工程材料学讲义B(冬)
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材料工程基础讲稿1
提高新一代燃气涡轮发动机的推重比，6070％需要依靠材料技术结构设计实现
掌握金属相变的基本规律，在学习中明确： 在什么条件下发生何种转变？ 转变以怎样的机构进行？得到何种相和组织？ 这种相和组织转变将带来何种物理、化学和力 学性能？ 怎样利用这种转变作为一种技术手段，得到预 期的使用性能。 即：探讨金属的成分－组织－性能之间的关系， 具有研究、设计新型金属材料，使用现有各种金属 材料和研究、设计热处理工艺的理论基础。
§1－2 金属固态相变的分类 金属固态相变的类型很多，常用的分类方法有： 1.按热力学分类 由相变前后热力学函数的变化，可将固态相变分为一级、二级及 三级相变。 相变时新母相化学位相等，但化学位的一级偏微商不等，称为一 级相变。设α为新相，β为母相， 则： , ,
包析转变 冷却时由两个固相合并为一个固相的反应称为包析 转变。
1： + → 2： + →
调幅分解 某些在高温下具有均匀单相固溶体组织的合金，冷却到某一温度 范围内时，可分解为两种结构与原固溶体结构相同但成分有明显差 别的微区转变——调幅分解。反应式： 1 2 。 特点:上坡扩散，均匀固溶体→不均匀固溶体。 有序化转变 固溶体中，各组元原子的相对位置由无序→有序的转变过程。
S , V, P T
S S ,V V 所以
2.按原子迁移情况分类 相变过程中原子迁移情况可将固态相变分为扩散性和无扩散性 相变两大类。 混合型相变 3.按相变方式分类 按相变方式可将相变分为有核相变和无核相变。 有核相变 通过形核－长大进行
2.不平衡转变 加热或冷却速度↑→平衡转变受到抑制，发生某些状态图上不能 反映的转变→不平衡或亚稳组织。 转变与状态图密切相关，根据合金状态图，可以判断可能发生那 些不平衡转变。 1)铁碳合金中的不平衡转变 由Fe-Fe3C状态图左下角可知，当A自高温缓慢冷却到GSE线以 下时，将从A→F或Fe3C。此时A中的碳将向S点靠拢。当达到S点 时→共析转变。但A从高温快速冷却，共析转变来不及进行，A将发 生一系列不平衡转变
工程材料学PPT课件第0章绪论
经有了较高的成就。
宋应星 高炉铁水流入炼钢炉 （方塘），人急速搅 动，利用空气氧化铁 水中的碳，用潮湿泥 灰做氧化剂加速脱碳 （20低24/碳6/2 钢，高碳钢）
0.1.2第二阶段―――金属材料学科的基础
• • 1803年—原子学说 • 1830年--32种晶体类型 • 1839年--Miller指数 • 1861年--钢的临界转变温度 • 1864年--金相照片 • 1888年--渗碳体 • 1891年--点阵理论 • 十九世纪末—相律、固溶体、平衡相图
• 现代金属材料:
2024/6/2
（1）先进结构材料 （2）高温合金材料 （3）新型工具钢 （4）金属功能材料
（1）先进结构材料
• 我国钢铁世界第一，但27％依赖进口，8％不能 生产。能耗高，污染环境。
• 需要高比强度、比刚度、耐磨、耐蚀、抗疲劳、 抗老化的钢，超细钢、纯、均、 细组织。 低合金高强度钢、耐磨钢、耐蚀钢、抗氧化钢、 不锈钢、硬质合金。
钢铁工业，在发达国家已进入衰退阶段，原因就是有许多新 材料来代替钢铁，并且钢铁生产污染环境，他们往往把这些企 业放在第三世界国家。 而钢铁在我国还在成熟阶段，2012年 我国的粗钢产量已经突破7亿吨，在全世界总产量中所占的比 例由2004年的26.3%上升到2012年的48.7%。
万元GDP能耗20.5t标准煤，是西方的10倍。2003年中国
参考书
• 《金属材料学》戴起勋主编，化学工业出版社2011年 • 《金属材料学》文九巴主编，机械工业出版社2011年
• 《金属材料学》 吴承建 机械工业出版社 2001年 • 《金属材料学》 王笑天 机械工业出版社 1987年 • 《合金钢》 章守华 冶金工业出版社 1981年
• William F. Smith. Structure and Properties of Engineering Alloys– 2nd edition. McGraw-Hill Education, 1993.
