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件;金属材料学 Metallic Materials 学 时：40;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、金属材料的发展热点 五、关于本课程;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;但非铁金属冶炼较困难，所需能源消耗大， 因而生产成本高，限制了生产总量的增长幅 度。 而非铁金属所创造的价值高，并且它有钢 铁所不具备的特殊性能，例如比强度高， 耐低温、耐腐蚀等，因而非铁金属产量仍 在迅速增长。;四、金属材料的发展热点;五、关于本课程;2.本课程的性质是材料科学与工程专业的一门 主要专业课。它的主要内容是金属材料的合金 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、机器 零件及工模具用钢、不锈钢、耐热及高温合金、 铸铁及有色金属及其合金等的合金化特征、热 处理工艺特点及选择材料与使用材料的原则和 方法。;3.本课程的内容;4. 学习要求; 能够根据工程构件、机器零件（或工具）的服役 条件，具有合理选用材料，正确确定热处理 技术条件的知识。 能对材料产品质量作初步分析，提出消除或预防 热处理缺陷的措施。;5.作业及考核形式;第1章 钢的合金化原理;1.1 钢中的合金元素;在冶炼时由于所用原材料以及冶炼方法和工艺 操作等所带入钢中的化学元素，称为杂质。 最典型的杂质元素是S、P、H。 热脆性——S——FeS（低熔点989℃） 冷脆性——P——Fe3P（硬脆相） 氢 脆——H——“白点” 此外，H、O、Sn、Sb、As、Bi也可能作为气 体或杂质元素存在于钢中。;1.1.2 钢的分类和编号;1.钢的分类;按 化学 成分 分;按冶炼方法分类;图1.1所示为钢按化学成分和显微组织的分类图。 该图将按成分或用途进行的分类与按组织的分类对 应起来。;2.钢的编号方法;2.钢的编号方法;一、普通碳素结构钢和低合金结构钢;二、优质碳素结构钢;四、合金结构钢;五、合金工具钢;1.1.3 合金元素在钢中的作用 只有那些作为提高钢的某些性能，有目的地在钢中加入 的、含量在一定范围内的化学元素，才被认为是合金元素;一、合金元素与铁的相互作用;图1-2（a) 合??元素开启γ相区类型;2、缩小 相区 α相稳定化元素;图1-4 封闭γ相区类型;二、铁基固溶体的形成规律;表1-4 合金元素点阵结构、电子结构(d层电子数)和原子半径;结 论;2、间隙固溶体;形成规律： 间隙固溶体总是有限固溶体，其溶解度取决于：溶剂 金属晶体结构、间隙原子尺寸 间隙原子在固溶体中的位置， α-Fe为八面体间隙 γ-Fe为八面体间隙或四面体间隙 间隙原子的溶解度随其原子尺寸的减小而增大 间隙固溶体与所有的间隙相一样，须满足rX/rMe＜ 0.59;三、合金元素与碳的相互作用;1、碳化物稳定性 合金元素与碳的亲和力;2、碳化物类型;表1-6 合金元素的d层电子数，rc/rMe和rN/rMe的比值;表1-7 钢中常见碳化物的类型及基本特性; 4、碳氮化物：钢在冶炼时会形成铁或其它合金元素的氮化 物；碳化物、氮化物互溶形成碳氮化物，如Ti(C、N)，V(C、N)等。 具有高硬度、高脆性和高熔点，;四、合金元素之间的相互作用;五、合金元素与非金属元素的相互作用;六、合金元素与晶界的相互作用;偏 聚 机 理;1.2 合金元素对铁碳相图及钢热处理的影响;图1-6 （a）Mn对奥氏体范围的影响;二、 改变共析转变温度;1.2.2 合金元素对钢热处理的影响;二、合金元素对过冷奥氏体转变的影响;C曲线右移意味着提高了钢的淬透性; 加入的合金元素只有完全溶于奥氏体时才能提高淬透性; 淬透性好的钢，多采用“多元少量”的合金化原则;图1-10合金元素对奥氏体等温转变曲线（C曲线）的影响 除Co外，几乎所有合金元素都增大过冷奥氏体的稳定性，推迟奥氏 体向珠光体组织的转变，使C曲线右移;2、过冷奥氏体的P、B转变：;三、合金元素对淬火钢回火转变的影响;2、 产生二次硬化与二次淬火;3、对回火脆性的影响 （1）第一类回火脆性;（2）第二类回火脆性;1.3 合金元素对钢性能的影响;1、固溶强化;图1-15 合金元素对低碳铁素体强度和塑形的影响 Si、Mn固溶强化效应大，但Si 1.1%，Mn 1.8%时， 钢的塑韧性有较大的下降。C、N固溶强化效应最大； 间隙溶质原子的强化效应远比置换式溶质原子强烈;2、细晶强化;3、形变强化;4、第二相强化;5、合金元素对强化有效性的影响;图1-16 回火过程中强化和弱化的演变 1-M分解 2-弥散分解 3-综合效应;二、钢的韧化途径与合金元素的作用原理;1.3.2 合金元素对钢不同热处理状态下力学性 能的影响;强度 提高 原理;图1-18合金元素对铁