哈工大金属学与热处理课件

1、金属学与热处理A Metallography and heat-treatment多媒体教材，授课时： 56教材： 金属学与热处理，崔忠圻，一门课程研究对象，目的及研究对象，任务和目的要求1研究对象金属和合金。 什么是金属？ 什么是合金？ (1)金属性质*高导电性和热传导性*金属光泽*良好的延展性(塑性) *不透明，绪论：具有正的电阻温度系数。 * * *电阻随着温度的提高，金属和非金属的本质差异变高，t=0 (1 T )，部分纯金属为绝对零度附近的超导性，(2)金属和合金的定义，金属定义：具有正电阻温度系数的物质。 合金的定义：一种金属元素和另一种元素或一些其他元素通过熔炼或其他方法结合而成

2、的具有金属特性的物质。 用金属键模型说明：金属特性，(3)金属中的原子的结合方式，非金属中：离子键、共价键等，键键强，饱和性的硬度高，方向性的硬度高，没有塑性，两条路线的主要任务：金属与合金的化学成分、加工技术、组织结构和性能22222222222222222200000653化学成分不同，性能不同，纯铝40纯铜60纯铁200，化学成分相同，处理方式不同，性能不同，0.8C的钢锯条800，冷却方式不同石墨和金刚石由碳原子构成，但性能差异很大。 原因：碳原子的空间排列方式不同，即内部组织结构不同，提高材料性能的主要方法是：改变材料的化学成分，改进材料的生产技术，改变材料内部的组织结构和性能。 *

3、材料科学研究的四要素和相互关系线：性能Performance，(1)原子结构：根据原子的种类，组织结构是什么？ 材料的不同层次结构，(2)晶体结构：原子在空间的排列方式，合金相形态，金属多晶体结构，显微组织，(3)组织结构(显微组织): 不同倍率的放大镜，显微镜观察到的金属的内部形态，原子种类； 内部原子的排列方式合金元素的存在方式内部不同尺度的各种结构缺陷，材料的组织结构：3，3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)开发新的合金材料。 二、本课程内容1的金属材料科学研究内容：成分、组织结构、技术、性能及其课程体系：金属学、金属热处理、金属材料学、金属性

4、能、材料分析技术和方法等两门课程的主要内容：金属学：第一第八章金属热处理：第九第十章金属材料学：第十一章第十三章，(1)。 掌握基本理论和基本实验方法；(2)掌握金属材料的成分、组织结构、工艺、性能之间的关系；(3)了解金属材料的常用分析方法，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，2001，三要求：一，金属材料性能的种类，2金属材料力学性能，金属材料加工过程：冶炼铸造，铸锭，板棒型管， 机械加工、冷轧冷拉拔、深冲、锻件、铸件、机械加工：车、铣削、切削、磨削、零件或构

5、件、热轧、热轧、工艺性能、使用性能、材料性能包括使用性能和工艺性能： 1使用性能：在使用条件下表示的性能力学性能(强度、强度物理性能(光、电、磁等)化学性能(耐氧化性、耐腐蚀性等)其他性能(耐磨损性、热硬化性、减振性等)、2工艺性能： -材料的制造、加工中表现出的、铸造性能(流动性、收缩、偏析等)冲压加工性能、冷加工性能、锻造性能等； 切削加工性焊接性热处理性能； 二、力学性能：工程材料在外力作用下反应的性能也称为机械性能，主要包括强度、塑性、硬度、韧性等，强度和塑性的测量根据应力应变曲线，应力： =P/A0 (MPa )应变：=l /。 L0 1应力应变曲线拉伸试验测定，变形三阶段： (1)

6、弹性变形，(2)塑性变形，(3)断裂、(1)弹性变形：的特征：应力复原后应与变形消失的应力成比例关系的总变形量小：1%的主要性能指标：弹性极限e MPa弹性模量E: =E，(2)塑性变形：的应力原始后，变形部分消失，存在残留、永久的变形。 特征： (1)变形是永久的，不可逆的(2)应力和应变成比例的关系(3)变形量大的能进行塑性加工的原因，塑性变形中的重要指标：受到的应力的大小：断裂前的塑性变形量的大小：拉伸强度(b):最大均屈服强度(s):抵抗微量塑性变形的应力值、断裂后伸长率()、截面收缩率()、三、力学性能及指标(一)强度材料抵抗变形和断裂的能力。 1弹性极限(e ) :弹性极限r0.0

