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1、钢铁材料学,孔 见材料科学与工程学院,绪论,金属材料学是研究金属材料的成分、组织结构与性能之间关系的一门技术科学。钢铁材料,组成-结构-性质-工艺过程之间关系示意图,一、材料发展与社会进步,材料发展与社会进步的密切关系：石器青铜器铁器时代,第一次产业革命的突破口是推广应用蒸汽机，但只有在开发了铁和铜等新材料以后，蒸汽机才得以使用并逐步推广。第二次产业革命一直延续到20世纪中叶，以石油开发和新能源广泛使用为突破口，大力发展飞机、汽车和其他工业，支持这个时期产业革命的仍然是新材料开发。如合金钢、铝合金以及各种非金属材料的发展。,材料是当代文明的三大支柱之一材料、能源、信息是当代社会文明和国民经济的
2、三大支柱，是人类社会进步和科学技术发展的物质基础和技术先导。材料是全球新技术革命的四大标志之一（新材料技术、新能源技术、信息技术、生物技术）。,材料按化学组成（或基本组成）分类根据材料的性能特点分类（结构材料与功能材料）材料按服役的领域来分类 材料按结晶状态分类,二、材料分类,按物理性质可分为：导电材料、绝缘材料、半导体材料、磁性材料、透光材料、高强度材料、高温材料、超硬材料等。按物理效应分为：压电材料、热电材料、铁电材料、非线性光学材料、磁光材料、电光材料、声光材料、激光材料等。按用途分为：电子材料、电工材料、光学材料、感光材料、耐酸材料、研磨材料、耐火材料、建筑材料、结构材料、包装材料等。
3、,按化学组成（或基本组成）分类：,1.金属材料2.无机非金属材料3.高分子材料（聚合物）4.复合材料,金属材料,金属材料是由化学元素周期表中的金属元素组成的材料。可分为由一种金属元素构成的单质（纯金属）；由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素构成的合金。合金又可分为固溶体和金属间化合物。,在103种元素中，除He,Ne,Ar等6种惰性元素和C、Si、N等16种非金属元素外，其余81种为金属元素。除Hg之外，单质金属在常温下呈现固体形态，外观不透明，具有特殊的金属光泽及良好的导电性和导热性。在力学性质方面，具有较高的强度、刚度、延展性及耐冲击性。合金是由两种或两种以上的金属元素，或金属元素
4、与非金属元素熔合在一起形成的具有金属特性的新物质。合金的性质与组成合金的各个相的性质有关，同时也与这些相在合金中的数量、形状及分布有关。,当金属的晶体结构保持溶剂组元的晶体结构时，这种合金称为一次固溶体或端际固溶体，简称为固溶体。金属元素与其它金属元素或非金属元素之间形成合金时，除固溶体外，还可能形成金属间化合物。,根据溶质原子在溶剂晶体结构中的位置，固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体。在置换固溶体中，溶质原子位于溶剂晶体结构的晶格格点上；在间隙固溶体中，溶质原子位于溶剂晶体结构的晶格间隙。溶质原子在固溶体中的分布可以是随机的，即呈统计分布；也可以是部分有序或完全有序，在完全有序固溶体中，异类
5、原子趋于相邻，这种结构亦称为超点阵或超结构。,此外，合金中溶质原子还可能形成丛聚，即同类原子趋于相邻。丛聚可以呈随机弥散分布。事实上，实验中还没有见到溶质原子呈完全随机分布的固溶体。因此，只能在宏观尺度上认为处于热力学平衡态的固溶体是真正均匀的，而原子尺度上并不要求它也是均匀的。不同类型固溶体中原子排列情况示于图。,不同类型固溶体中原子排列示意图,（a）随机置换固溶体,（b）有序置换固溶体,（c）随机间隙固溶体,（d）固溶体中的溶质丛聚,金属间化合物可分为三类，即由负电性决定的原子价化合物（简称价化合物）、由电子浓度决定的电子化合物（亦称为电子相）以及由原子尺寸决定的尺寸因素化合物。除了这三类
6、由单一元素决定的典型金属间化合物外，还有许多金属间化合物，其结构由两个或多个因素决定，称之为复杂化合物。,三、材料的性质,材料的性质是指材料对电、磁、光、热、机械载荷的反应，主要决定于材料的组成与结构。,材料的性能：使用性能是材料在使用状态下表现的行为，它与材料设计、工程环境密切相关。实用性能包括可靠性、耐用性、寿命预测及延寿措施等。使用性能包括力学性能、物理性能和化学性能等工艺性能是指对各种加工工艺手段所表现出来的特性，即可加工性。包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能、切削加工性能等。,四、选材的一般原则,使用性能工艺性能经济性,参考书目,王笑天 金属材料学 机械工业出版社王晓敏 工程材料学 哈尔滨工业大学出版社章守华主编，合金钢，冶金工业出版社 F.B.匹克林著 石霖译，物理冶金与钢的设计，北京工业学院出版崔巍主编，钢铁材料及有色金属材料，机械工业出版社W.F.史密斯著 张泉等译，工程合金的组织与性能，冶金工业出版 合金钢或金属材料、工程材料等,教学安排,绪 论1 钢铁材料基础-8 2 工程构件用钢-63 机器零件用钢-44 工模具用钢-65 不锈钢与耐热钢-26 铸铁-4其他-2,学习要求与考试方式,听课要求小论文要求(1030%)考试,
