Metallic Materials （采用Metallurgy技术）,工业化生产金属材料可分为：Iron and Steel Materials 钢铁材料Nonferrum metallic materials 非铁金属材料Metallic functional materials 金属功能材料Intermetallic compounds 金属间化合物材料Metal base composites 金属基复合材料,非合金钢Unalloy steel低合金钢Low alloy steel合金钢Alloy steel高温合金High-temperature alloy 铸钢和铸铁Cast steel and cast iron,Iron and steel materials consist of,1,铝合金Aluminous alloy 镁合金Magnesian alloy 铜合金Cupreous alloy 钛合金Titanic alloy 锆合金Zirconic alloy锌合金Zincic alloy,Nonferrous metallic materials contain,1,Magnetic alloyElectric alloyElastic alloyVibration-reducing alloyShape memory alloyHydrogen-storage alloy,Metallic functional materials including,磁性合金,电性合金,弹性合金,减振合金,形状记忆合金,储氢合金,1,金属间化合物材料Intermetallic compounds金属基复合材料Metal base composites,Development in modern times,Teaching aim: Understand of the regularity of the effect on performance of materialsbycomponent structure production processenvironment,教学目的掌握金属和合金中 化学成分 组织结构 生产过程 环境 对金属材料各种性能的影响的基本规律,主要参考书,1 金属材料学 吴承建等编 冶金工业出版社2 金属材料学 戴起勋等编 化学工业出版社3 钢铁材料学 章守华 吴承建编 冶金工业出版社4 微合金钢物理和力学冶金 雍岐龙等编 机械 工业出版社5 不锈钢金属学问题 肖纪美 冶金工业出版社6 不锈钢 陆世英 原子能出版社7 高温合金学 陈国良主编 冶金工业出版社8 高铬耐磨铸铁 郝石坚 机械工业出版社9 有色金属材料学 谭树松主编 冶金工业出版社10 稀土 徐光宪主编 冶金工业出版11 金属学原理 余永宁编 冶金工业出版社,自学内容,第一章 钢铁中的合金元素第二章 工程结构钢第三章 机械制造结构钢第四章 工具钢第五章 不锈耐蚀钢第六章 耐热钢和耐热合金第七章 铸铁第八章 铝合金第九章 镁合金第十章 铜合金第十一章 钛合金,相关思考题：,1.铁碳合金的二元相图。2.开启、扩大、封闭和缩小相区域的合金元素。3.用热力学函数H判别铁素体形成元素和奥氏体形成元素。4.何谓晶间偏析、柯垂耳气团？5.较基体大或小的代位原子各趋向于何处？6.何谓溶质元素的晶界富集系数？它表示什么？影响因素是什么？7.晶界偏析是个什么过程？需要什么条件？8.溶质元素间在晶间的相互作用有哪几方面？9.碳化物和氮化物有什么特点？主要原因是什么？10.碳化物和氮化物的稳定性取决于什么？用什么比较？,11.什么为强碳化物形成元素？中等强度碳化物形成元素？弱碳化物形成元素？12. 什么为强氮化物形成元素？中等强度氮化物形成元素？弱氮化物形成元素？13.相使钢和合金的性能变化如何？14.在二元系中，形成相的条件使什么？15.如何判断相的出现？16.AB2相（拉维斯相）中二组元的原子直径比是多少？晶体结构有几种类型？17.有序结构的相是稳定物吗？是什么状态？18.合金钢加热时的转变包括哪些？19.促进奥氏体晶粒长大的元素有什么？强烈阻碍奥氏体晶粒长大的元素有什么？中等阻止奥氏体晶粒长大的元素有什么？20.细化晶粒的方法有什么？,1.工程结构钢合金化的目的是什么？2.主要的强化作用是哪几种？3.铝脱氧怎样起到细化晶粒的作用？4.合金化如何提高强度？5.沉淀强化由什么产生？6.影响钢的冲击韧性和韧脆转化温度的因素有什么？7.MnS夹杂物恶化钢性能的原因是什么？如何消除？8.焊缝 的要求是什么？9.用哪些元素提高钢的抗大气腐蚀的性能？10.机械制造结构钢有哪些钢？各种钢的强度达到什么水平？各种韧性指标的意义是什么？淬透的意义是什么？碳对钢的淬透性有哪些不同作用？何谓调质钢？,11.考虑高温回火脆性的问题？不同回火方式后室温冲击值如何？12.为克服低合金超高强度钢的先天弱点，发展高合金超高强度结构钢。13.氮化钢的氮化处理的目的是什么？14.易削钢中非金属夹杂物或金属间化合物必须满足的条件是什么？15.刃具钢、热作模具钢、冷作模具钢和量具钢各有什么要求？16.铸铁有哪些种类？17.各种元素对石墨化的作用如何？18.什么叫石墨的球化处理？石墨球化剂的主要组成元素有哪些？19.为什么控制石墨片的细化？20.常用的铸铁有哪些种类？合金铸铁有什么种类？