宋应星 高炉铁水流入炼钢炉 （方塘），人急速搅 动，利用空气氧化铁 水中的碳，用潮湿泥 灰做氧化剂加速脱碳 （20低24/碳6/2 钢，高碳钢）
0.1.2第二阶段―――金属材料学科的基础
• • 1803年—原子学说 • 1830年--32种晶体类型 • 1839年--Miller指数 • 1861年--钢的临界转变温度 • 1864年--金相照片 • 1888年--渗碳体 • 1891年--点阵理论 • 十九世纪末—相律、固溶体、平衡相图
• 现代金属材料:
2024/6/2
（1）先进结构材料 （2）高温合金材料 （3）新型工具钢 （4）金属功能材料
（1）先进结构材料
• 我国钢铁世界第一，但27％依赖进口，8％不能 生产。能耗高，污染环境。
• 需要高比强度、比刚度、耐磨、耐蚀、抗疲劳、 抗老化的钢，超细钢、纯、均、 细组织。 低合金高强度钢、耐磨钢、耐蚀钢、抗氧化钢、 不锈钢、硬质合金。
钢铁工业，在发达国家已进入衰退阶段，原因就是有许多新 材料来代替钢铁，并且钢铁生产污染环境，他们往往把这些企 业放在第三世界国家。 而钢铁在我国还在成熟阶段，2012年 我国的粗钢产量已经突破7亿吨，在全世界总产量中所占的比 例由2004年的26.3%上升到2012年的48.7%。
万元GDP能耗20.5t标准煤，是西方的10倍。2003年中国
参考书
• 《金属材料学》戴起勋主编，化学工业出版社2011年 • 《金属材料学》文九巴主编，机械工业出版社2011年
• 《金属材料学》 吴承建 机械工业出版社 2001年 • 《金属材料学》 王笑天 机械工业出版社 1987年 • 《合金钢》 章守华 冶金工业出版社 1981年
• William F. Smith. Structure and Properties of Engineering Alloys– 2nd edition. McGraw-Hill Education, 1993.
材料工程基础讲稿20
在200～350℃回火出现了M回火脆性后，再加热到更高 温度回火→脆性消除，使冲击韧性重新升高。此时若再在 200～350℃范围内回火不出现脆性——不可逆的。几乎所 有钢均存在M回火脆性。回火M脆性降低室温冲击韧性，使 韧脆转折温度50％FATT升高，断裂韧性K1c下降。如Fe0.28C-0.64Mn-4.82Mo钢经225℃回火后K1c为117MN/m3/2, 而经300℃回火后由于出现了M回火脆性，使K1c降至 73MN/m3/2。出现M回火脆性时大多为沿晶断裂，但也有少 数为穿晶断裂。
平衡偏聚理论可以解释回火脆性的下列特征： ①脆化发生在一定温度范围； ②脆化程度随脆化时间的延长而增加； ③回火后的冷却速度有巨大影响； ④脆化过程具有可逆性； ⑤脆化主要是一种晶界现象，脆化断口是沿晶
断裂。 但是这个理论不能解释为什么钢中要同时存在
某些合金元素和杂质才会发生这种脆性。为此提出 了以下两点修正：
降低钢中杂质含量；用Al脱氧或加入Nb、V、Ti等元素细化A晶 粒；加入Mo、W等能减轻M回火脆性的合金元素；加入Cr、Si等以 调整发生M回火脆性的温度范围，ห้องสมุดไป่ตู้之避开所需的回火温度；采用 等温淬火代替淬火加低、中温回火。
2．回火脆性 某些成分的中碳合金结构钢在450～650℃回火较长时间或回火后
究了低、中碳钢的残余A分解后发现，产生TME时，总是伴随着残余 A的分解，在A板条间产生渗碳体薄膜，正是这种Fe3C薄膜导致了 TME。由于一般低、中碳钢淬火后主要形成板条M，残余A则存在于 板条M之间，因此分解而成的Fe3C也处于板条之间，其所造成的断 裂对于M而言是沿晶断裂，而对于原A而言则是穿晶断裂。如果M板 条间残余A是稳定的，将改善钢的韧性。如果回火时分解出碳化 物，则将降低韧性。有研究指出，某些合金结构钢板条间的残余A 在回火温度范围内回火时，也不一定全部分解，余下部分在随后的 受力过程中还可能进一步增加脆性。
