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材料概论 (3)

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材料概论知识点

材料概论知识点

材料概论知识点材料概论这门课呀，那可真是个有趣又充满奥秘的领域！咱们先来说说什么是材料。

材料就像是我们生活中的各种“小伙伴”，无处不在。

比如说，你每天坐的椅子，可能是木头做的，这木头就是一种材料；你喝水用的杯子，有玻璃的、塑料的，玻璃和塑料也是材料。

从小学到高中的教材里，材料的知识那是逐渐深入的。

小学的时候，可能就是让咱们简单认识一些常见的材料，像金属啦、塑料啦、纸啦。

比如说，老师会带着小朋友们做个小实验，把一块铁放到水里，看看它会不会浮起来，这就是在初步感受材料的性质。

到了初中，知识就更丰富一些啦。

会讲到材料的物理性质和化学性质。

物理性质包括密度、硬度、导电性等等。

就拿导电性来说吧，为啥电线要用铜丝而不用铁丝呢？这就是因为铜的导电性比铁好呀。

还记得我上初中那会，有一次物理课，老师拿来各种材料的导线，让我们自己动手连接电路，看看哪种材料能让灯泡更亮。

我当时特别兴奋，手忙脚乱地摆弄着那些导线，结果不小心把电池装反了，灯泡愣是没亮，把周围同学都逗乐了。

高中阶段，材料的知识就更深入和复杂啦。

会涉及到材料的结构和性能之间的关系。

比如说，金属材料的晶体结构会影响它的强度和韧性。

还会讲到新型材料，像纳米材料、复合材料这些高大上的东西。

咱们就拿纳米材料来说吧，这可是个神奇的玩意儿。

纳米材料的颗粒特别特别小，小到只有几个纳米。

因为尺寸小，所以它们就有了一些特殊的性质。

比如说，纳米银可以杀菌，纳米二氧化钛可以用来做自清洁的表面。

我曾经看过一个报道，说有一种纳米衣服，不仅防水还透气，简直太酷了！再来说说复合材料。

复合材料就是把两种或两种以上不同的材料组合在一起，发挥它们各自的优点。

像碳纤维增强复合材料，又轻又结实，在航空航天领域可是大有用处。

总之，材料概论这门课的知识点就像是一个大宝藏，等着我们一点点去挖掘。

从生活中常见的材料，到高科技领域的新型材料，每一个知识点都充满了惊喜和探索的乐趣。

只要咱们用心去学，就能发现材料的世界是多么的精彩！希望大家都能在材料的知识海洋里畅游，发现更多的奇妙之处！。

2020年智慧树知道网课《材料概论》课后章节测试满分答案

2020年智慧树知道网课《材料概论》课后章节测试满分答案

第一章测试1【判断题】 (10分)材料是人类社会生活的精神基础。

A.对B.错2【判断题】 (10分)青铜是铜锡合金。

A.对B.错3【判断题】 (10分)芯片是各种集成电路和原件刻蚀在线路板上的一个综合体。

A.错B.对4【判断题】 (10分)日常生活中家庭用到的空调洗衣机、冰箱电视的壳体材料基本是塑料这种高分子材料。

A.错B.对5【单选题】 (10分)材料是人类用于制造各种产品和有用物件的（）。

A.生产力B.原料C.设备D.物质6【单选题】 (10分)恩格斯曾经这样论述，人类从低级阶段向文明阶段的发展，是从学会制开始的。

A.青铜器B.瓷器C.陶器D.铁器7【单选题】 (10分)目前风力发电机叶片所用的材料为。

A.高分子材料B.金属材料C.无机非金属材料D.复合材料8【多选题】 (10分)根据材料对社会历史发展作用，人类社会按照材料命名可以包括的时代为。

A.铁器时代B.新材料时代C.石器时代D.青铜器时代E.硅时代9【多选题】 (10分)以金属为主制造的建筑物包括。

A.金门大桥B.港珠澳大桥C.埃菲尔铁塔D.世界贸易中心大厦E.三峡大坝10【多选题】 (10分)超导计算机中的运算速度可以达到每秒8000万次，元件完全不发热。

