金属材料学培训教案课件演示(360张)

在金属表面电镀一层耐 腐蚀的金属，提高耐蚀
性。
合金化
通过改变金属的成分， 提高其耐蚀性。
缓蚀剂
添加缓蚀剂抑制金属腐 蚀的化学反应速度。
金属材料在特定环境下的耐腐蚀性
01
02
03
04
酸性环境
钢铁、不锈钢等对酸有一定的 耐蚀性，但不同金属差异较大
。
碱性环境
铝、镁等金属在碱性环境中容 易发生腐蚀。
海洋环境
04 金属材料的腐蚀与防护
CHAPTER
金属材料的腐蚀机理
电化学腐蚀
金属与电解质溶液接触，通过电极反应发生的腐 蚀。
化学腐蚀
金属与非电解质直接反应，生成金属氧化物的腐 蚀。
生物腐蚀
金属在有微生物的环境下发生的腐蚀。
金属材料的防腐蚀方法
涂层保护
在金属表面涂覆防腐蚀 涂层，隔离金属与腐蚀
介质。
电镀
金属材料的化学性能是指其在各种环 境中的稳定性，包括耐腐蚀性、抗氧 化性、耐候性等。
耐腐蚀性是指金属材料抵抗腐蚀的能 力，抗氧化性是指金属材料在高温下 抵抗氧化的能力，耐候性是指金属材 料在自然环境中抵抗光、热、水、大 气等因子的作用的能力。
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能是指其在受力作用下的行为表现，包括强度、塑性、韧性、 硬度等。
详细描述
金属材料主要是指由金属元素或以金属元素为主构成的具有 金属特性的工程材料，如铁、铝、铜等。根据成分和用途， 金属材料可以分为钢铁、有色金属、贵金属等类型。
金属材料的特性与用途
总结词
金属材料具有导电性、导热性、延展性等特性，广泛应用于建筑、机械、电子 等领域。
详细描述
金属材料具有良好的导电性、导热性和延展性，这些特性使得金属在建筑、机 械、电子等领域得到广泛应用。例如，钢铁用于制造桥梁和建筑结构，铜用于 电线和电缆，铝用于包装和航空航天领域。

3.机械制造基础的基本内容
1) 金属材料的种类、性能及选用； 2)热处理工艺基础及应用； 3)金属材料常用的加工方法；金属切削机床、
刀具、夹具等基本知识； 4)钳工的基本知识及基本技能； 5)焊工的基本知识及基本技能； 6)管工的基本知识及基本技能；
3.本课程的特点及学习方法
机械制造基础课程具有实践性强、综合性强 和覆盖面广的特点。
组织:两种物质相间组成，性能介于两者之间， 强度较， 硬度HBS 250。 5.莱氏体：T>727℃ A+Fe3C—Ld 高温莱氏体 T<727℃ P+Fe3C—Ld’低温莱氏体 性能: 与Fe3C相似 HBS>700 塑性极差。
• 二、铁碳合金状态图
• 1.含义：
• 是表明平衡状态下含C不大于6.69%的铁碳合金 的成分,温度与组织之间关系,是研究钢铁的成分, 组织和性能之间关系的基础,也是制定热加工工 艺的基础。
L1——拉深后长度 2）断面收缩率：Ψ
Ψ={（S0 - S1）/S0 }×100 ％ 式中 S。—— 试样原始截面面积(mm2)
S1 —— 试样断口处的截面面积(mm2) δ、ψ越大，材料塑性越好 ，一般δ〉5%为塑 性材料，δ〈5%为脆性材料。
二 、强度 强度指金属材料在外力作用下抵抗塑性变形
和断裂的能力。常用来表示金属材料强度的指标 1.屈服强度 σs
学习时要重视实践性教学环节，在教学实习 中努力增加感性认识和实践知识，了解、熟悉企 业的生产和技术管理，注意理论与实践相结合。
认真做好本课程实验、综合练习等，有助于 理解和掌握理论知识，有利于职业综合能力的培 养，逐步提高解决生产实际问题的能力。
第一部分 金属材料
第一节 金属材料的主要性能 1.使用性能：机械零件在正常工作情况下应具备的性能。

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二、研究思路
使用条件→性能要求→组织结构→化学成分 ↑
生产工艺
