金属材料学 主编 伍玉娇绪 论一、材料的分类绪 论二、金属材料的优势 1、成熟的加工工艺艺； 2、优优越的综综合性能具有导电导电 性和磁性，并且其韧韧性高于陶瓷的，弹弹性模量 高于高分子材料。 3、在相当长长的时时期内金属资资源不会枯竭多数金属矿矿物能满满足几百年的使用，随着科学技术术的发发 展，可开发发一些低品位矿矿石，并且海洋、地壳深处处都有大量 的金属矿矿物。 4、具有优优异的性价比优势优势 。 5、更重要的是金属材料本身也在不断发发展。绪 论 三、金属材料的新进展1、非平衡态态（亚稳态亚稳态 ）合金主要包括非晶、微晶和纳纳米晶，准晶也属于该该范畴。（1）非晶态态材料具有短程有序、长长程无序的特征。硬度和强度高、磁导导 率高，矫顽矫顽 力低。非晶态态磁性合金Fe78B13.5Si9作为变压为变压 器材料，其铁损为铁损为 取向硅钢钢片的1/3左右，而价格仅仅高50%。Fe80B20非晶态态合金的断裂强度高达3700MPa，比一般超 高强度钢钢高出50%，为为一般结结构钢钢的7倍，是很好的低膨胀胀 系数和恒弹弹性材料。绪 论（2）微晶态态材料是液态态金属在快冷条件下的产产物，其特点有： 微晶的强度遵循Hall-Petch公式，具有比一般金属更高的强度； 微晶材料的偏析很小，主要表现现在合金在凝固过过程中形成的枝晶间间距很小；由于在快冷过过程中溶质质原子的析出受到限制，因此，通过过快冷可大大提高固溶度。绪 论2、高比强度、高比刚度金属基复合材料航天、航空技术的发展对材料提出越来越高的要求，如耐高温或要求高比强度和比刚度，以最大限度地减轻飞行器的重量。金属基复合材料的比刚度比树脂复合材料的高很多。3、在特殊条件下使用的金属材料腐蚀介质、磨损、辐射、高（低）温等环境条件。绪 论4、新工艺和新技术是开发新型金属材料的动力。5、金属功能材料的发展（1）金属磁性材料（2）形状记忆合金和超弹性合金（3）储氢合金（4）生物医学材料第1章 金属材料的合金化原理u 合金元素对铁碳相图的影响u 钢的合金化u 合金元素在钢中的存在形式u 合金元素对钢相变的影响u 合金元素对钢力学性能的影响u 合金元素对钢工艺性能的影响u 合金钢的编号方法合金元素为为了使钢获钢获 得所需要的组织结组织结 构、物理、化学和力学等性能而添加在钢钢中的元素。钢钢中常用的合金元素有：Si、Mn、Cr、Ni、W、Mo、V、Ti、Nb、Al、Cu、B、Re等。一、基本概念 1.1 合金元素对铁碳相图的影响热脆性：SFeS（低熔点989）；冷脆性：PFe3P（硬脆）；氢脆、白点：H。1.1 合金元素对铁碳相图的影响微量元素0.8%C，宜球化退火。三、切削加工性1.6 钢的编号我国的钢号表示方法，根据国家标准钢铁产品牌号表示方法 （GB/T2212000）中规定，并于2000年11月1日开始实施。 一、GB标准钢号表示方法 屈服点数值共分195、215、235、255、275五个强度等级；质量等 级最高的是D级；脱氧方法符号在镇静钢和特殊镇静钢的牌号中可省 略。专用工程构件结构钢还在牌号的头部（或尾部）标注出代表产品 用途的符号，例如： 压力容器用钢牌号表示为“Q345R”；焊接气瓶 用钢牌号表示为“Q295HP” 。1、结构钢：碳素（低合金）结构钢 牌号 表示Q+屈服点值（MPa）+质量等级（A、B、C、D ）+脱氧方法（F、b、Z、TZ）1.6 钢的编号2、机器零件制造用钢牌号由三部分组成，即由“二位数字+元素符号+数字”组成。