这些优异性能主要基于超导陶瓷的基本特征。

A.完全抗磁性B.高度绝缘性C.完全导电性D.良好导热性E.完美半导体第二章测试1【判断题】 (10分)材料的组成与结构决定了材料的基本性质。

A.错B.对2【判断题】 (10分)材料合成是把原子和分子通过分子间作用力的方式结合起来，最终变成有着微观结构的宏观材料。

A.错B.对3【判断题】 (10分)原子的核外电子,包括原子核，是可以借助于显微镜这样的设备观察到的。

A.对B.错4【判断题】 (10分)金属键就是带正电荷的金属原子与核外带负电荷的自由电子通过静电作用而形成的化学键。

A.对B.错5【单选题】 (10分)材料的宏观尺度，就是通过人的肉眼可以见到的超过人眼极限分辨率以上的尺度。

材料概论

材料概论

一般来说: 当θ≤90°时，材料表面吸附水，材料能被水润湿而表现出亲水性，这种材料称 为“亲水性材料”。 当θ＞90 °时，材料表面不吸附水，这种材料称为“憎水性材料”。当θ=0时， 表明材料完全被水润湿。
材料的性质
二. 水工性质 2).吸水性 材料浸入水中吸收水分的能力，称为“吸水性”。 吸水性的大小，常以吸水率表示。吸水率，是指材料吸 水饱和时的吸水量占材料干燥质量的百分率。质量吸水 率（W）由下式计算： W=(m1-m2)/m ×100% 式中：W——材料的质量吸水率，%； m——材料在干燥状态下的质量，g； m1——材料在吸水饱和状态下的质量，g。 在多数情况下，吸水率是按质量计算的，即质量 吸水率。
材料的性质
几种常用材料的密度、表观密度和孔隙率，如下所示： 材料名称 花岗岩 石灰岩 普通混凝土 烧结陶瓷 普通松木 钢 材 石 膏 密度（ 密度（g/CM³） 表观密度（g/CM³） 孔隙（%） ） 表观密度（ ） 孔隙（ ） 2.6~2.9 2.5~2.8 0.5~1.0 2.6 2.6 2.5~2.8 1.55 7.85 2.60~2.75 2.0~2.6 2.2~2.5 1.6~1.8 0.38~0.7 7.85 0.8~1.8 0.6~1.5 5~20 20~40 55~75 2 30~70
材料的性质
五、声学性质
（二）隔声性 声波在建筑结构中的传播主要通过空气和固体来实现。 因而隔声分为隔空气声和隔固体声。 1．隔空气声 透射声功率与入射声功率的比值称为声透射系数，该 值越大则材料的隔声性越差。 对于均质材料，隔声量符合“质量定律”，即材料单 位面积的质量越大或材料的体积密度越大，隔声效果越好。 轻质材料的质量较小，隔声性较密质材料差。 。
材料的性质

