工程材料与热处理绪论

. 工程材料与热处理，项目一绪论，材料成型和控制专业，工程材料与热处理项目一，任务一金属材料发展概要，1.1，金属材料发展概要，材料成型和控制专业，人类使用金属材料的历史可以追溯到五千多年前，青铜、铁器的出现，社会生产力的重大发展和文明历史的光辉我国四千多年前的夏天已有红铜的冷锻和铸造技术，殷商时代已有高度发达的青铜冶金铸造技术。 例如，1939年在河南安阳出土的殷代巨鼎司母戊大鼎，高133cm，长110cm，宽78cm，重875kg，形状认真， 同样的铁器，在欧洲是一千四百五百年后出现的。 另外，被称为世界第一大字钟的北京大钟寺大铜钟，直径3.3m，高6.75m，重46.5t，内外刻有230184字的经文，字清晰，排列精巧，悠扬的钟声能传到50km之外。 这个明代永乐年间铸造的大钟，无论在技术上还是艺术上，都可以说是具有世界文明历史意义的古钟。 殷代巨鼎司母戊鼎，高133cm，长110cm，宽78cm，重875kg，形状认真，花纹美丽(公元前1411世纪)，被称为世界第一大字钟的北京大钟寺大铜钟，直径3.3m，高6.75m，重46.5t，内外这个明代永乐年间铸造的大钟，无论在技术上还是艺术上，都可以说是具有世界文明历史意义的古钟，但在天工开物年首次于1637年发行。 是中国古代综合科学技术的着作，百科全书性的着作，作者也被称为明代科学家宋应星。 外国学者称之为“中国17世纪的工艺百科全书”。 作者在书中强调人必须与自然协调，人力必须与自然力协调。 1.1、金属材料发展概述、材料成形和控制专业性、春秋末期著名古籍周礼考工记中的“六齐”一文，总结了中国古代铜锡合金(青铜)的配方、性能和用途，作为世界上最早的合金理论记述，具有重大的科学意义和社会历史意义。 明代宋应星编纂的天工开物本，是世界上最早的金属技术文献，书中记载的冶金铁、炼钢、铸造、锻造、淬火等金属加工方法，充分反映了我国金属技术上的优秀成果。 工程材料与热处理项目1，1.1，金属材料发展概要，1.2现代金属材料介绍，现代社会经济，钢铁材料一直是社会经济建设的主要基础工程材料。 在当今新技术革命广泛发展的20世纪90年代，金属材料面临着高分子材料、陶瓷材料和复合材料等新工程材料的挑战，但现代工业、农业、防卫和科学技术的重要基础材料仍然是钢铁材料。 近年来，在高性能金属结构材料迅速发展的同时，金属功能材料等也有了很大的发展，金属晶须、非晶金属、超塑性金属、记忆合金、防振合金、储氢合金、超导合金等金属新材料相继登场，历史悠久的金属材料依然在现代材料的世界中占有重要地位。 金属材料及其加工技术的应用和发展直接影响着经济建设的发展，直接关系到社会生产、生活的各个方面。 所有产品都是直接或间接使用金属材料，即使有激光、超导、生物工程、信息技术和新能源等高科技，金属材料也是不可或缺的，有些金属新材料是高科技发展的关键。 目前，中国钢铁年产量已处于世界各国钢铁生产的前列，近亿吨，有色金属生产和加工技术也大幅度进步。北京奥运会大型体育场馆鸟巢建设(图1-2 )是中国建筑技术、建筑材料和大跨度金属结构建筑高水平发展的标志。 另外，在我国500t大钢锭的铸造、15000t水压压力机的生产、510万吨级油轮的制造、大型加速器运行的成功、“一箭多星”卫星发射和核潜艇的诞生等世界瞩目的成果中，金属材料及其加工技术发挥了重要的作用。 材料成形与控制专家，中国开发成功的15000吨压力机，北京奥运会大型竞技场的鸟巢，工程材料与热处理项目一，任务二热处理的发展概要金属材料的发展概要，材料成形与控制专家，在从石器时代向铜器时代和铁器时代发展的过程中，热处理的作用逐渐被认识和人从公元前3000多年前开始，住在两河流域的人类对陨石(铁镍合金)这种“天赐”金属采用退火技术，制作工具和小物，是迄今为止发现的最早的金属热处理技术。 我国热处理技术的出现可以追溯到商周时代，在商周遗迹中发现了7件具有明显退火痕迹的陨石制品，东周战国时代已经开始采用脱碳退火处理技术，使白口铁(使表面的碳含量降低从而减少脆性，利用淬火技术提高块制钢剑的硬度。 进入秦汉以来，热处理技术有了很大发展，达到了相当高的水平，出现了局部淬火和表面渗碳的热处理技术。 对徐州狮子山楚王陵出土的四个跳蚤进行了分析，结果显示，四个跳蚤均经局部淬火处理，取得了刃尖硬、刃体强韧的效果。 