相图中有包晶点、包析点、偏析点等,Molten alloy,Iron-carbon equilibrium diagram,包晶点peritectic point共晶点eutectic point共析点eutectoid point,Ferrite(delta),Austenite(gamma),Austenite and Cementite,Ferrite(alpha) and Cementite,Ferrite(alpha),Molten alloy,Iron-carbon equilibrium diagram,A4,A3,1. 使A3温度降低，A4温度升高： 开启相区 扩大相区2. 使A3温度升高，A4温度降低： 封闭相区 缩小相区,开启相区类型FeM相图示意图Mn、Co、Ni，与 Fe无限固溶，使、相区缩小,扩大相区类型FeM相图示意图C、N、Cu，虽然使相区扩大但与 Fe有限溶解,封闭相区，使A3温度升高，A4温度降低并在一定浓度区汇合， 相区被相区封闭，形成圈。元素：V、Cr、Ti、Mo、W、Al、P、Sn、Tb锑、砷等,缩小相区：这类元素与封闭相区元素相似，但由于出现了金属化合物，破坏了圈。元素：B、Zr、Nb、Te钽、S、Ce,基础学习内容：,1 Crystallography2 Crystal Structure3 Phase diagrams4 Diffusion in Metal Alloys5 Solidification6 Dislocations7 Surfaces and Interfaces in Crystalline Solids8 Plastic Deformation of Crystals9（Recovery and Recrystallization） recrystallize10 Transformations in Solids,1 晶体学2 晶体结构3 相图4 金属和合金中的扩散5 凝固6 位错7 晶体固体的表面和界面8 晶体的塑性形变9 回复和再结晶10 固态转变,1晶体学（Crystallography）1.1 晶态(Crystalline material)材料,单晶材料unit crystal多晶材料polycrstal微晶材料crystallite液晶材料等liquid crystal,晶态物质可以有多个晶体组成，由许多取向不同单晶体晶体随机排列的组合称多晶体（Polycrystal）。各个晶粒之间由晶界分开。,当晶粒尺度很小（约为微米级）时称为微晶（Crystallite）。,有一些有机高聚物，他们的结构基元具有一维或二维的近似长程有序排列，其性质介于晶体和非晶体之间，这种物质称为液态晶体，简称液晶Liquid Crystal）,1.2 物质结晶状态的本质特征是：,结构基元(Motif )可以是原子、分子或络合离子在空间呈不随时间变化的规则的三维周期排列,这一本质特征决定了晶体的宏观、微观特征和物理性质。,1.3 晶体的综合研究,（1） 人们在对晶体的研究中总是把作为一个统一的综合问题来研究。,晶体的构造生长性质,（2）研究方法：,通常用各种 衍射方法、 晶体化学方法、 计算数学方法、 对称性理论方法、 对晶体结构和实际晶体结构进行研究。在此基础上进一步研究晶体的生长合成以及晶体物理问题。,可以获得控制组分和实际结构的知识，从而可以用各种手段控制晶态材料的性质，还能探索具有非常宝贵性质的新晶体。,（3）研究领域,这些研究涉及到分子生物、固体物理、金属学、矿物学、及聚合物等广泛领域。事实上，对晶体的综合研究已经使人们制成了新型材料，并且正在发展着一大批结构材料及功能材料。,1.4 晶体科学包含内容,(1) Geometrical Crystallography 晶体几何学(2) Crystallogy 晶体结构学(3) Crystallogeny 晶体生成学(4) Crystallophysis 晶体物理学(5) Crystallochemistry 晶体化学,研究晶体的外表几何形状及它们之间的规律性；,研究晶体内部质点排列的规律性以及晶体结构的不完整性；,研究天然以及人工晶体的发生、成长和变化过程 及其机制；,研究晶体的光学、电学、力学等物理性质以及和它们相关的结构对称性；,研究晶体的化学组成和晶体结构与晶体物理化学性质间的关系。,The study of the relationship of chemical components , crystalline structure and physical chemistry properties.,Remarks on the role of thermochemical data in intermetallic crystallochemistry,a sound investigation of intermetallic systemsbased on a experimental approach using several complementary techniquesthe identification and characterization of an intermetallic phasecrystal structure some information about its stabilitya function of temperature and compositionphase identification and phase equilibria,