材料概论习题及答案

材料概论习题及答案

材料概论习题及答案
1. 什么是材料？
材料是指用于制造或构成各种物品和工程的实物，通常具有一定方向性、物理性质和化学性质。

2. 材料分类的基本原则是什么？
材料分类的基本原则是根据其组成、结构和性质进行分类。

3. 金属材料的特点是什么？
金属材料的特点是具有良好的导电性、导热性、可塑性、韧性和强度，适用于高温、高压、高速、强腐蚀等极端工况下的使用。

4. 陶瓷材料的特点是什么？
陶瓷材料的特点是具有优异的耐腐蚀性、耐高温性和耐磨性，但是韧性和强度相对较低，易于破碎。

5. 高分子材料的特点是什么？
高分子材料的特点是具有良好的塑性、韧性和绝缘性，但是强度和刚度相对较差，易于老化和变形。

6. 复合材料的特点是什么？
复合材料的特点是将两种或两种以上不同材料经过特定的工艺组合而成，具有优异的性能，可以满足不同领域特定的需求。

7. 工程材料的应用范围包括哪些方面？
工程材料的应用范围包括建筑、装修、交通运输、电子、能源、医疗等方面。

8. 应该如何选取合适的材料？
应该根据使用环境、工作条件、使用要求等多方面因素来选取合适的材料，同时考虑材料的成本、可行性和环境影响等方面因素。

金属材料概论第三章--2

金属材料概论第三章--2

正常价化合物 根据形成的条 件及结构特点
电子化合物
间隙相和间隙化合物
★正常价化合物：指严格服从原子价规律的化合物。 具有严格的化学比，成分不变，可用 化学式表示； 具有较高的硬度，脆性较大。
Mg2Si, Cu2Se, MnS
★电子化合物：不遵守化合价规律,但符合于一定电子 浓度的比值形成的化合物。
集中缩孔破坏了铸锭的完整性，在其附近集中了较多 的杂质，在轧制过程中随铸锭整体的延伸而伸长，并 不能焊接，造成废品 —— 必须在轧制前将缩孔切除！
集中缩孔形成示意图
缩松 以树枝晶方式长大的金属结晶时，由于树枝晶的充分 发展以及晶枝间相互穿插和相互封锁作用 → 一部分液 体被孤立分隔于各枝晶之间，凝固收缩时得不到液体 的补充 → 结晶结束形成许多分散的显微缩孔
间隙相的中间隙原 子分布是有规律的
间隙相VC的结构
间隙化合物
a) B 的原子半径最大 — 过渡族金属的硼化物都是间隙 化合物； 一部分碳化物，Fe3C（ 渗碳体）、 Mn3C、Cr7C b) 复杂结构的间隙化合物的熔点和硬度很高,但比间 隙相稍低些。 实际上工业用合金是固溶体作基体和少量的金属化合 物所构成。 化合物的合理存在可提高混合组织的强度和硬度
合金中的价电子数与其原子数之比
VA (100 r ) VB r c电子 100
VA 、VB 分别是溶剂和溶质的原子价
r 为溶质 B 的物质的量比 电子浓度越↓— 形成固溶体的倾向越大；
电子浓度越↑ — 固溶体变得不稳定，形成金属化合物 的倾向增大
★间隙相 和 间隙化合物 由过渡金属元素与C, N, H, B等原子半径较小的非 金属元素形成的化合物，尺寸较大的过渡金属元 素原子占据晶格的结点位置, 尺寸较小的非金属原 子则有规律地嵌入晶格的间隙之中。 根据非金属元素(以 X 表示）与金属元素（以 M 间隙相: rX / rM < 0.59时，形成的简单结构的化合物表 示）原子半径的比值分为： 间隙化合物:rX / rM > 0.59 时，形成复杂结构的化合物

《材料概论》知识点总结

《材料概论》知识点总结

《材料概论》知识点总结
一、材料的分类
材料可以分为金属材料、非金属材料和功能材料三大类。

金属材料包括钢铁、铝、铜、镁等金属，非金属材料包括塑料、陶瓷、橡胶等，功能材料包括复合材料、超导体材料等。

二、材料的特性
材料的特性包括机械性能、物理性能、化学性能和热性能。

机械性能包括抗拉强度、屈服强度、断裂韧性、疲劳性能等；物理性能包括密度、热导率、电导率等；化学性能包括耐腐蚀性、氧化性等；热性能包括热膨胀系数、导热系数等。

三、材料的生产
材料生产包括原料提炼、合金化、熔炼、成型等工艺。

原料提炼可以通过矿石提炼、化学合成等方法进行；合金化是将不同的金属或者非金属元素进行混合；熔炼是将原料加热至熔点后进行铸造和成型。

四、材料的应用
材料的应用广泛，可以应用于机械制造、建筑材料、电子产品、航空航天等多个领域。

不同的材料具有不同的特性，可以用于不同的产品制造。

五、材料的发展趋势
随着科学技术的不断发展，材料科学也在不断创新和发展。

材料的发展趋势包括轻量化、高强度、高温抗性、耐磨性、节能环保等方面。

六、材料检测
材料检测是指对于材料进行质量检测和性能测试。

常见的材料检测方法包括化学分析、金相检测、硬度测试、拉伸测试等。

综上所述，材料概论是制造业中的重要组成部分，对于材料的分类、特性、生产、应用和发展趋势等方面进行了深入的研究。

希望本文的介绍可以为读者对于材料概论有一个较为全面的了解。

《材料学概论》教学大纲

《材料学概论》教学大纲材料学概论教学大纲一、课程目标与任务1.课程目标：本课程旨在使学生了解材料学的基本概念、基本原理、基本分类和基本应用，掌握材料学的基本知识和实验技能。

2.课程任务：(1)了解材料学的基本概念和基本原理；(2)掌握材料学的基本分类和组织结构；(3)了解材料学的基本应用和发展前景；(4)培养学生的实验能力和材料分析能力。