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三、金属材料的性能 1、使用性能：金属材料在使用时抵抗外界作 用的能力。 主要包括：力学性能、化学性能、物理性能。 2、工艺性能：金属材料适应实际生产工艺要 求的能力。
主要包括：铸造性；锻造性；深冲性；冷弯 性；切削性；淬透性；焊接性等。
金属材料学
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考核 1.期末考试采用闭卷笔试。 2.成绩评定：期末考试占70％，
平时成绩占30％。 3.平时成绩由考勤、作业、笔记、回答问题 等部分组成。
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绪论 一、本课程主要内容 1、钢铁材料 (1)合金化原理
①合金元素在钢中与Fe，C的相互作用。 ②合金元素在相变中的作用。 (2)各种钢铁材料 2、有色金属材料
(1)常存元素：Si，Mn，S，P，N，H，O (2)残余元素：Cr,Ni,Mo,W，Cu，V，Ti
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6、非合金钢： 不含合金元素的钢。主要包括“碳素钢”，
还包括电工用纯铁（C<0.02%称纯铁）、原料 纯铁等。 7、低合金钢
Mn，Cr，Cu，Mo，Ni，Si，Ti，V，W 等元素含量在非合金钢和合金钢含量之间。
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五、合金钢分类 1、按质量等级分类 (1)优质钢：
结构钢：S≤0.045%，P≤0.040%。 工具钢：S≤0.030%，P≤0.035%。 (2)高级优质钢：S≤0.020%，P≤0.030%。 注：非合金钢，低合金钢中还含普通质量钢。
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2、按金相组织分类 (1)按退火组织 亚共析钢，共析钢，过共析钢，莱氏体钢
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六、合金钢和低合金钢编号方法 编号方法： 碳含量＋合金元素种类和数量＋质量
碳含量：区分不同钢种的主要标志。

钴的特殊性，它开启γ相区，但却使Α3温度略微升 高，这使钴产生了一些反常的行为（如降低钢的 淬透性）。
扩大γ相区相图
δ
A4
温
度 A3
γ
A1 α
Fe
扩大γ相区相图的特点
合金元素在铁基体中最大固溶度
合金元素在γ-Fe中有限固溶，当合金元素含 基体中缺陷处的原子排列混乱程度将明显影响溶质偏聚程度，故不同缺陷处的溶质偏聚程度将不相同
大多数合金元素即可固溶也可形成第二相
钢中第二相种类
碳化物 氮化物 硼化物 金属间化合物 非金属化合物（夹杂物） 单质如铜、石墨
固溶合金元素对相图的影响1
扩大γ相区的奥氏体形成元素 （使Α3温度降 低，Α4温度升高 ）：
－开启γ相区：主要有锰、钴和镍三种元素 －扩大γ相区：主要有碳、氮、铜、金、锌等
元素
开启γ相区相图
δ
A4
温 度
A3
γ
α
Fe
锰对Fe-Fe3C相图奥氏体区的影响
1500 1400 1300
温 1200 度， ℃ 1100
1000 900 800 700 600
0.35Mn 2.5Mn
4Mn
9Mn
6.5Mn
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
合金化后称为铁素体
钢中基础相
γ-铁 ,912—1394℃ 稳定,面心立方点阵, 912 ℃点阵 常数0.36468nm,计算最小原子间距（即配位数12时 原子直径）0.25787nm，理论摩尔体积 0.730163×10-5m333。α→γ相变时体积变化约0.66%。室温下γ铁点阵常数0.35782nm，计算最小 原子间距（即配位数12时原子直径）0.25302nm,理 论摩尔体积0.689728×10-5m33。