平衡偏聚理论可以解释回火脆性的下列特征： ①脆化发生在一定温度范围； ②脆化程度随脆化时间的延长而增加； ③回火后的冷却速度有巨大影响； ④脆化过程具有可逆性； ⑤脆化主要是一种晶界现象，脆化断口是沿晶
断裂。 但是这个理论不能解释为什么钢中要同时存在
某些合金元素和杂质才会发生这种脆性。为此提出 了以下两点修正：
降低钢中杂质含量；用Al脱氧或加入Nb、V、Ti等元素细化A晶 粒；加入Mo、W等能减轻M回火脆性的合金元素；加入Cr、Si等以 调整发生M回火脆性的温度范围，ห้องสมุดไป่ตู้之避开所需的回火温度；采用 等温淬火代替淬火加低、中温回火。
2．回火脆性 某些成分的中碳合金结构钢在450～650℃回火较长时间或回火后
究了低、中碳钢的残余A分解后发现，产生TME时，总是伴随着残余 A的分解，在A板条间产生渗碳体薄膜，正是这种Fe3C薄膜导致了 TME。由于一般低、中碳钢淬火后主要形成板条M，残余A则存在于 板条M之间，因此分解而成的Fe3C也处于板条之间，其所造成的断 裂对于M而言是沿晶断裂，而对于原A而言则是穿晶断裂。如果M板 条间残余A是稳定的，将改善钢的韧性。如果回火时分解出碳化 物，则将降低韧性。有研究指出，某些合金结构钢板条间的残余A 在回火温度范围内回火时，也不一定全部分解，余下部分在随后的 受力过程中还可能进一步增加脆性。
工程材料学 第9讲
❖ 疲劳裂纹扩展：一旦裂纹开始萌生，在循环应力作用下，裂纹就会稳定 地扩展，直到在所施加应力振幅作用下变得不稳定为止。
❖ 扩散：扩散是指材料中的原子、分子或离子迁徙到另一种材料体相中去 的能力，它与时间相关。
❖ 相互扩散：当两种不同的材料在一个界面上紧密接触时，通过扩散，一 种材料的分子可以迁徙到另一种材料中，反之亦然。这种现象就叫相互 扩散，它形成了界面粘附。
❖ 激励－响应模型：如果系统的一个组件坏了，只有当该组件被激励（需 要）时才发生响应失效，并暴露它是坏了，并导致系统失效。大多数计算 机程序（软件）失效都属于这种类型，电话交换系统也与这种失效模式类 似。这种失效模式更多地取决于环境中的关键事件何时发生，而不是时间 或循环历程。当这种失效模式的失效在系统中很少发生时，通常就很难判 断到底是激励不当，或的确属于某种失效。 ❖ 容限－规格模型：该模型用于当且仅当容限在规格范围内时，系统的 性能特征才能符合要求，也就是失效发生时，系统名义上在工作，但工作 状态不佳。这一模型的例子有复印机、测量仪器。任何存在性能质量渐进 退化的部件或系统，都可以用该模型来表示。
❖ 应力腐蚀断裂：应力腐蚀断裂是由于材料同时承受机械应力和腐蚀现象 作用，而同时出现断裂和腐蚀两种机理相互影响的结果。它是由于在腐 蚀发生的表面缺陷处存在应力集中（可量化为应力强度因子），当应力 集中达到一临界值时，机械断裂就出现了。
❖ 辐射损伤：辐射损伤可分为两种形式：a.机械失效机理；b.更为严重的 电子损伤机理。机械失效机理是辐射脆变；电子现象更多的是一种不可 预测的过应力和由单个辐射离子穿过超大规模集成（ＶＬＳＩ）电路而 产生的软错误。
影响事物状态的条件统称为应力（载荷）。例如机械应力与应变、电流与电压、 温度、湿度、化学环境和辐射等。
❖ 扩散：扩散是指材料中的原子、分子或离子迁徙到另一种材料体相中去 的能力，它与时间相关。
❖ 相互扩散：当两种不同的材料在一个界面上紧密接触时，通过扩散，一 种材料的分子可以迁徙到另一种材料中，反之亦然。这种现象就叫相互 扩散，它形成了界面粘附。
