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《金属学与热处理A 》 《 Metallography and heat-treatment 》 多媒体教学课件; §1 课程研究的对象、目的及要求 一 研究对象、任务和目的 1 研究的对象 ——金属和合金。 什么是金属？什么是合金？ （1）金属的性质 * 高的导电性和导热性； * 金属光泽； * 良好的延展性(塑性)； * 不透明; 即：具有正的电阻温度系数。;(2) 金属与合金的定义; 试用金属键模型解释： →→金属特性;非金属中：离子键、共价键等;2 本课程的主要任务： 研究金属与合金的化学成分、加工工艺、组织结构和性能四要素及四要素之间的关系与变化规律。 ┗ 此亦为材料科学的研究内容 —— 实际中我们最关心的是性能; 举例： σb(MPa);② 化学成分相同，处理方式不同，性能不同;提高材料性能的主要途径： 一方面改变材料的化学成分，另一方面改进材料的生产工艺，进而改变材料内部的组织结构与性能。;（1）原子结构： 取决于原子种类;合金相形貌;原子种类; 内部原子排列的方式; 合金元素的存在方式; 内部不同尺度的各种结构缺陷;3 目的 利用上述四要素关系和规律： （1）进行科学研究； （2）指导生产实践； （3）研制新合金材料。;二、本课程内容 1 金属材料科学研究内容： 成分、组织结构、工艺、性能 ┗ 其课程体系： 金属学、金属热处理、金属材料学、 金属性能、材料分析技术与方法等 2 本课程主要内容: 金属学： 第一 ~ 第八章 金属热处理：第九 ~ 第十章 金属材料学：第十一章 ~ 第十三章 ;(1)掌握金属材料的基本概念、基本理论与基本实验方法； (2)掌握金属材料的成分、组织结构、工艺、性能间关系的一般规律； (3)了解金属材料常用的分析方法，主要是金相分析方法。 四 参考文献： (1)材料科学基础, 西安交通大学, 石德珂 (2)工程材料, 朱张校，清华大学出版社, 2000 (3)工程材料, 丁厚福，武汉理工大学出版社, 2001;一、金属材料性能的种类;故材料性能包含使用性能与工艺性能两方面：;2 工艺性能： ──材料制??、加工过程中所表现的～ ;二、力学性能： 工程材料在外力作用下所反应出来的性能 ——又称机械性能;应力: σ = P/A0 (MPa) 应变: ε = ΔL/L1 =(L1-L0)/L0; 变形三阶段： (1) 弹性变形、 (2) 塑性变形、 (3) 断裂 ;;;;;σs;3 抗拉强度：材料在破断前所承受的最大应力值（ σb ） , Mpa 。 —— 产生最大均匀塑性变形的抗力。 ┗ 存在颈缩现象——不均匀塑性变形 注意： 塑性变形中: σs σ σb ;工程设计中： 塑性材料： ┗ 选σs或σ0.2作为极限应力σ0： 工作应力σ≤许用应力［σ］＝σ0/n 安全系数 n = 1.5~2 脆性材料： ┗常选σb作为极限应力σ0： 工作应力σ≤许用应力［σ］＝σ0/n n 2;（二）塑性; ——δ 、ψ越高，材料的塑性越好 通常ψ 5% → 脆性材料 塑性的意义： 成形 安全;（三）硬度;球面压痕单位表面积上所承受的平均压力值 　　┗　较软材料：有色金属、灰口铸铁等;——测定压痕深度 HR=(k-h)/0.002 注：h: 压痕深度 k:常数，0.2或0.26mm; 0.002mm: 一个洛氏硬度单位;维氏硬度： 压痕单位表面积上所承受的平均压力值 ——金刚石正四棱锥体压头;（四）韧性;;金属的αk与温度直接相关： （1）T↓，αk↓ （2）存在韧脆转变温度Tk ：当T Tk 时，金属为脆性状态αk↓ ↓;当材料内部存在裂纹缺陷时：; 当σ、a达到某临界值时,裂纹失稳扩展，此时的KI称为断裂韧度KIc ——材料抵抗裂纹失稳扩展的性能;工程材料：制造工程构件和机械零件、 工具、特 殊性能材料(耐蚀、耐高温) 分类：按原子