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材料工程系 绪论 —— 金属材料的过去、现在和将来 0.1 金属材料发展简史 1、第一阶段——原始钢铁生产 公元前4300年：自然的金、铜及锻打等工艺 公元前2800年：铁的熔炼 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。 第1章 钢的合金化原理 1.1 Me和Fe基二元相图 一、钢中的Me 1、杂质元素（impurity- element） 常用合金元素点阵结构、电子结构和原子半径 1.4 碳（氮）化物 一、钢中常见的碳化物 K类型、大小、形状和分布对钢的性能有很 重要的作用。 1.5 Me在钢中的存在形式一、Me在不同状态下的分布 1.6 合金钢的加热A化 一、K在A中的溶解规律 1.7 过冷A体的分解一、过冷A体的稳定性 1.8 合金钢的回火转变一、M分解 1.10 Me对钢工艺性的影响 四、材料的热处理工艺性 1.8 金属材料的环境协调性设计 1.8.1 通用合金与简单合金 1.8.2 环境协调性合金设计 环境协调性合金的成分设计 性能环境负荷比 第2章 工程结构钢 工程结构钢是指专门用来制造工程结构件的一大类钢 种。在钢总产量中，工程结构钢占90％左右。工程结构钢包括碳素钢和低合金高强度钢。 低合金高强度钢是指在碳含量低于0.25%（质量分数，下同）的普通碳素钢的基础上，通过添加一种或多种少量合金元素（低于3%），使钢的强度明显高于碳素钢的一类工程结构用钢，统称低合金高强度钢。 按用途可分为结构钢、耐腐蚀钢、低温用钢、耐磨钢、钢筋钢、钢轨钢及其他专业用钢等 2.1 工程结构钢的基本要求 2.2 低合金高强度结构钢的合金化1、Me对低合金高强度钢力学性能的影响 2.3 铁素体-珠光体钢 2.4 微珠光体低合金高强度钢 石油、天然气开发，需要大量输送管线。油气管线 用钢要求有很好的焊接性、低温韧度和强度等综合性能。 输送油气距离越长，压力越大，质量要求也越高。油气 管线用钢发展为微P低合金高强度钢。 2.5 针状铁素体钢 对于一些强度、焊接性、低温冲击韧性等要 求更高的场合，还必须采用针状铁素体低合金 高强度钢。 2.6 低碳贝氏体和马氏体钢 低碳贝氏体钢是指含碳量为0.10~0.15%，使 用状态组织为B的钢。贝氏体钢通常是在轧制空 冷或控制冷却，直接获得B组织。 由于B的相变强化，低碳贝氏体钢与相同含碳 量的铁素体-珠光体型钢相比，具有更高的强度和 良好的韧度，屈服强度可达450~980MPa . 低碳马氏体钢 工程机械上相对运动部件和低温下使用部件， 要求有更高的强度和良好的韧性。 2.7 双相钢 低合金高强度钢发展趋势 第3章 机器零件用钢 根据钢的生产工艺和用途，可分为：调质钢、低碳马氏体钢、超高强度结构钢、渗碳钢、氮化钢、弹簧钢、轴承钢和易削钢等。 3.1 概 述 一、机器零件用钢的性能要求 1、具有良好的冷热加工工艺性 如锻造、冲压、热处理、车、铣、刨、 磨等。 2、具有良好的力学性能 不同零件，对钢强、塑、韧、疲劳、耐 磨性等有不同要求。 一般为亚共析钢，低合金或中合金，优质 钢或高级优质钢。 3.2.1 调质钢 1、淬透性原则 淬透性相同的同类调质钢，可互相代用 在机械制造工业中，调质钢是按淬透性高低来 分级的。 DC为油淬临界直径 3.2.2 微合金非调质钢 一、 微合金元素对强韧化的贡献 非调钢组织：主要是F+P+弥散析出K。 主要强化作用：细化组织和相间沉淀。 微合金化元素： Ti、Nb、V 、N等元素， V是主要的。 多元适量，复合加入：Nb-V-N和Ti-V等— 主要贡献是细化组织。 四 非调质钢的优化设计 通过合适的成分配比和工艺控制可达到同时提高 强度和韧度的目的。 + CU为冲击韧性,Rm为抗拉强度,D是珠光体片间距,fp是珠光体 体积分数,dr为奥氏体晶粒大小, △Rmp 3.2.3 弹簧钢 一、弹簧的服役条件及性能要求 二、常用弹簧钢及强化工艺 3.2.4 滚动轴承钢 一、滚动轴承钢的工作特点及性能要求 滚动轴承由内、外圈和滚动体（珠、柱、锥、