❖ 激励－响应模型：如果系统的一个组件坏了，只有当该组件被激励（需 要）时才发生响应失效，并暴露它是坏了，并导致系统失效。大多数计算 机程序（软件）失效都属于这种类型，电话交换系统也与这种失效模式类 似。这种失效模式更多地取决于环境中的关键事件何时发生，而不是时间 或循环历程。当这种失效模式的失效在系统中很少发生时，通常就很难判 断到底是激励不当，或的确属于某种失效。 ❖ 容限－规格模型：该模型用于当且仅当容限在规格范围内时，系统的 性能特征才能符合要求，也就是失效发生时，系统名义上在工作，但工作 状态不佳。这一模型的例子有复印机、测量仪器。任何存在性能质量渐进 退化的部件或系统，都可以用该模型来表示。
❖ 应力腐蚀断裂：应力腐蚀断裂是由于材料同时承受机械应力和腐蚀现象 作用，而同时出现断裂和腐蚀两种机理相互影响的结果。它是由于在腐 蚀发生的表面缺陷处存在应力集中（可量化为应力强度因子），当应力 集中达到一临界值时，机械断裂就出现了。
❖ 辐射损伤：辐射损伤可分为两种形式：a.机械失效机理；b.更为严重的 电子损伤机理。机械失效机理是辐射脆变；电子现象更多的是一种不可 预测的过应力和由单个辐射离子穿过超大规模集成（ＶＬＳＩ）电路而 产生的软错误。
影响事物状态的条件统称为应力（载荷）。例如机械应力与应变、电流与电压、 温度、湿度、化学环境和辐射等。
材料工程基础讲稿5
升高。
P的断裂强度随片间距的减小而升高。当片间距大于 150nm时，片间距的改变对断面收缩率影响不大，小于 150nm亦即S时 ，断面收缩率随片间距的减小显著增加。
硬度与强度的升高是因为片间距减小时F与渗 碳体变薄，相界面增多，F中位错不易滑动，故使 塑变抗力升高。 在外力足够大时，位于F中心的位错源被开动 后，滑动的位错将受阻于渗碳体片，渗碳体及F片 愈厚，因受阻而塞积的位错也愈多，塞积的位错将 在渗碳体薄片中造成正应力，而使渗碳体片产生断 裂。片层愈薄，塞积的位错愈少，正应力也愈小， 愈不易引起开裂，必须提高外加作用力，才能使更 多的位错塞积在相界面一侧，造成足够的正应力使 渗碳体片产生断裂。当每一个渗碳体片断裂并连接 在一起时便发生整体脆断。
片间距的减小可以提高断裂抗力，不仅如此， 当渗碳体片很薄时，塞积的位错也可以切过渗碳体 薄片而不使之发生正断，引起切断，然后在正应力 的作用下裂纹不断发展，最后导致整体延性断裂。 片间距的减小可以提高塑性，这是因为渗碳体片很 薄时，在外力作用下可以滑移产生塑性变形，也可 以产生弯曲，致使塑性提高，在生产上也正是利用 这一特点，发展了一种极为有效的用于提高钢丝强 度的强化工艺——派登（Patenting）处理或称 铅浴处理 。
将高碳钢丝经铅浴等温处理 得到片间距极小的索氏体S 组织,然后利用薄渗碳体片可 以弯曲和产生塑性变形的特 性进行深度冷拔以增加F片 内的位错密度亦即细化由位 错缠结所组成的胞块，而使 强度得到显著提高。经派登 处理所能达到的强度是钢在 目前生产条件下所能获得的 最高强度。
2．球状P的力学性能 球状P的强度、硬度稍低，塑性较好。球状P的切削性好，对刀 具磨损小，冷挤压成型性也好，加热淬火时的变形、开裂倾向小， 因此，高碳钢在机加工和热处理前要求先进行球化处理得到球状 P。 3．亚共析钢的力学性能 亚共析钢的力学性能取决于F和P的相对量多少、P团大小、F晶 粒大小以及P片间距的大小。当P量少时，P对强度贡献不占主要地 位，此时强度的提高主要依靠F的晶粒尺寸的减小。P增加到一定数 量时，强度的提高主要依靠P片间距的减小。 塑性则随P量的增多而下降，随F晶粒的细化而升高。
P的断裂强度随片间距的减小而升高。当片间距大于 150nm时，片间距的改变对断面收缩率影响不大，小于 150nm亦即S时 ，断面收缩率随片间距的减小显著增加。