二、教学内容与教学方法1.教学内容：(1)材料学的概念和基本原理-材料的定义和分类-材料的结构和性质-材料的加工和改性(2)材料的基本分类和组织结构-金属材料-无机非金属材料-有机材料(3)材料学的基本应用和发展前景-材料科学与工程学的基本研究方向-材料在工业、医学、航空航天等领域的应用(4)材料学的实验技能和分析方法-材料的制备和加工技术-材料的结构和性能的表征方法2.教学方法：(1)讲授法：通过讲述材料学的基本概念、原理和分类，引导学生了解材料学的基本知识；(2)案例分析法：通过分析实际案例，让学生了解材料学的应用和发展前景；(3)实验教学法：通过实验教学，培养学生的实验能力和材料分析能力；(4)讨论与互动：促进学生思维的活跃，通过讨论和互动形式培养学生的问题解决能力。

三、教学评估与考核方法1.教学评估方法：(1)平时成绩：包括课堂表现、作业完成情况等；(2)实验报告：评估学生的实验能力和材料分析能力；(3)期末考试：考察学生对课程内容的掌握程度。

2.考核方法：(1)结合平时成绩、实验报告和期末考试成绩综合评定学生的学习成绩；(2)根据学生的学习情况，进行个别辅导和帮助，提高学生的学习效果。

四、教材与参考书目1.教材：2.参考书目：(1)《材料科学基础》主编：XXX，出版社：XXX，出版时间：XXXX。

(2)《材料工程概论》主编：XXX，出版社：XXX，出版时间：XXXX。

五、教学进度安排本课程总学时为XX学时，具体的教学进度安排如下：第一周：材料学的概念和基本原理（X学时）-材料的定义和分类-材料的结构和性质-材料的加工和改性第二周：材料的基本分类和组织结构（X学时）-金属材料-无机非金属材料-有机材料第三周：材料学的基本应用和发展前景（X学时）-材料科学与工程学的基本研究方向-材料在工业、医学、航空航天等领域的应用第四周：材料学的实验技能和分析方法（X学时）-材料的制备和加工技术-材料的结构和性能的表征方法注：具体的教学进度可能根据实际情况进行调整。

材料概论重点内容

重点内容第一章：1、掌握材料的概念及其分类；2、了解材料是人类进步的里程碑；先进材料是高新技术发展和社会现代化的基础和先导；3、了解材料科学与工程的形成与内涵；4、掌握材料的组成、结构、性能与使用效能之间的关系及材料的发展与应用第二章：1、重点了解材料的常见性能指标，包括力学性能、物理性能和化学性能；2、了解金属材料中的钢铁、铜和铜合金、铝和铝合金的性能特点及其应用场合。

3、了解钛和钛合金、陶瓷材料、高聚物材料的性能特点及其应用场合。

第三章：掌握导体、半导体和绝缘体材料、超导材料、铁电、热释电、压电和介电材料的结构、性能特点及其应用场合。

第四章：1、掌握磁性的概念、物质磁性分类、磁性材料的分类；•2、重点了解几种新型磁性材料及其应用途径。

•第五章：1、记住基本概念：零电阻现象、迈斯纳效应、约瑟夫森效应；2、理解产生超导的原因和超导体的临界条件；3、了解一、二类超导体之间的区别与联系、超导材料的发展前景；4、、知道超导氧化物的种类及其性能特点。

第六章：1、了解光纤材料的发展史。

2、掌握光纤材料的分类、特点及其应用；3、理解光色材料。

4、掌握红外材料的分类、性能、应用。

第七章：1、了解新能源材料在我国国民经济发展中的重要地位和未来发展的核心作用；2、掌握新型二次电池的种类、原理、性能及其应用；3、掌握燃料电池的构造、原理、特点和应用前景。

第八章：1、了解生物材料的发展、特点和应用前景；2、掌握硬组织相容材料、软组织相容材料、血液相容性材料、生物降解材料的分类、性能特点及其应用场合。

第九章：1、了解环境材料的发展概况、对我国国民经济发展的影响；2、明确环境材料的提出、定义和研究内容；3、掌握环境协调性评价的涵义、应用标准和注意事项；4、掌握材料的生态设计、材料的环境友好加工以及传统材料的友好加工；5、懂得天然材料的加工和应用、绿色包装材料、绿色建材、环境净化、替代和修复材料、环境降解材料的特点与应用前景。

材料概论 双语 第三章ppt


Nuclear Fuels
The History of Chinese Ceramics
（1）. 3 000 B.C : Potters in Henan and Gansu is technically superior.
After 600 A.D : Ceramics is adaptable to higher firing temperatures and more translucent and white after firing.
The classification of ceramic
Traditional ceramics
Traditional ceramics are derived and processed from clay or nonclay minerals.
Traditional ceramics are usually heavy,fragile( 脆)
Classification based on applications
Advanced ceramics
Advanced ceramics are developed form rather simple chemical compounds , and advances in processing which have provided greater control over their structures. Advanced ceramic: the scale of the raw materials and microstructures, including the crystal grains, crystal interface, pores and defects is at the level of microns.