• “钢铁材料”部分除教材外：补充热处理 原理和工艺的基本知识，钢的型号和 分类
教材和主要参考书
教材：金属材料学，吴承建 等编著， 冶 金工业出版社，2005
主要参考书：1、“工程材料学”，王晓敏 编著 ,哈尔滨
工业大学出版社，2002年 2、“金属材料学” 王笑天 主编，机械工业出版社，1987年 3、“工程材料与金属工艺学”，房世荣主编，机械工业出
金属材料学
南昌大学材料科学与工程学院
材料的发展是人类文明进步的标志
石器时代 青铜器时代 铁器时代 金属材料、陶瓷材料、高分 子材料、复合材料
在无文字记载的远古，材料的使用及使用水平是文明起源及存续、发展 的唯一证明。华夏文明5000年？三星堆文化
金属材料是现代文明的基础
材料、信息、能源是现代物质文明的三大 支柱，也是国民经济发展的三大支柱产业
材料的显微组织
显微组织：指助于各种不同放大倍数的显微镜所 观察到的材料内部的情景
组织的 描述：相的组成，相的数量、大小、形 态及其分 布
组织描述：Sn－9Zn共晶组织
片状富Zn相与 富Sn相间分布 形成的组织
组织描述：T8钢共晶组织
片状铁素体 （α－Fe， BCC）与 片状Fe3C相 间分布形成 的共晶组织
组织描述：6－5－4－2高速钢
马氏体＋碳 化物颗粒， 碳化物颗粒 沿原奥氏体 晶界分布
6－5－4－2高速钢
碳化物颗粒 均匀、磁性等 化学性能： 耐酸、碱腐蚀等
力学性能： 抵抗作用在它上面的外力的能力
• 工艺性能： 铸造、锻压、拉拔、弯曲、切削、
版社，1994年8月
长风破浪会有时，直挂云帆济沧海。努力，终会有所收获，功夫不负有心人。以铜为镜，可以正衣冠；以古为镜，可以知兴替；以人为镜，可以明得失。前进的路上 照自己的不足，学习更多东西，更进一步。穷则独善其身，达则兼济天下。现代社会，有很多人，钻进钱眼，不惜违法乱纪；做人，穷，也要穷的有骨气！古之立大 之才，亦必有坚忍不拔之志。想干成大事，除了勤于修炼才华和能力，更重要的是要能坚持下来。士不可以不弘毅，任重而道远。仁以为己任，不亦重乎?死而后已， 理想，脚下的路再远，也不会迷失方向。太上有立德，其次有立功，其次有立言，虽久不废，此谓不朽。任何事业，学业的基础，都要以自身品德的修炼为根基。饭 而枕之，乐亦在其中矣。不义而富且贵，于我如浮云。财富如浮云，生不带来，死不带去，真正留下的，是我们对这个世界的贡献。英雄者，胸怀大志，腹有良策， 吞吐天地之志者也英雄气概，威压八万里，体恤弱小，善德加身。老当益壮，宁移白首之心；穷且益坚，不坠青云之志老去的只是身体，心灵可以永远保持丰盛。乐 其乐；忧民之忧者，民亦忧其忧。做领导，要能体恤下属，一味打压，尽失民心。勿以恶小而为之，勿以善小而不为。越是微小的事情，越见品质。学而不知道，与 行，与不知同。知行合一，方可成就事业。以家为家，以乡为乡，以国为国，以天下为天下。若是天下人都能互相体谅，纷扰世事可以停歇。志不强者智不达，言不 越高，所需要的能力越强，相应的，逼迫自己所学的，也就越多。臣心一片磁针石，不指南方不肯休。忠心，也是很多现代人缺乏的精神。吾日三省乎吾身。为人谋 交而不信乎?传不习乎?若人人皆每日反省自身，世间又会多出多少君子。人人好公，则天下太平；人人营私，则天下大乱。给世界和身边人，多一点宽容，多一份担 为生民立命，为往圣继绝学，为万世开太平。立千古大志，乃是圣人也。丹青不知老将至，贫贱于我如浮云。淡看世间事，心情如浮云天行健，君子以自强不息。地 载物。君子，生在世间，当靠自己拼搏奋斗。博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之。进学之道，一步步逼近真相，逼近更高。