硬度与强度的升高是因为片间距减小时F与渗 碳体变薄，相界面增多，F中位错不易滑动，故使 塑变抗力升高。 在外力足够大时，位于F中心的位错源被开动 后，滑动的位错将受阻于渗碳体片，渗碳体及F片 愈厚，因受阻而塞积的位错也愈多，塞积的位错将 在渗碳体薄片中造成正应力，而使渗碳体片产生断 裂。片层愈薄，塞积的位错愈少，正应力也愈小， 愈不易引起开裂，必须提高外加作用力，才能使更 多的位错塞积在相界面一侧，造成足够的正应力使 渗碳体片产生断裂。当每一个渗碳体片断裂并连接 在一起时便发生整体脆断。
片间距的减小可以提高断裂抗力，不仅如此， 当渗碳体片很薄时，塞积的位错也可以切过渗碳体 薄片而不使之发生正断，引起切断，然后在正应力 的作用下裂纹不断发展，最后导致整体延性断裂。 片间距的减小可以提高塑性，这是因为渗碳体片很 薄时，在外力作用下可以滑移产生塑性变形，也可 以产生弯曲，致使塑性提高，在生产上也正是利用 这一特点，发展了一种极为有效的用于提高钢丝强 度的强化工艺——派登（Patenting）处理或称 铅浴处理 。
将高碳钢丝经铅浴等温处理 得到片间距极小的索氏体S 组织,然后利用薄渗碳体片可 以弯曲和产生塑性变形的特 性进行深度冷拔以增加F片 内的位错密度亦即细化由位 错缠结所组成的胞块，而使 强度得到显著提高。经派登 处理所能达到的强度是钢在 目前生产条件下所能获得的 最高强度。
2．球状P的力学性能 球状P的强度、硬度稍低，塑性较好。球状P的切削性好，对刀 具磨损小，冷挤压成型性也好，加热淬火时的变形、开裂倾向小， 因此，高碳钢在机加工和热处理前要求先进行球化处理得到球状 P。 3．亚共析钢的力学性能 亚共析钢的力学性能取决于F和P的相对量多少、P团大小、F晶 粒大小以及P片间距的大小。当P量少时，P对强度贡献不占主要地 位，此时强度的提高主要依靠F的晶粒尺寸的减小。P增加到一定数 量时，强度的提高主要依靠P片间距的减小。 塑性则随P量的增多而下降，随F晶粒的细化而升高。
工程材料 课程讲稿
理论课讨论课□实验课□习题课□其他□第一节金属的塑性变形
金属晶体中变形部分与未变形部分在孪生面两侧形成镜面对称关系。
→发生孪生的部分。
（切变部分）称为孪生带或孪晶。
孪生的特点：
）孪生借助于切变进行，所需切应力大，速度快，在滑移较难
工程材料课程讲稿
那些受最大或接受最大分切应力
位向的晶粒处于软位向。
分批，逐步的进行，从
硬位向
从不均匀变形到均匀变形。
3
图6-2 变形前后晶粒形状变化示意图
．产生形变织构
组织与性能的影响
工程材料课程讲稿
F沿变形方向呈带状或层状分布，称。
带状组织也会使金属呈现各向异性，特别是横向的塑性、韧性明显下降。
用均匀退火或多重正火加以消除。
工程材料讲义(建筑材料)
一级注册建造师讲义《工程材料》（4．1日。
一号教学楼1415，10：00-12：00）1．熟悉混凝土配合比确定程序及无损检测。
1．1混凝土配合比确定程序混凝土理论配合比应根据设计的混凝土强度等级、耐久性能、选定的原材料质量检验结果以及混凝土施工工艺对和易性、凝结时间等混凝土拌合物的技术性能要求，由国家认可的试验室按照国家现行有关试验规程，通过试验确定。
1．1．1混凝土理论配合比的确定∙ 混凝土的施工配制强度按下式确定：σ⨯+=645.1,,k cu o cu f f式中σ为施工单位强度标准差，也可按表1.1选取。
表1.1混凝土强度标准差∙ 混凝土水灰比应根据施工现场的水泥、砂、石等原材料质量，由施工配制强度确定。
∙ 选取合适的单方用水量及合适的砂率，以满足混凝土和易性的要求。
混凝土和易性包括流动性、黏聚性和保水性。