河北满城出土的西汉佩剑和书刀表明，中心为低碳钢，表面有明显的高碳层，进行了表面渗碳处理。 几本前汉的书籍中也有关于热处理技术的记述，司马迁所着0103010中有“与水合火淬火”，东汉班固所着0103010中有“巧冶金铸造干将之朴、清水淬火的前线”等关于热处理的记述。史记天官书项目一，任务二热处理的发展概要金属材料的发展概要，材料成形和控制专业，南北朝时代的画母怀文已经开始使用双液淬火技术，用动物尿、动物油进行双液淬火，品质高的“宿铁刀”“浴是五畜溺水，淬火是五畜脂，斩宋元时代，中国古代工匠广泛采用“团钢”和“灌钢”等液体渗碳热处理技术，使液体生铁中的碳渗入熟铁，改变熟铁的性能，使之成为强韧的钢。 清明时期，关于热处理工艺的记载很多。 明代宋应星总结整理了中国古代许多科学技术，写道汉书王褒传中有很多热处理技术的详细记述。 在有关制锉的论述中，对退火和预冷淬火热处理技术，“所有的铁锉、纯钢，在不健康时，钢性也软，已经健全的钢倾斜进入纵向文理，倾斜进入，就会形成方成炎。 划线后变红，变冷，进水变健康。 久用正平，入火退健性，用锹切它”。工程材料与热处理项目一、任务二热处理的发展概要关于金属材料的发展概要、材料成形和控制专业、明确时期、热处理技术的记述很多。 明代宋应星总结整理了中国古代许多科学技术，写道天工开物中有很多热处理技术的详细记述。 在有关制锉的论述中，对退火和预冷淬火热处理技术，“所有的铁锉、纯钢，在不健康时，钢性也软，已经健全的钢倾斜进入纵向文理，倾斜进入，就会形成方成炎。 划线后变红，变冷，进水变健康。 久用正平，入火退健性，用锹切它”。 到了近代，热处理起着改善金属材料组织性能的重要作用，越来越为人们所认识，热处理技术从个人的“技术”范畴逐渐提高到理论体系的高度。1863年，英国金相学者展示了钢铁显微镜下的6种不同的金相组织，证实了当钢铁加热和冷却时，内部会发生组织变化，导致钢铁性能的变化，高温状态的钢在快速冷却过程中也会变化成硬相。 并且，法国人奥斯曼确立的铁同位素理论和英国人奥斯汀最初制定的铁碳相图，为现代的热处理技术奠定了理论基础。 二十世纪以来，随着材料科学的发展和其他新技术的移植应用，热处理技术进一步发展。 1910年，在工业生产中使用鼓炉开始煤气渗碳。 1912年的x射线衍射技术和1932年的电子显微镜的诞生、30年代以后出现的炉内气氛检测装置，例如二氧化碳红外线计、氧探针等，对热处理技术的发展产生了很大的推动作用。 进入60年代，热处理技术开始利用等离子体场的作用，在发展离子氮化技术的同时，激光电子束技术也开始应用于表面热处理技术，形成了新的表面热处理和化学热处理方法。工程材料与热处理项目一、任务三非金属材料和复合材料的发展概况、非金属材料分为有机非金属材料、无机非金属材料。 其中有机非金属材料通常是指橡胶、塑料等高分子材料，无机非金属材料是指陶瓷、玻璃、水泥等材料。 材料的成形和控制专业，1.1无机非金属材料的发展概况1.1.1陶瓷材料的发展概况旧石器时代人们制作工具的天然石材是最早的无机非金属材料。 公元前6000前5000年中国发明了原始陶器。 中国商代(公元前17世纪初约前11世纪)有原始瓷器，出现了釉陶。 之后，为了满足宫廷的观赏和民间日用、建筑的需要，陶瓷的生产技术不断发展。 公元200年(东汉时代)的青瓷是至今发现的最古老的瓷器。 陶器的出现促进了人类进入金属时代，中国的夏代(从公元前22世纪末到约21世纪初到约17世纪初)、前21世纪初到约17世纪初)用于溶解铜的陶质冶炼锅是最早的耐火物。 因为铁的熔炼温度远远高于铜，所以铁器时代的耐火材料也相应地有了很大的发展。 18世纪以后钢铁工业的兴起，促进了耐火材料向多品种、耐高温、耐腐蚀方向的发展。 公元前3700年，埃及开始用简单的玻璃珠作为装饰品。 公元前1000年前，中国也有白色齿孔的玻璃珠。 公元初期，罗马可以生产各种形式的玻璃制品。 从1000年到1200年间玻璃制造技术成熟，意大利威尼斯成为了玻璃工业的中心。 1600年后，玻璃工业蔓延到世界各地。 从公元前3000年到前2000年使用石灰和石膏等气体硬性凝胶化材料。 随着建筑业的发展，凝胶化材料也得到了相应的发展。 公元初期有水硬性石灰、火山灰凝胶化材料，1700年以后制作了水硬性石灰和罗马水泥。 1824年英国j .阿斯普林发明了波特兰水泥(参照水泥)。 上述陶瓷、耐火物、玻璃、水泥等主要成分是硅酸盐，是典型的硅酸盐材料。 