百学须先立志。天下大事，不立 川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚做人，心胸要宽广。其身正，不令而行；其身不正，虽令不从。身心端正，方可知行合一。子曰:“知者不惑，仁者不忧，勇者不 进者，不会把时间耗费在负性情绪上。好学近乎知，力行近乎仁，知耻近乎勇。力行善事，有羞耻之心，方可成君子。操千曲尔后晓声，观千剑尔后识器做学问和学 次的练习。第一个青春是上帝给的；第二个的青春是靠自己努力当眼泪流尽的时候，留下的应该是坚强。人总是珍惜未得到的，而遗忘了所拥有的。谁伤害过你，谁 要。重要的是谁让你重现笑容。幸运并非没有恐惧和烦恼；厄运并非没有安慰与希望。你不要一直不满人家，你应该一直检讨自己才对。不满人家，是苦了你自己。 久的一个人，而是心里没有了任何期望。要铭记在心；每一天都是一年中最完美的日子。只因幸福只是一个过往，沉溺在幸福中的人；一直不知道幸福却很短暂。一 看他贡献什么，而不应当看他取得什么。做个明媚的女子。不倾国，不倾城，只倾其所有过的生活。生活就是生下来，活下去。人生最美的是过程，最难的是相知， 幸福的是真爱，最后悔的是错过。两个人在一起能过就好好过！不能过就麻利点分开。当一个人真正觉悟的一刻，他放下追寻外在世界的财富，而开始追寻他内心世 若软弱就是自己最大的敌人。日出东海落西山，愁也一天，喜也一天。遇事不转牛角尖，人也舒坦，心也舒坦。乌云总会被驱散的，即使它笼罩了整个地球。心态便 明灯，可以照亮整个世界。生活不是单行线，一条路走不通，你可以转弯。给我一场车祸。要么失忆。要么死。有些人说：我爱你、又不是说我只爱你一个。生命太 了明天不一定能得到。删掉了关于你的一切，唯独删不掉关于你的回忆。任何事都是有可能的。所以别放弃，相信自己，你可以做到的。、相信自己，坚信自己的目 受不了的磨难与挫折，不断去努力、去奋斗，成功最终就会是你的！既然爱，为什么不说出口，有些东西失去了，就在也回不来了！对于人来说，问心无愧是最舒服 表明他人的成功，被人嫉妒，表明自己成功。在人之上，要把人当人；在人之下，要把自己当人。人不怕卑微，就怕失去希望，期待明天，期待阳光，人就会从卑微 存梦想去拥抱蓝天。成功需要成本，时间也是一种成本，对时间的珍惜就是对成本的节约。人只要不失去方向，就不会失去自己。过去的习惯，决定今天的你，所以 定你今天的一败涂地。让我记起容易，但让我忘记我怕我是做不到。不要跟一个人和他议论同一个圈子里的人，不管你认为他有多可靠。想象困难做出的反应，不是 而是面对它们，同它们打交道，以一种进取的和明智的方式同它们奋斗。他不爱你，你为他挡一百颗子弹也没用。坐在电脑前，不知道做什么，却又不想关掉它。做 让时间帮你决定。如果还是无法决定，做了再说。宁愿犯错，不留遗憾。发现者，尤其是一个初出茅庐的年轻发现者，需要勇气才能无视他人的冷漠和怀疑，才能坚 并把研究继续下去。我的本质不是我的意志的结果，相反，我的意志是我的本质的结果，因为我先有存在，后有意志，存在可以没有意志，但是没有存在就没有意志 类的福利，可以使可憎的工作变为可贵，只有开明人士才能知道克服困难所需要的热忱。立志用功如种树然，方其根芽，犹未有干；及其有干，尚未有枝；枝而后叶 的出现不是对愿望的否定，而是把愿望合并和提升到一个更高的意识无论是美女的歌声，还是鬓狗的狂吠，无论是鳄鱼的眼泪，还是恶狼的嚎叫，都不会使我动摇。 灾难，已经开始了的事情决不放弃。最可怕的敌人，就是没有坚强的信念。既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。意志若是屈 它都帮助了暴力。有了坚定的意志，就等于给双脚添了一对翅膀。意志坚强，只有刚强的人，才有神圣的意志，凡是战斗

常温下一般为气 体或固体（溴为 液体）。
性质
有良好的导电性、导 导电性、导热性较
热性、延展性。
差，无延展性。