功能材料概论3(导体半导体及材料性能)

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（2）磁感应强度饱和性 当外磁场(或激励磁场的电流)增大到一定程度时，全部 二、磁饱和性 磁畴都会转向与外场方向一致，这时的磁感应强度将达 到饱和值。 （3）磁滞性 在铁心线圈通有交变电流时，铁心将被交变磁化。电流变 化一次时，B随H而变化的关系如图所示：当H减少为零时， B 并未回到零值，出现剩磁Br。磁感应强度滞后于磁场强 度变化的性质称为磁滞性。 B 1 不同物质的滞回曲线是不同的。 2
空带
E g
禁带
3 ~ 6eV (E 3 ~ 6eV ) g
满带 例如金刚石中两个碳原子相距 15nm时，△Eg=5.33eV。
满带与导带之间被一个较宽的禁带所隔开，在常 温下几乎很少有电子可以被激发越过禁带，因此 其电导率很低。
7
3. 半导体：价带是满带，但是禁带宽度较小 空带 半导体能带结构下面是价带， 价带是一个满价带；上面是导 带，导带是空的；满价带和空 带之间是禁带，其禁带宽度比 较窄，一般在1ev左右。价带 中的电子受能量激发后，如果 激发能大于Eg，电子可以从价 带跃迁到空带上，形成导带， 同时在价带中留下一个空的能 级位置--空穴。
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磁性物质的分类
根据滞回曲线和磁化曲线的不同，大致分成三类：
(1)软磁材料 矫顽磁力较小， 磁滞回线较窄。 (铁心) B H (2)永磁材料 矫顽磁力较大， 磁滞回线较宽。 (磁铁) B (3)矩磁材料 剩磁大而矫顽磁力 小，磁滞回线为矩 形。(记忆元件) B H
H
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在外磁场作用下，磁畴就逐渐转到与外场一致的方向上，即 产生了一个与外场方向一致的磁化磁场，从而磁性物质内的磁 感应强度大大增加。就是说磁性物质被强烈的磁化了。 磁性物质被广泛地应用于电工 设备中，电动机、电磁铁、变压 器等设备中线圈中都含有的铁心。 就是利用其磁导率大的特性，使 得在较小的电流情况下得到尽可 能大的磁感应强度和磁通。 非磁性材料没有磁畴 的结构，不具有磁化 特性。
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优质碳素结构钢 钢号用碳的平均质量分数的万分数表示： 20钢[表示w(C)=0.20%（万分之20）优 质碳素结构钢]、45Mn钢等等 主要用于制造各种机器零件：轴、齿轮、 弹簧等
碳钢的牌号及用途（三）
铸钢 ZG+数字 数字表示碳的平均质量分数（以万分数 表达） ZG25，表示w(C)=0.25%的铸钢 用来制造形状复杂而需要一定强度、塑 性和韧度的零件，如起重运输机中的齿 轮、联轴器及重要的机件
相图（phase diagram）
什么是相图？ 相图能干什么？ 怎样得到相图？ 怎样看相图？
什么是相图？
相（phase）：体系中具有相同物理与化 学性质的，且与其他部分以界面分开的 均匀部分称为相 。 单相组织、多相组织 材料中相的状态是研究组织的基础；相 的状态由其成分和所处温度决定
什么是相图？
电阻法
物质在不同温度下的电阻率是不同的，在转变前后， 物质的电阻率虽温度的变化规律不同。
静态法
此类方法主要用于测定固态下发生的转 变。
取一系列不同成分的合金，在不同温度下，长时间加 热、保温，建立平衡状态，然后将试样迅速冷却以保 持高温时的平衡状态，在室温下测定不同成分试样的 某些参数（如点阵常数）和性能（如硬度、电阻率、 热膨胀和磁性），当有转变发生、相的状态改变，性 能发生突变，突变处即为固态转变的临界点，在相图 对应不同温度的水平线上标注出这些临界点，连接得 出相图中的转变相界线。
δ →γ ↑
γ →α ↓
碳在铁碳合金的作用
