢、优质钢和高级优质钢三类；按冶炼方法、钢液脱氧程度和铸锭工艺的不同来划分则有沸腾钢、镇静钢（脱氧完全的钢，化学成分和力学性能均匀、焊接性能和抗腐蚀性好，一般用来做较重要的部件；受压元件用钢即是）和半镇静钢三类；此外还有其余种类的如按金相组织分类方法。 电站锅炉所耗用的金属材料数量大、品种规格多，除少量有色金属和铸铁外，绝大多数为钢材。其中有钢管、钢板、棒材、工字钢、槽钢、角钢以及铸锻件等。一部分钢材为普通钢，用来制作锅炉的普通结构件，性能要求并不高(主要是一些普通钢结构，是从国家标准中所引用的一些钢号)。另一部分则用来制作高温、高压（或承受高应力）条件下或处于腐蚀性介质中长期工作的元件。这些锅炉钢是综合性能要求很高的材料。 从20世纪50年代起，我国冶金部门、锅炉制造行业和电力部门的科研、生产单位在锅炉钢合金化、冶金生产、焊接和热处理工艺、性能测试、寿命分析诸方面开展了大量的应用研究，形成了我国独特的锅炉用钢体系，有利地保证了火电设备向大容量、高参数的不断发展。从80年代以来，随着我国锅炉制造业与国外的不断交流，也引进了不少国外的优质锅炉钢种进入我国的标准体系。 1.1钢铁的冶炼 1.1.1铁的冶炼 炼铁的主要设备是高炉，高炉炼铁的原料主要是铁矿石、焦炭和熔剂（如石灰石等）。铁的冶炼过程，实质就是将铁矿石中的氧化铁还原成铁的过程。高炉中焦炭本身的碳及其燃烧反应的产物一氧化碳都对氧化铁起还原作用。 1.1.2钢的冶炼 钢与生铁的最主要区别就是碳含量不同，将生铁进行精炼以大幅度降低碳量（和各种杂质）就得到符合要求的钢。精炼所依托的原理主要含有脱碳反应（FeO+C=Fe+CO）、硅锰的氧化反应（2Fe0+Si=2Fe+ SiO2，Fe0+Mn=Fe+MnO）、去磷硫过程（去磷反应2Fe2P+5FeO=P2O5+9Fe，P2O5+4CaO=4 CaO.P2O5,去硫反应FeS+CaO=CaS+FeO）、脱氧反应（沉淀脱氧：将含有Si、Mn、Al等元素的脱氧剂直接加入钢液中，使在钢中的FeO还原，生成不溶于钢液的氧化物，然后