18世纪工业革命以后，随着建筑、机械、钢铁、运输等工业的兴起，无机非金属材料迅速发展，出现了电器、化学陶瓷、平板玻璃、化学仪器玻璃、光学玻璃、平炉和转炉用耐火材料、快硬早强等性能优异的水泥。 同时发展了磨料、碳及石墨制品、铸件等。 陶瓷的硬度在各种材料中最高，作为硬质合金耐磨材料，性能特别优异。 由于陶瓷中存在很多相当于裂纹源的气孔，因此，由于拉伸应力，气孔迅速扩大，变脆。 拉伸强度虽然低，但具有高抗压强度。 陶瓷是人类应用最早的材料之一。 传统的“陶瓷”是陶器和瓷器的总称，后来发展成指整个硅酸盐(玻璃、水泥、耐火材料和陶瓷)和氧化物系陶瓷。因为现代的“陶瓷”被视为除金属材料和有机高分子材料以外的所有固体材料，陶瓷也被称为无机非金属材料。 陶瓷是指以天然硅酸盐(粘土、长石、石英等)或人工合成化合物(氮化物、氧化物、碳化物、硅化物、硼化物、氟化物)为原料进行粉碎、调制、成型、高温烧成的无机非金属材料. 由于其一系列性能的优点，不仅制造出餐具等生活用品，而且在现代工业中得到了越来越广泛的应用。 在一些情况下，如果其他材料不满足性能要求，则陶瓷成为当前唯一的可选择的材料。 例如，内燃机火花塞，陶瓷制品能承受的瞬间爆炸温度达到2500，能满足高绝缘和耐腐蚀性的要求。 一些现代陶瓷已经成为防卫、航天等高科技领域不可缺少的高温结构材料和功能材料。 陶瓷材料、金属材料和高分子材料被称为三大固体材料。 20世纪以来，随着电子技术、航天、能量、计算机、通信、激光、红外线、光电子学、生物医学和环境保护等新技术的兴起，对材料提出了更高的要求，促进了特殊无机非金属材料的迅速发展。 3040年代出现了高频绝缘陶瓷、铁电陶瓷和压电陶瓷、铁氧体(也称为磁性陶瓷)和热敏电阻陶瓷(也称为半导体陶瓷)等。 5060年代开发了碳化硅和氮化硅等高温结构陶瓷、氧化铝透明陶瓷、-氧化铝速离子导体陶瓷、气体敏感性和湿式陶瓷等。 迄今为止，出现了变色玻璃、光纤、电光效应、电子发射、高温超导等各种新的无机材料。 材料的成形和控制专家，1.1.2水泥材料的发展概况，于19世纪初(1810年至1825年)，以人工配合的石灰石和粘土为原料，再用烧成、磨制水硬性凝胶化材料的方法开始组织生产。 1824年，英国人阿斯普林(J.Aspdin )把石灰石和粘土混合成块，制成水硬性凝胶化材料，可以把水混合硬化成人造石，而且具有高强度。 因为这种凝胶化材料的外观颜色与当时建筑工程常用的英国波特兰岛产生的岩石颜色相似，所以被称为波特兰水泥(PortlandCement，中国叫硅酸盐水泥)。 英国人阿斯普林(J.Aspdin )于1824年10月首先取得了该产品的专利权。 例如，从1825年到1843年修建的泰晤士河隧道工程使用了大量的波特兰水泥。 随着现代工业的发展，到20世纪初，只有硅酸盐水泥、石灰、石膏等一些凝胶化材料不能充分满足重要的工程建设的需要。 多品种多用水泥的生产和发展是市场的客观需求，如铝酸盐水泥、速硬水泥、抗硫酸盐水泥、低热水泥、油井水泥等。 此后，硫酸铝水泥、氟化铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥等特殊水泥品种陆续出现，把水硬性凝胶化材料发展成更多的种类。 多品种多用途水泥的大规模生产，形成了现代水泥工业。材料成形和控制专业、1.1无机非金属材料发展概况、1.1无机非金属材料发展概况、1.1.3有机非金属材料发展概况、有机非金属材料和高分子材料、基于高分子化合物的材料。 高分子材料是由分子量相对较高的化合物组成的材料，含有橡胶、塑料、纤维、涂料、粘合剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。 所有的生命体都可以看作是高分子的集合，天然高分子是生命的起源和进化的基础。 人类社会一开始就把天然高分子材料作为生活资料和生产资料来利用，并掌握其加工技术。 例如，利用丝线、棉、毛织物，利用木材、棉、麻造纸等。 高分子材料来源于天然、半合成(改性天然高分子材料)和合成高分子材料。 天然高分子是生命的起源和进化的基础。人类社会一开始就把天然高分子材料作为生活资料和生产资料来利用，并掌握其加工技术。 例如，利用丝线、棉、毛织物，利用木材、棉、麻造纸等。 从19世纪起，人类开始使用改造过的天然高分子材料。 火化橡胶和硝化纤维塑