碳在铁素体和奥氏体中的溶解度随温度下降而 降低 碳使合金熔点降低，降低幅度虽碳的质量分数 增大而下降 碳使铁碳合金的同素异构转变温度发生变化 铁碳合金含碳量越高，室温平衡组织中渗碳体 质量分数越大，硬度和强度越高 铁碳合金按碳的质量分数分为碳钢与铸铁（w （C）>2.11%）
c为组元数，p为相数，f为自由度数 自由度数指在结晶过程中，保持相数不变的平 衡条件下，影响状态的内外部因素中可以发生 变动的数目：温度和相成分（恒定大气压）
相律
两相反应 三相反应 L α L α+β
f=c-p+1 =2-2+1=1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
f=c-p+1 =2-3+1=0
温度或成分 温度和成分 固定
杠杆定律
过共析（hypereutectoid）合 hypereutectoid 金：0.77-2.11 wt.%C
常温平衡组织： 初析（proeutectoid）渗碳体 +珠光体
碳钢（w(C)<2.11%）分类
按碳的质量分数： 低碳钢[w(C)≤0.25%]、中碳钢[0.25% <w(C)≤0.6%]、 高碳钢[w(C)>0.6%] 按钢的质量（杂质硫、磷的质量分数）： 普通碳素钢[w(S)≤0.055%， w(P)≤0.045%]，优质碳 素钢[w(S)≤0.050%， w(P)≤0.040%]，高级优质碳素 钢[w(S)≤0.030%， w(P)≤0.035%] 按用途： 碳素结构钢：工程构件如桥梁、船舶、建筑构件等和 机器零件如齿轮、轴、连杆等 碳素工具钢：工具如刃具、量具、模具等
碳钢
碳在α铁、γ铁和δ铁中均以间隙形式存 在于固溶体中，分别称为铁素体、奥氏 体和δ固溶体（或高温铁素体）。 碳与铁可形成用分子式Fe3C表示的化合 物，成为渗碳体。 铁素体：0.022% (727 0C)，磁性(< 768 0C) 奥氏体：2.11% (1148 0C)，不具磁性
碳在铁碳合金的作用
相律和杠杆定律
分析相图的两个重要依据 相律用于说明合金或其它材料在平衡结 晶过程中温度和相成分的变化 杠杆定律则是定量给出结晶过程中两相 的相对量的变化和最后组织中两相的相 对量以及组织的相对量
相律
相律是表示材料系统相平衡条件的热力学表达 式，具体表示系统的自由度、组元数和相数之 间的关系
f = c − p +1
第一节 铁及铁基合金概述
工业纯铁 强度低、硬度低、塑性好 α铁（α-Fe） 常温晶体结构为BCC，910°C γ铁（γ-Fe） FCC，910-1390°C δ铁（δ-Fe） BCC，1390-1538°C
碳钢
碳钢是指以铁和碳元素为主，含有少量 锰、硅、硫、磷、氧、氮等非特意加入 元素的钢。 铁碳合金，碳是其中最主要的合金元素， 其主要作用反映在铁碳合金相图上
动态法
T/ C A
o
wB
B
取不同成分的合金，在相图的成分坐标上引出垂直线。 A-B A-B系相图
1A 0B 0.8A 0.2B 0.6A 0.4B 0.4A 0.6B 0.2A 0.8B 0A 1B
经熔化，混合均匀后，测定其在缓慢冷却条件下，性 能随温度的变化。在有相变发生时，合金系统的状态 和结构发生变化，相应的物理化学性质也会突变，根 据性能突变点对应的温度可以作出相图。
A组元的质量分数为a，摩尔分数为 xA，其相对原子量为m；B组元的 组元的质量分数为b，摩尔分数为 xB，其相对原子量为n
xA =
a/m a/m+b/n
b/n xB = a/m+b/n
相图能干什么？
研制、开发新材料，确定材料的成分 利用相图制定材料生产和处理工艺 利用相图分析平衡状态的组织和推断不平衡态 可能的组织变化 利用相图与性能关系预测材料的性能 利用相图进行材料生产过程中的故障分析
怎么得到相图？——相图的建立
通过热力学计算和分析可以建立相图（物理化 学） 实际材料相图的建立主要依靠实验方法：