现有一种单质，要分辨它是金属还是非金属，你可 以用到哪些方法？ 1.放在光照下，根据颜色光泽可分辨 2.手拿单质在火边烤，根据导热性可分辨 3.用硬物重击单质，可根据可锻性来分辨 4.用作标准)
铬铁银铜 金铝铅
(大) 9 4-5 2.5-4 2.5-3 2.5-3 2-2.9 1.5 (小)
你能区别金属与非金属了吗？二者的区别 是什么？
4.金属与非金属的区别
颜色
金属
有光泽，一般为银白 色或灰色。
非金属
无光泽， 外表暗淡。
状态
常温下一般为固体 （汞为液体）。
常见金属的用途与物理性质间有什么关系？ 的人总把目光集中别人的缺点上，人无完人，课堂上，每个学生都是不同的，表现的状态也会有差异，老师的智慧就体现在发现他们
的优势，调动他们的情绪，给他们以恰当的肯定和激励，让他们充满自信，课堂就是自我展示的殿堂，有很多教育工作者和教育专家 做了大量实践和研究，学会发现别人身上的长处，并给予开发与提升，你收获的就一定会是丰硕的果实，学习如此，工作亦然，无论 是管理者还是被管理者，把握好自己的位置，履行好自己的职责就是一种知人善任，诸葛亮的智慧就在于他深刻理解人性，是值得我 们学习的地方。 对他来说，简直就是希望和救星，他找到监狱长，救他，说这是他可以翻案的机会，只要找到那名犯人，再加上他的学生做证，他就 可以重见天日。可惜他太异想天开了，社会是黑暗的，监狱里更黑暗，监狱长制造一次越狱的假象，将唯一可以做证的，他最抱希望
铝 银白色固体
密度2.7×103千克/米3，质轻、延展性（ 铝箔）、导电性、导热性好

金属材料的相容性
指金属材料与其他材料在接触时，相互之间 不发生化学反应或反应可控。
金属材料的力学性能
金属材料的强度
指金属材料在受到外力作用时，抵抗断裂和屈服 的能力，如抗拉强度、抗压强度等。
金属材料的韧性
指金属材料在受到外力作用时，抵抗脆性断裂的 能力，如冲击韧性、断裂韧性等。
ABCD
金属材料的塑性
金属材料的分类
根据组成元素的多少，金属材料可以 分为纯金属和合金两大类。纯金属是 由一种金属元素组成的，而合金则是 由两种或两种以上的金属元素组成的 。
金属材料的特性与用途
金属材料的特性
金属材料具有高强度、良好的塑性和韧性、耐腐蚀、导电性和导热性好等特性。这些特性使得金属材料在工业、 建筑、交通、航空航天等领域得到广泛应用。
立方、面心立方和密排六方等。
金属晶体结构的特性
金属晶体结构具有周期性、对称性和空间群等特性，这些 特性对金属材料的力学、物理和化学等性能产生影响。
金属晶体结构的测定
通过X射线衍射、中子衍射等技术可以测定金属材料的晶体 结构，为研究金属材料的性能和制备工艺提供重要依据。
金属材料的相变
相变的概念
相变是指物质从一种相转变为另一种相的过 程，是物质在不同温度、压力等条件下发生 的物理和化学变化。
金属材料的相变类型
金属材料的相变类型包括结晶、再结晶、相变塑性 等，这些相变对金属材料的性能产生重要影响。
相变与金属材料性能的关 系
金属材料的相变与性能密切相关，通过控制 相变可以改善金属材料的力学、物理和化学 性能。
金属材料的合金化
合金化的概念
合金化是指通过添加一种或多种合金元素，以改变金属材料的成分 和组织，从而改善其性能的过程。

2.7按脱氧程度和浇注制度分：
a.沸腾钢；b.半镇静钢；c.镇静钢；d.特殊镇静钢。
3.中国钢号表示方法:
3.1钢号表示方法概述: 钢的牌号简称钢号，是对每一种具体钢产品所取的名称，是人们了