1．1．2混凝土施工配合比的确定混凝土施工前，应根据施工现场砂石的含水率，将理论配合比换算成施工配合比，并应有施工配料单。
1．2混凝土无损检测方法1．2．1进行结构无损检测条件当出现下列情况之一时，应进行无损检测以确定结构混凝土强度：缺乏同条件试件或标准试件数量不足；试件的质量缺乏代表性；试件的抗压试验不符合标准规定；对试件抗压强度测试结果有怀疑；因材料、施工不良而发生混凝土质量问题。
1．2．2结构无损检测主要有以下几种方法。
1）超声法超声法检测的特点：检测过程无损于材料、结构的使用性能；直接在结构物上检测试验并推定其实际强度和缺陷性质；重复和复核检验方便，检验结果重复性好。
2）回弹法回弹法检测的特点：简单方便，但离散性较大。
3）超声回弹综合法超声回弹综合法检测的特点：可以减少各种因素对结果的影响，可弥补两种方法各自不足，测试精度较高。
4）钻芯法钻芯法检测的特点：检测结果直观准确，但操作复杂，对混凝土有轻微破坏。
5）拔出法拔出法检测的特点：检测结果直观准确，但操作复杂，对混凝土有轻微破坏，结果离散性较大。
工程材料学全套课件
工程材料按其性能特点分为结构材料和功能材料两大类。结构材料以 力学性能为主,兼有一定的物理、化学性能。功能材料以特殊的物理、化
学性能为主,如那些要求有电、光、声、磁、热等功能和效应的材料。 总之，工程材料包括了与工农业、国防尖端技术等各行各业有关的所
有材料。按照其基本成分分类见图1－1。
二、新材料发展趋势
2．结构材料趋向于复合化
尽管金属材料采用了一系列强韧化措施及发展了非金属材料，如 高分子材料和陶瓷材料,但由于单一材料存在难以克服的某些缺点， 如脆性、弹性模量低、比强度不足等。所以把不同的材料进行复合 以得到优于原组分性能的新材料，就成为结构材料发展的一个重要 趋势。如玻璃树脂基的第一代复合材料，碳纤维增强树脂基的第二 代复合材料，第三代复合材料则是正在发展的金属基、陶瓷基及碳 基复合材料。复合材料在航空、航天工业和汽车工业中获得了广泛 的应用，在化工设备和其它方面也有较多的应用。
7．材料的设计及选用计算机化
由于电子计算机及应用技术的高度发展，使得人们可以按照指定的 性能进行材料设计正逐步成为现实。通过电子计算机的应用以及量子 力学、系统工程和统计学的运用，可以在微观与宏观相结合的基础上 进行材料设计和选用，使之最佳化。目前已建立起计算机化的各种材 料性能数据库和计算机辅助选材系统，并进一步向智能化方向发展, 从而提高了工程技术的用材水平。
在工程应用中，通过激光束表面处理可在工件表面获得非晶态，具有高 耐磨性和耐蚀性。另外，非晶态的硅太阳能电池，光电转换率可达15％， 有很大进一步实用化研究价值。
5．功能料迅速发展
功能材料是当代新技术中能源技术、空间技术、信息技术和计算机技术 的物质基础。功能材料是90年代材料研究与生产中最活跃的领域。例如， 由于超大容量信息通信网络和超高计算机的发展，对集成电路的要求越 来越高，促进集成度逐年增加。从材料看，除了硅半导体外，化合物半 导体受到越来越多的重视。又如有关磁记录和磁光记录材料、高温超导 材料、光电转换材料等都将有进一步的发展。近年来功能梯度材料发展 很快，其性能是原来的均质材料和一般复合材料所不具备的，梯度功能 材料将有巨大的应用潜力。
学性能为主,如那些要求有电、光、声、磁、热等功能和效应的材料。 总之，工程材料包括了与工农业、国防尖端技术等各行各业有关的所
有材料。按照其基本成分分类见图1－1。
二、新材料发展趋势
2．结构材料趋向于复合化
尽管金属材料采用了一系列强韧化措施及发展了非金属材料，如 高分子材料和陶瓷材料,但由于单一材料存在难以克服的某些缺点， 如脆性、弹性模量低、比强度不足等。所以把不同的材料进行复合 以得到优于原组分性能的新材料，就成为结构材料发展的一个重要 趋势。如玻璃树脂基的第一代复合材料，碳纤维增强树脂基的第二 代复合材料，第三代复合材料则是正在发展的金属基、陶瓷基及碳 基复合材料。复合材料在航空、航天工业和汽车工业中获得了广泛 的应用，在化工设备和其它方面也有较多的应用。