二元相图是根据各种成分材料的临界点绘制的，临界点表示物质 结构状态发生本质变化的相变点。测定材料临界点有动态法和静 态法两种方法，如前者有热分析、膨胀法、电阻法等；后者有金 相法、X射线结构分析等。相图的精确测定必须由多种方法配合 使用。 下面介绍用室温的冷却曲线，得到各临界点。（热分析法——应 用最多、最普遍的动态法）
碳钢的牌号及用途（一）
普通碳素结构钢（普碳钢） 钢号有Q195、Q215、Q235、Q255、Q275 数字表示其最低的屈服强度 Q195、Q215、Q235：塑性好，有一定的强度， 通常轧制成钢板、钢筋、钢管等 Q255、Q275：强度高，通常轧制成成型钢、 钢板做构件用
碳钢的牌号及用途（二）
碳在铁素体和奥氏体中的溶解度随温度 下降而降低
固溶线
碳在铁碳合金的作用
碳在铁素体和奥氏体中的溶解度随温度 下降而降低 碳使合金熔点降低，降低幅度随碳的质 量分数增大而下降
w(C)=4.3% 的铁碳合金 熔点最低
碳在铁碳合金的作用
碳在铁素体和奥氏体中的溶解度随温度 下降而降低 碳使合金熔点降低，降低幅度虽碳的质 量分数增大而下降 碳使铁碳合金的同素异构转变温度发生 变化
γ → α + Fe3C
共析反应，析出铁素体 和渗碳体的片层相间的 机械混合物——珠光体
w(C)%=0.77%的铁碳 合金称为共析 （eutectoid）合金
珠光体组织
珠光体组织
γ → α + Fe3C
γ → α + Fe3C
γ →α
亚共析（hypoeutectoid） 合金:0.022-0.77 wt.%C
杠杆定律确定两相共存状态 下两相的相对量
QL ⋅ R = Qα ⋅ S
QL S = Qα R
二元匀晶相图 a-b: L b-d: d-e :α
L →α
二元共晶相图
L →α + β
L →α
L →α
α →β
共晶反应点
L →α + β
α → β II β → α II
α初生相+共晶（α+β）+ βII
相图就是用来描述材料相的状态和温度及成分 关系的综合图形，其所表示的相的状态是平衡 状态，因而是在一定温度、成分条件下热力学 最稳定、自由焓最低的状态。
相平衡：最低自由能（温度、压力和成分）； 多相系统中各组元在各相中化学位相等
什么是相图？
相图的表示方法 表示二组元系统相的平衡状 态与温度、成分关系的二元 相图是平面图形 纵轴：温度；横轴：成分 成分：质量分数和摩尔分数
常温平衡组织： 初析（proeutectoid）铁素 体+珠光体
亚共析（hypoeutectoid） 合金:初析（proeutectoid） 铁素体+珠光体
过共析（hypereutectoid）合 hypereutectoid 金：0.77-2.11 wt.%C
常温平衡组织： 初析（proeutectoid）渗碳体 +珠光体
热分析法
热分析法
热分析法
热分析法
热分析法
热分析法
热分析法
热分析法
热分析法
动态法
热膨胀法
材料在发生转变时常伴随体积或长度的变化，测量试 样长度随温度的变化，作出热膨胀曲线，由曲线上的 转折点可找到转变的临界点，测出不同成分合金的临 界点，标注在相应成分的垂直截线上，可作出相应的 相图。
相图的结构
组元 是组成相图的独立组成物：有确定的熔点；不会转化为其他化合 物 通常把具有n个组元都是独立的体系称为n元系，组元数为一的体 系称为单元系。 纯的元素、稳定的化合物 相区 是代表不同相的状态的区域：单相区和双相区 L、α、β、γ… 相界线 是在相图上将各相区分隔开的线。 液相线（liquidus）、固相线（solidus）、固溶线（solvus）、水 平反应线、其他相界线… 组织区 指在室温下具有不同组织状态的区域。
第三章 金属材料
第一节 铁及铁基合金概述
第二节 钢的热处理 第三节 合金钢 第四节 铸铁 第五节 非铁金属及其合金
金属材料
纯金属材料和以纯金属为基的合金 金属键；金属键+共价键
金属材料
良好的导电性和导热性 正的电阻温度系数 良好的反射能力，不透明及金属光泽 良好的塑性变形能力