前面的两位数字表示钢的碳的质量分数的万倍（即万 分之一）；元素符号表示所含合金元素，后面的数字表示合金元 素含量的百倍（即百分之一）。合金元素平均含量小于1.50%时，牌号中仅标明元素，一般不 标明含量； 平均合金含量为1.50%2.49%、2.50%3.49%、 3.50%4.49%、4.50%5.49%、时，在合金元素后相应写 成2、3、4、5。 高级优质钢(S、P含量分别0.025%)，在牌号尾部加 符号“A”表示。特级优质钢(S0.015%、P0.025%)，在 牌号尾部加符号“E” 。1.6 钢的编号加S易切削钢和加S、P易切削钢，在符号“Y”和阿拉伯数 字后不加易切削元素符号。如Y15；较高含锰量的加S或加S、P 易切削钢在符号“Y”和阿拉伯数字后加Mn元素符号。如 Y40Mn ；含Ca、Pb等易切削元素的易切削钢，在符号“Y”和阿拉伯数 字后加易切削元素符号。如：“Y15Pb”、“Y45Ca”。 非调质机械结构钢，在牌号头部分别加符号“YF”和“F”表示易切削非调质机械结构钢和热锻用非调质机械结构钢，牌号 表示方法的其他内容与合金结构钢相同。例如：“YF35V”、“ F45V”。 1.6 钢的编号高碳铬轴承钢的牌号在头部加符号“G”，但不标碳含量。Cr含量以千分之几计，其他合金元素按合金结构钢的合金含量表示，如GCr15；渗碳轴承钢，采用合金结构钢的牌号表示方法，另在牌号头部加符号“G”。例如：“G20CrNiMo”。高级优质渗碳轴承钢，在牌号尾部加“A”；高碳铬不锈轴承钢和高温轴承钢，采用不锈钢和耐热钢的牌号表示方法，牌号头部不加符号“G”。 1.6 钢的编号3、工具钢 碳素工具钢牌号由“T+数字（碳的质量分数的千倍）表示一般优质碳素工具钢不加质量等级符号，而高级优质碳 素工具钢则在其数字后面再加上“A”字，如T8A，T12等。含锰碳素工具钢中锰的质量分数可扩大到0.6%，这时 在牌号的尾部标以Mn。 1.6 钢的编号牌号表示方法与机械制造用结构钢相似，但当其平均碳的质量分数大于1%时，含碳量不标出，当其平均碳的质量分数1%时，则牌号前的数字表示平均碳的质量分数的千倍（即以0.1%为单位，用1位数字表示）。合金元素的表示方法与合金结构钢相同。如：9SiCr表示平均碳的质量分数为0.9%左右，铬、硅各为1%左右；Cr12表示平均碳的质量分数大于1%，含铬为12%左右。 合金工具钢都属于高级优质钢，故不再在牌号后标出“A”字。塑料模具钢在牌号头部加“SM”，牌号表示方法与优质碳素结构钢和合金工具钢相同。例如：SM45、SM3Cr2Mo。 合 金 工 模 具 钢 1.6 钢的编号4、不锈钢和耐热钢 牌号前若为一位数字则表示平均碳的质量分数的千倍 （以0.1%为单位），如3Cr13；当C%1%时采用二位数字表示（ 0.01%为单位），如 11Cr17。合金元素的表示方法与其它合金钢相同。当w(C)0.03%时，在牌号前冠以“00”， 当w(C)0.08%时，在牌号前冠以“0”。易切削不锈钢、易切削耐热钢在牌号头部加“Y”。 牌号由 “数字+元素符号+数字”组成1.6 钢的编号牌号表示方法是在各类焊 接用钢牌号头部加符号 “H”。例如：“H08”、“H08Mn2Si”、“H1Cr18Ni9”。 高级优质焊接用钢，在牌号尾部加符号“A”。例如： “H08A”、“08Mn2SiA”。 5、焊接用钢