7．材料的设计及选用计算机化
由于电子计算机及应用技术的高度发展，使得人们可以按照指定的 性能进行材料设计正逐步成为现实。通过电子计算机的应用以及量子 力学、系统工程和统计学的运用，可以在微观与宏观相结合的基础上 进行材料设计和选用，使之最佳化。目前已建立起计算机化的各种材 料性能数据库和计算机辅助选材系统，并进一步向智能化方向发展, 从而提高了工程技术的用材水平。
在工程应用中，通过激光束表面处理可在工件表面获得非晶态，具有高 耐磨性和耐蚀性。另外，非晶态的硅太阳能电池，光电转换率可达15％， 有很大进一步实用化研究价值。
5．功能料迅速发展
功能材料是当代新技术中能源技术、空间技术、信息技术和计算机技术 的物质基础。功能材料是90年代材料研究与生产中最活跃的领域。例如， 由于超大容量信息通信网络和超高计算机的发展，对集成电路的要求越 来越高，促进集成度逐年增加。从材料看，除了硅半导体外，化合物半 导体受到越来越多的重视。又如有关磁记录和磁光记录材料、高温超导 材料、光电转换材料等都将有进一步的发展。近年来功能梯度材料发展 很快，其性能是原来的均质材料和一般复合材料所不具备的，梯度功能 材料将有巨大的应用潜力。
材料工程基础讲稿9
3．贝氏体转变动力学 B转变：形核－长大进行的。P109 4．转变的不完全性 5．贝氏体转变的扩散性 B转变时：碳原子扩散，合金元素原子不扩散，其中包 括铁原子。至少合金元素原子与铁原子未发生较长距离的 扩散。 6．晶体学特征 B的F浮凸则呈V形或帐篷形。B的晶体学特征，其中包括 位向关系与惯习面等也不同于P而较接近M。
B——等温形成，或连续冷却过程中 形成。 B等温转变动力学曲线呈S形， 不能进行终了。等温温度愈高，愈接 近Bs点，转变量愈少。 在某一温度以上观察不到B 转变——Bs点。
根据以上结果，一般认为认为下B中的碳化物是自过饱和的 BF中析出。实际上根据所测得的碳化物与BF间的取向关系，并不 一定说明碳化物是由BF中析出，因为A与F间存在K－S关系，故也 可将θ （ε ）与F间取向关系转换为θ （ε ）与A的关系。转换后 得出θ （ε ）与A之间为Pitsch关系。已知Pitsch关系为碳化物 自A中析出所遵循的取向关系，据此，也可以认为下B中碳化物可 以从A中析出。 但也有人研究40CrMnSiMoV钢下B中碳化物的取向关系后认 为，碳化物既可从F中析出，也可从A中析出。总之，有关B转变 的晶体学关系问题目前尚无定论。
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由此证明渗碳体是由A中直接析出的。 3．下贝氏体 : 中、高碳钢: 350 °C --- Ms 在B转变区域的低温范围形成的B称为下B。当钢中碳含量大于 0.6%时下B的形成温度大约在350℃以下。下B也是由BF和碳化物两 相组成，但F的形态及碳化物的分布均不同于上B。研究表明，下B 可以从A晶界形核，也可以在晶内形核。
§5－2 贝氏体组织形态和晶体学 随钢的化学成分及形成温度而异。B可以按组织形态不 同主要区分为无碳化物B、粒状B、上B和下B等。 1．无碳化物贝氏体 无碳化物B：在B转变区域的最高温度范围内形成。一般 产生于低、中碳钢 中，可在等温或在 缓慢的连续冷却时 形成。 无碳化物B由板条F 束及未转变的A所组成，F与A内均无碳化物析出——称无 碳化物B，是B的一种特殊形态。