解钢的一种共同语言。中国的钢号表示方法，根据国家标准《钢铁产品 牌号表示方法》（GB221-79）中规定，采用汉语拼音字母、化学元素 符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。即： ①钢号中化学元素采用国际化学符号表示，例如Si、Mn、Cr……等。混 合稀土元素用“RE”（或“Xt”）表示。 ②产品名称、用途、冶炼和浇注方法等，一般采用汉语拼音的缩写字母 表示，见表。 ③钢中主要化学元素含量（%）采用阿拉伯数字表示。 3.2 钢号表示方法的分类说明 3.2.1 碳素结构钢: ①由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以 “Q”，代表钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值，单位是 Mpa。例如：Q235 表示屈服点（ss）235MPa 的碳素结构钢。 ②必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级 符号分别为A、B、C、D。脱氧方法符号：F 表示沸腾钢；b 表示半镇 静钢：Z 表示镇静钢；TZ 表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号，即Z 和 TZ 都可不标。例如Q235-AF 表示A级沸腾钢。
▪ 2.3按成形方法分类： (1)锻钢；(2)铸钢；(3)热轧钢；(4)冷拉钢。
▪ 2.4按用途分类: 1)建筑及工程用钢： a.普通碳素结构钢；b.低合金结构钢；c.钢筋钢。 2)结构钢： a.机械制造用钢;b.弹簧钢;c.轴承钢 3)工具钢： a.碳素工具钢；b.合金工具钢；c.高速工具钢。 4)特殊性能钢： a.不锈耐酸钢；b.耐热钢包括抗氧化钢、热强钢、气阀钢；c.电热合 金钢；d.耐磨钢；e.低温用钢；f.电工用钢。 5)专业用钢:如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农 机用钢等。 2.5 按金相组织分类：

• 工艺性能： 铸造、锻压、拉拔、弯曲、切削、
焊接等
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
•
材料组织与性能的关系
•组织决定性能
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
•
本课程的学时安排及评分
• 学时：40小时课堂授课＋16小时实验课 • 评分：实验占18％＋平时成绩占12％＋
期末考试占70％
• 实验6％ 3，实验及报告， 迟到及早退各 扣1分，缺勤即做实验，以零分计
•主要参考书：1、“工程材料学”，王晓敏 编著 ,哈尔滨
•
工业大学出版社，2002年
•2、“金属材料学” 王笑天 主编，机械工业出版社，1987年
•3、“工程材料与金属工艺学”，房世荣主编，机械工业出
• 版社，1994年8月
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
•
•就业！
•
金属的分类
黑色金属和有பைடு நூலகம்金属
黑色金属：铁及其合金、钢、锰、铬等
• 有色金属
轻金属：铝、镁、锂、铍等 重金属：铜、锌、镍、铅等 贵金属：金、银、铂等 稀有金属：钛、锆、钒、钨、钼等 类金属：铀、钍等
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
•
材料的显微组织
•显微组织：指助于各种不同放大倍数的显微镜 所
•
组织描述：6－5－4－2高速钢
•马氏体＋碳 化物颗粒， 碳化物颗粒 沿原奥氏体 晶界分布
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
•
6－5－4－2高速钢
•碳化物颗 粒均匀分布 在马氏体基 体上
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
•
金属材料的性能
物理性能： 导电、导热、磁性等 化学性能： 耐酸、碱腐蚀等
力学性能： 抵抗作用在它上面的外力的能力