《冶金原理》课件.pptVIP

*****************冶金学的定义和研究对象冶金学定义冶金学是研究金属及其合金的合成、分析、性能和加工技术的一门综合性学科。研究对象冶金学主要研究金属的化学组成、物理和机械性能、生产工艺以及合金的相变与相图。研究范围涵盖从矿石选矿、冶炼、金属材料制造到金属加工工艺的全过程。应用领域广泛应用于机械制造、建筑、航空航天等各个工业领域。金属材料的结构特点原子排列有序金属材料的原子排列呈现有序的晶体结构,这决定了金属的许多独特性能,如良好的导电和导热性。密排原子结构金属的原子排列方式采用紧密堆砌的晶格结构,使得金属具有高密度和较高的强度。自由电子流动金属晶体中大量的自由电子能够在晶格中自由流动,赋予金属良好的导电和导热性能。金属的晶体结构金属材料具有规则有序的原子排列结构,呈现出良好的金属性质。金属晶体形式多样,包括面心立方、体心立方和密集六方等。不同晶体结构会影响金属的力学、物理和化学性能。了解金属晶体结构对于设计和优化金属材料性能至关重要。金属的缺陷结构金属材料中存在各种缺陷结构,包括点缺陷、线缺陷和面缺陷。这些缺陷会影响金属的机械、电学和化学性能,是决定金属行为的重要因素。了解和控制金属缺陷结构对于优化金属性能至关重要。点缺陷包括原子空位、替位原子和间隙原子,线缺陷包括位错,面缺陷包括晶界和堆垛层错。这些缺陷的形成和演化会受到温度、应力等因素的影响。金属的相变和相图1单相金属单一金属元素的纯相结构。2相变过程金属受温度和压力影响发生的相结构转变。3相平衡图描述相变过程的平衡状态图像。4二元合金相图描述两种金属元素合金相结构的状态图。金属的相变和相图是研究金属结构性质的重要基础。相变过程描述了金属在不同温压条件下晶体结构的变化，相平衡图则详细展示了这些相变的稳定状态。二元合金相图进一步揭示了两种金属元素组成对合金相结构的影响。这些知识对于金属材料的制备和性能控制至关重要。二元合金相图二元合金相图是描述二元合金体系中相的种类、组成和数量随温度和浓度变化的图表。它能够帮助我们理解合金的微观结构和性能，并指导合金的设计和热处理。通过二元合金相图，我们可以预测合金在不同温度和浓度下的相构成,了解相变过程,并优化合金的成分和热处理工艺。这对于开发具有优异机械性能和耐用性的新型合金材料至关重要。相变对金属性能的影响相变的类型金属材料可以发生相变,包括固态→液态、固态?固态等转变,这些相变会对金属的物理、化学特性产生重要影响。微观组织的变化相变过程中,金属的晶体结构和晶粒大小等微观组织发生变化,从而改变材料的强度、硬度、塑性等机械性能。热处理工艺通过控制相变过程,可以采用热处理等工艺来优化金属材料的性能,广泛应用于工业生产中。金属的强化机理1固溶强化向金属晶体中添加合适的合金元素,使晶格产生畸变,阻碍位错的滑移和扩张,从而提高强度。2颗粒强化在金属基体中分散细小的第二相颗粒,可阻碍位错的运动,增加材料的强度和硬度。3织构强化通过塑性加工,诱导金属材料中特定的结晶取向,使位错的滑移和扩张受到限制,从而提高强度。4加工强化通过冷变形增加金属材料中的位错密度,阻碍位错的滑移,提高材料的强度和硬度。金属的烧结与致密化预烧结将金属粉末在加热和压力作用下紧密结合,形成初步烧结体。高温烧结在更高温度下进一步烧结,使金属粉末颗粒间的连接加强,孔隙减少。塑性变形对烧结体进行轧制、锻压等加工,使其进一步致密化,提高强度。热等静压在高温高压环境下,使烧结体的内部空隙消除,达到最高致密度。金属的热处理1加热金属在经历热处理前需要经过加热过程,通过控制温度来改变金属的内部组织和性能。2淬火快速冷却可以使金属的晶粒细化,提高硬度和强度,但同时也会导致脆性增加。3回火回火可以适当降低金属的硬度,同时提高韧性,改善其使用性能。金属的塑性加工1热塑性加工在高温下将金属变形成所需形状2冷塑性加工在室温下将金属压缩、拉伸或弯曲3退火处理恢复金属的塑性和强度金属的塑性加工技术是冶金工艺的重要组成部分。通过热塑性加工和冷塑性加工可以赋予金属所需的形状和尺寸，同时通过退火处理可以恢复金属的塑性和强度。这些加工工艺是金属制品制造的基础，对于提高金属制品的性能和质量具有重要意义。钢铁的冶炼工艺1铁矿还原还原铁矿石以获得生铁2转炉装炼利用氧气脱除生铁中的杂质3连续铸造将熔融钢液铸成钢坯或钢板4后续加工对钢材进行热处理和机械加工钢铁冶炼是一个复杂而严谨的工艺流程。首先将铁矿石还原成生铁,再在转炉中进行精炼,去除杂质。然后通过连续铸造技术将钢液成型为钢坯