7、1 2屈服强度：规定了材料开始显着塑性变形时的应力值(s )、Mpa。 (1)实质上是对微量塑性变形的抵抗力。 (2)在没有明显的屈服现象的情况下，用条件屈服极限0.2%，规定与残留伸长为0.2 %时对应的应力值，断裂和塑性变形是材料发生故障的形式，3拉伸强度：材料断裂前受到的最大应力值(b )、Mpa。 产生最大均匀的塑性变形的阻力。 2222222222222200空气空气(1)伸长率() :样品拉伸后的标间距离的伸长量与原来的标间距离的长度之比=(L切断后-L原)/L原%=L/L0 % (2)截面收缩率() :样品切断部位的截面积的减少量与原截面积之比。 =(A原- A切断后)/A原%=

8、A/A0 %，越高，材料的塑性通常为 5% 脆性材料的塑性的意思：成形安全，(3)硬度，材料按压于其他硬物的能力，即受压时抵抗表面的局部塑性变形的能力。测定材料硬软度的指标硬度和强度间有一定的关系(1)布氏硬度(HB)在软材料3354有色金属(2)钎焊硬度(HR)硬度中钢铁材料的具体例：在HRA、HRB、HRC中硬软度范围宽用硬材料的微硬度(HV) 测量了材料内部的微区域的相、组织的硬度，施加在球面压痕的单位表面积上的平均压力值，狼、狼、狼、狼适合测定的材料HRA :超硬合金HRC:淬火钢HRB:低碳钢、铜合金、铁氧体锻铸铁、洛氏硬度：维氏硬度：压痕的单位表面积所施加的平均压力值金刚石正四角锥

9、压头， 硬度表示方法： HBS 200 hbw 400 HR 55hrb 30 HRC 45h RC 900 HV 1100，f下箭头，(4)韧性、负载速度非常快时，不能以静负荷下的s、b作为故障基准。 1冲击韧性(k )用：材料在冲击载荷下导入抗破坏能力，用材料破坏时消耗的功量来测定，是强度和塑性的综合指标，、k； 、k、k、k=Ak/s，金属的k与温度直接相关： (1)T、k (2)韧性转变温度T Tk的情况下，金属在脆性状态k、脆性区、韧性区、材料内部存在龟裂缺陷时：2断裂韧性KIc、在龟裂前端产生的应力集中a达到某阈值时龟裂的压曲发展，此时的KI称为破坏韧性KIc 材料抵抗龟裂的压曲发

10、展的性能，应力场强度因子：应力的大小，龟裂的尺寸， 导入龟裂形状的工程材料：制造工程构件和机械零件、工具、特殊性能材料(耐腐蚀性、耐高温)的分类：按原子间键的性质分类，金属材料：黑色金属：以铁和铁为基础的合金纯铁，钢、铸铁、铁合金为工程材料的90%有色金属：黑色金属以外的所有金属，合金3354轻金属、难溶金， 贵金属等金属键(过渡金属包括少量共价键)、3工序材料的分类、二、陶瓷材料、陶瓷定义：由一种或多种金属元素(包含半金属元素、Si等)的同种非金属元素构成的化合物。 CaO、TiO2、Al2O3、SiC、Si3N4 CaTiO3、MgAl2O4，传统：硅酸盐系材料目前：各种无机非金属材料的总称不含烃离子键主要为硬度高、脆的普通陶瓷：硅， 铝氧化物的硅酸盐材料特殊陶瓷：高熔点的氧化物、碳化物、氮化物、硅化物等烧结材料金属陶瓷：金属和碳化物及其他化合物的粉末冶金产品的发展：纳米技术陶瓷的增强三、高分子材料：有机合成材料、聚合物、高分子化合物：共价键、分子键高良好的塑性韧性，强耐腐蚀性，优良的绝缘塑料，合成纤维，合成橡胶，四，复合材料：