材料与材料科学：.DOC

材料与材料科学： 1、材料发展史 材料的定义：人类社会所能接受并经济地制造有用物品的物质。 材料是人类赖以生存和发展生产的物质基础，也是社会文明发达和生产技术进步的标志。 历史学家曾用“材料”来划分人类的时代：如石器时代、 陶器时代、铜器时代、铁器时代等。 回顾人类的发展史，可以看到材料、能源、信息、生物这四根支柱支撑着人类赖以生存的大厦。 材料科学技术： 材料科学定义： 是研究材料结构与材料性能之间关系的一门科学。 材料工程定义： 讨论材料的成分、结构、性能等内容，阐述材料在工程中的应用规律以及合理选材用材的方法。 材料科学技术 ＝ 材料科学 ＋ 材料工程。 船舶建造方法与所用材料的密切关系 1、19世纪以前，主要是以木材造船； 2、19世纪中叶，出现铁船； 3、19世纪末开始，建造钢船。 造船史上的两次革命： 1、木材 钢（铁）wood－steel 2、铆接 焊接 rivet－welding 工程材料的分类 工程材料 1、金属材料（黑色金属、有色金属）metallic material 2、有机高分子材料（纤维、橡胶、涂料、塑料）organic high polymer material 3、无机非金属材料（水泥、玻璃、陶瓷）（硅酸盐材料）inorganic non-metallic material §1.1 造船材料的分类 造船工业是一个复杂的综合性工业，采用的材料品种多，数量大。 Table1.1 Number of Unique Parts in Product Product Type Number of Unique Parts 1、Aircraft Carrier 2，500，000 2、Submarine 1，000，000 3、VLCC 250，000 4、Boeing 777 100，000 5、Fighter aircraft 15，000 6、Automobile 1，000 建造一艘10000吨货轮， 仅钢材就需要5000吨。 钢材－下料－加工（切割、弯曲）－零件－部件－组件－分段－总段－船体 船体建造流程 金属材料 黑色金属（船用钢材＋铸铁） 有色金属（有色金属＋其合金） 非金属材料 按来源 有机非金属材料（木材、塑料、橡胶、石化产品） 无机非金属材料（水泥、玻璃、石棉） §1.2 对造船材料的主要性能要求 一、具有一定的机械性能； 二、良好的工艺性能； 三、较好的耐腐蚀性能； 四、适合的使用性能； 五、良好的经济性。 上述各项要求有时是矛盾的，要合理解决。 §1.3 船用材料的检验 目的：符合技术规范或定货合同要求，保证良好的机械性 能和运营可靠性。 分类：1、产品检验： 质量证书 2、复查检验：船厂按船舶建造规范对材料的有关规定，对所使用的船用材料（或制品）进行的抽查或补充检查。 验船部门的检验合格印记，如下图 验船部门的材料检验合格印记式样 船舶建造规范对材料试验的有关规定（对金属材料的验收内容） 一、化学成分分析 二、机械性能试验 材料拉伸试验： 硬度试验： 冲击试验： 三、工艺性能试验（冷弯性、可焊性） 四、内外部缺陷的检验 外部缺陷：肉眼、放大镜、显微镜（铸件表面缺陷） 内部缺陷：x射线、磁力探伤、超声波（气泡、缩孔、偏析） 规范对材料的主要要求 1、加强对钢材生产的监督检查，保证材料成分和性能； 2、造船厂和产品厂必须向经船检部门认可的钢厂认购并取得材质证书； 3、发现成分和性能不合格的钢材，要按规范进行复验，直至确认合格。 钢铁是怎样炼成的? 钢铁生产简介 一、生铁的冶炼 设备：高炉（30－40 m） 原料：铁矿石（Fe2O3 Fe3O4 FeCO3）、废石（SiO2 MnO） 燃料（焦炭） 溶剂 （石灰石CaCO3，造渣材料） 高炉炼铁的物理化学过程： 1、焦炭的燃烧： C + O CO2 + Q CO2 + C CO 2、铁的还原：Fe3O4+C Fe2O3+CO2 3、铁的增碳： 900～1200℃ 生铁（C 含量 3%） 铁水 4、造渣： 5、去硫： FeS + CaO CaS + FeO 6、其他元素的还原： Si Mn P 二、钢的冶炼： 炼钢：为改善生铁的性能，将其含碳量降至某一范围，使Si、Mn、S、P 等杂质的含量降低到一定限度的过程。实质上是生铁的氧化过程。 方法：向铁水中送入氧，使其发生各种氧化反应。 设备：转炉、平炉、电炉。 原料：生铁（L或S