B——等温形成，或连续冷却过程中 形成。 B等温转变动力学曲线呈S形， 不能进行终了。等温温度愈高，愈接 近Bs点，转变量愈少。 在某一温度以上观察不到B 转变——Bs点。
根据以上结果，一般认为认为下B中的碳化物是自过饱和的 BF中析出。实际上根据所测得的碳化物与BF间的取向关系，并不 一定说明碳化物是由BF中析出，因为A与F间存在K－S关系，故也 可将θ （ε ）与F间取向关系转换为θ （ε ）与A的关系。转换后 得出θ （ε ）与A之间为Pitsch关系。已知Pitsch关系为碳化物 自A中析出所遵循的取向关系，据此，也可以认为下B中碳化物可 以从A中析出。 但也有人研究40CrMnSiMoV钢下B中碳化物的取向关系后认 为，碳化物既可从F中析出，也可从A中析出。总之，有关B转变 的晶体学关系问题目前尚无定论。
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由此证明渗碳体是由A中直接析出的。 3．下贝氏体 : 中、高碳钢: 350 °C --- Ms 在B转变区域的低温范围形成的B称为下B。当钢中碳含量大于 0.6%时下B的形成温度大约在350℃以下。下B也是由BF和碳化物两 相组成，但F的形态及碳化物的分布均不同于上B。研究表明，下B 可以从A晶界形核，也可以在晶内形核。
§5－2 贝氏体组织形态和晶体学 随钢的化学成分及形成温度而异。B可以按组织形态不 同主要区分为无碳化物B、粒状B、上B和下B等。 1．无碳化物贝氏体 无碳化物B：在B转变区域的最高温度范围内形成。一般 产生于低、中碳钢 中，可在等温或在 缓慢的连续冷却时 形成。 无碳化物B由板条F 束及未转变的A所组成，F与A内均无碳化物析出——称无 碳化物B，是B的一种特殊形态。
完整word版土木工程材料讲义
《土木工程材料》教案（顶峰， 2008.8.）课程说明本课程合用于高等院校工科土建类专业，属专业基础课。
要求先修课程：一般化学、一般物理、资料力学；后续课程：工程资料学、胶凝资料学、无机非金属资料学、钢筋混凝土学等。
注册建筑师、结构工程师资格考试中部分内容波及本课程。
教课安排课时： 16 周× 2 学时 /周 +期末测试。
2008.9.9.~12.30.，考察课， 2 学分。
上课时间地址：周二3、4 节，北楼 418。
实验时间地址：周五1、2 节，工程试验馆。
教材：《土木匠程资料》，吴科如、张雄主编，同济大学第一版社，2003 年 6 月第 1 版。
参照书目：1.《新编建筑工程资料》，李铭臻主编，中国建材工业第一版社 98.1.版。
TU5/ZL411-22.《建筑资料学》，徐家宝主编，华南理工大学第一版社 95.4.版。
TU5/ZX572a课时安排：第1 讲：绪论，建筑资料的基天性质第2 讲：建筑资料的基天性质（续），建筑钢材第3 讲：木材，石材第4 讲：气硬性无机胶凝资料第5 讲：水泥第6 讲：混凝土第7 讲：混凝土（续 1）第8 讲：混凝土（续 2）第9 讲：建筑沙浆第10 讲：建筑塑料第11 讲：建筑塑料（续）第12 讲：墙体资料和屋面资料第13 讲：防水资料第14 讲：绝热资料和吸声隔声资料第15 讲：建筑装饰资料第16 讲：复习=========== 第 1 讲==========绪论一．教课目标对建筑资料的基本知识（品种、材性、应用）有一般认识，能合理选择、使用常用的建筑资料，知足实质应用要求。
说明1．针对某一详细应用，能合理选择所需建筑资料。
2．针对某一详细建筑资料，能合理使用，知足实质需要。
二．建筑资料的分类1．按构成：无机资料、有机资料、复合资料。
2．按性能：结构资料（钢筋混凝土、钢材）、功能资料（装饰、防水、绝热、隔声）。
3．按使用部位：承重资料、屋面资料、墙体资料、地面资料。