金属材料学知识点总结

知识点梳理和总结王永强不锈钢和耐热钢4钢的合金化原理1工程结构和机械制造结构钢2工模具钢35有色金属合金及新型金属材料6铸铁三、课程的主要内容第1章-金属材料学的核心第2-3，7章第4章第5-6章第8章第9-15章一、金属材料学科定位与分类材料材料Materials是人类用于制造生活和生产工具赖以生存和发展的重要物质基础；是当今社会物质文明进步的根本性支柱之一；是国民经济、国防及其他高新技术产业发展不可或缺的物质基础。1.材料科学与工程、金属材料学材料科学与工程(MSE—MaterialsScienceandEngineering)：关于材料成分、制备与加工、组织结构与性能以及材料使用性能诸要素和它们之间相互关系的有关知识的开发与应用的科学。材料科学与工程专业（一级学科）：材料物理与化学材料学材料加工工程金属材料无机非金属高分子材料二级学科1.材料科学与工程、金属材料学金属材料学：从科学意义上与材料科学与工程的定义是一致的，只不过研究对象限于金属材料。金属材料学科属于应用科学基础范畴，它以凝聚态物理和物理化学、晶体学为基础理论，结合冶金、机械、化工等学科知识，去探讨金属材料的成分(compositons)、工艺(processes)、组织结构(microstructure)、性能及使用性能(properties、performance)之间的内在规律，并联系具体器件或构件的使用功能，力求能用经济合理的办法制备出来。确立两个关系：•性能与成分、组织结构间的关系；•组织结构与成分和加工工艺间的关系材料科学与工程的主要任务加工工艺材料成为工业产品的桥梁化学成分最本质因素性能材料应用的基础组织结构最直接因素•改变材料的化学成分改进材料的合成与工艺。提高材料性能的途径1.材料科学与工程、金属材料学2.金属材料分类金属材料结构材料功能材料传统材料新型材料2.金属材料分类金属材料黑色金属有色金属CompositionsSynthesisProcessingMicrostructurePropertiesPerformance金属材料成分、组织、制备、性能金属材料的性能力学性能物理性能化学性能工艺性能使用性能一、金属材料性能使用性能：指金属材料制成零件后为保证其正常工作及一定使用寿命应具备的性能。包括力学性能、物理性能和化学性能。工艺性能：指金属在加工成零件或构件过程中应具备的适应加工的性能。包括冶炼性能、铸造性能、锻压性能、切削加工性能、焊接性能及热处理工艺性能等。一、金属材料性能•使用性能是保证能不能使用；•工艺性能是保证能不能生产和制造的问题。•两者有时是一致的，有时互相矛盾。力学性能指金属在力的作用下所显示出的与弹性和非弹性反应相关或涉及应力-应变关系的性能，如强度、塑性、弹性、硬度、韧性、疲劳等力学性能是选择和使用结构金属材料的重要依据。金属材料的力学性能二、金属材料的制备制备（加工）工艺冶炼与凝固成型与热处理冶金与凝固理论塑性成型与固态相变理论其他热处理普通热处理表面热处理热处理退火(annealing)正火(normalizing)淬火(quenching)回火(tempering)真空热处理形变热处理激光热处理控制气氛热处理表面淬火—感应加热、火焰加热、电接触加热等化学热处理—渗碳、氮化、碳氮共渗、渗其他元素等整体热处理二、金属材料的制备•淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于Vk速度冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺.淬火是应用最广的热处理工艺之一。淬火目的是为获得马氏体组织，提高钢的性能。钢的淬火与回火淬透性与淬硬性M量和硬度随深度的变化•淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层深度的能力。其大小是用规定条件下淬硬层深度来表示。淬硬层深度是指由工件表面到半马氏体区(50%M+50%P)的深度。淬硬性是指钢淬火后所能达到的最高硬度，即硬化能力.●淬火加高温回火的热处理称作调质处理，简称调质.广泛用于各种结构件如轴、齿轮等热处理。也可作为要求较高精密件、量具等预备热处理。适用于各种高碳钢、渗碳件及表面淬火件。应用获得良好的综合力学性能，即在保持较高的强度同时，具有良好的塑性和韧性。提高e及s，同时使工件具有一定韧性。在保留高硬度、高耐磨性的同时，降低内应力。回火目的S回T回M回回火组织500-650℃350-500℃150-250℃回火温度高温回火中温回火低温回火适用于弹簧热处理钢的淬火与回火•回火是指将淬火钢加热到A1以下的某温度保温后冷却的工艺。钢的淬火与回火三、金属材料的组织结构Fe-Cr-Ni合金宏观组织微观组织铁素体相奥氏体相双相组织合金组织相核电站主管道三、金属材料的组织结构合金相金属化合物固溶体组元1（纯金属）组元N（纯金属）常见金属结构BCCFCCHCP材料结构原子结构原子的空间排列显微组织三、金属材料组织与结构晶态非晶态三、金属材料的组织结构相、组织、固溶体、金属化合物、珠光体、马氏体、奥氏体、铁素体1)碳素钢：含C量大于0.0218wt.%而小于2.11wt.%、除Fe、C和限量的Si、Mn、P、S等杂质外，不含其他合金元素的钢。•低碳钢C≤0.25%；中碳钢C=0.25%-0.60%；高碳钢C0.60%。2)合金钢：在碳素钢基础上为改善钢的某些性能而有目的地添加的适量的一种或多种合金元素而构成的钢种。低合金钢（Me总5%）、中合金钢（5%Me总10%）、高合金钢（Me总5%）。•1、按成分分类钢铁材料•2、按用途分类•结构钢•包括工程结构钢（碳素结构钢和低合金高强度钢）和机械制造结构钢（优质碳素结构钢和合金结构钢）。钢铁材料•工模具钢•可分为碳素工具钢和合金工具钢。或者刃具钢、冷变形模具钢、热变形模具钢和量具钢等。•特殊性能钢•主要为不锈耐蚀钢和耐热钢，均为合金钢。3、按冶金质量分类•普通钢：S≤0.055%，P≤0.045%。•优质钢：S≤0.035%，P≤0.035%。•高级优质钢：S≤0.030%，P≤0.030%。•特级优质钢：S≤0.020%，P≤0.025%。•注：碳素钢有普通级，而合金钢没有普通级。钢铁材料