金属材料第一讲(绪论Chapter1钢铁中的合金相)

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1、金属材料学学时：80学时理论课：48学时实验课：32学时一、金属材料的历史地位二、金属材料的分类三、金属结构材料的应用情况四、金属材料发展的历史五、金属材料的发展现状及趋势六、关于本课程绪论主要内容:一、金属材料的历史地位1.材料是衡量人类社会文明程度的标志之一。金属材料是现代文明的基础。2.目前，人类还处在金属器时期。比高分子材料更高的强度、模量、耐热性；比陶瓷更高的韧性、可加工性、性能的可调节性、导电性；石器时代→青铜器时代→铁器时代二、金属材料的分类黑色金属有色金属金属材料铸铁钢工程构件用钢机器零件用钢

2、工具钢特殊性能用钢(不锈钢及耐热钢)轻金属(铝,镁,钛)重金属(铜,锌,铅,镍)贵重金属(金,银,铜)稀有金属(钨钼钒铌钴)放射金属(镭铀钍)三、金属结构材料的应用情况1.总产量：钢铁材料占世界金属总产量的95％，用量最大，且价格低廉。2.世界金属矿产储量：铁:5.1％，非铁金属中铝:8.8％．镁:2.1％，钛:0.6％。3.非铁金属冶炼较困难，所需能源消耗大，生产成本高，限制了生产总量的增长幅度。4.非铁金属所创造的价值高，且有钢铁所不具备的特殊性能，比强度高，耐低温、耐腐蚀等，产量仍在迅速增长。钢铁仍将是

3、21世纪中国结构材料的支柱生产能源消耗低可大批量生产丰富的矿产资源低廉的生产成本和销售价格优异的使用性能和良好的加工性能公元前4300年：自然的金、铜及锻打、热加工等工艺公元前2800年：铁的熔炼四、金属材料发展的历史公元前3800年：人工冶炼的铜器；公元前3000年：我国出现锡青铜——甘肃东乡马家窑文化的青铜刀（含6~10％Sn）。公元前2000年：青铜器兴盛，编钟与武器（商、周、春秋战国）东汉时：反复锻打钢→最原始形变热处理工艺。淬火技术:“浴以五牲之溺，淬以五牲之脂”→现代的水淬、油淬。我国冶铁技术在春

4、秋末期有很大的突破，发明了生铁经退火制造韧性铸铁和以生铁制钢的技术。现代冶金技术的发展自19世纪中叶的转炉炼钢和平炉炼钢开始。19世纪末的电弧炉炼钢和20世纪中叶的氧气顶吹转炉炼钢及炉外精炼技术，使钢铁工业实现了现代化。20世纪40年代，用镁作还原剂从四氯化钛制得纯钛，并使真空熔炼加工等技术逐步成熟后，钛及钛合金的广泛应用得以实现。非铁金属冶金方面:19世纪80年代发电机的发明，使电解法提纯铜的工业方法得以实现，开创了电冶金新领域；用熔盐电解法将氧化铝加入熔融冰晶石，电解得到廉价的铝，使铝成为仅次于铁的第二大

5、金属；同时，其他非铁金属也陆续实现工业化生产。20世纪中叶，新金属材料研究发展迅猛。如非晶态合金、金属基复合材料、金属间化合物结构材料、金属纳米材料等。19世纪末，出现了新型的合金钢如高速工具钢、高锰钢、镍钢和铬不锈钢，并在20世纪发展为门类众多的合金钢体系。铝合金、镁合金、铜合金、钛合金和难熔金属及合金等也先后形成工业规模生产。上图：吴王夫差矛和越王勾践剑右上：青铜鼎右下：商代青铜纵目人面像上图沧州铁狮子铸于953年，重40余吨。右图当阳铁塔铸于1061年，八棱13层，塔体分段铸造擂鼓礅二号墓编钟复制件19

6、81年湖北擂鼓墩二号墓出土战国编钟一套，音律准确，音色优美。其件数和规模仅次于曾侯乙编钟，总音域达5个8度以上，可自己转调，奏出五声、六声、七声音阶构成的各种乐曲。须五人合作演出，众声齐发，交响叠鸣。无愧为古代音乐之绝响。水陆两用汽车轻型吊轨磁悬浮列车MX-400空中汽车美国莫勒潜心研究.被誉为“汽车演变的里程碑”。飞机外形像一辆新颖别致的小汽车。空中飞行依仗的是它有可转动的发动机及专门提供升力的风扇。试用2年多来，它最高飞行时速超过了600多公里，比直升机快2倍，可载4人，飞行最大高度9000米，航程150

7、0公里。材料的发展使汽车和飞机等性能发生了突变机身材料的变迁:钢--铝合金--钛材料--各种复合材料世界贸易大厦基本上是用铝合金贴面的.在“9.11”事件中，该双子大楼遭到袭击，毁于一旦。但它作为一个大量使用铝合金贴面的的雄伟建筑将永远载入史册。五、金属材料的发展现状及趋势1．继续重视高性能的新型金属材料高强度及超高强度金属材料超易切削钢和超高易切削钢高温合金与难熔合金有序金属间化合物硬质合金与金属陶瓷金属基复合材料共晶合金定向凝固材料3．材料的设计及选用科学化按照指定的性能对材料进行结构、成分的科学设计。2

8、．非晶（亚稳态）材料日益受到重视超细纳米颗粒金属材料快速冷凝金属非晶及微晶材料本课程的目的、内容及学习要求1.目的：讲授金属结构材料的物理冶金问题，使学生掌握金属及合金中的化学成分、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；掌握分析、解决各种金属材料的化学成分设计、生产、热处理和使用中的问题。金属材料的合金化基础理论，在论述常用类型金属材料的性能要求的基础上，分析各类工程构件用钢、