材料概论金属材料概要学习教案.pptx

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1、会计学1材料材料(cilio)概论金属材料概论金属材料(cilio)概要概要第一页，共41页。金属材料分类金属材料分类(fn li)黑色金属黑色金属黑色金属黑色金属(hisjngsh(hisjngsh)金属材料金属材料金属材料金属材料 有色金属有色金属有色金属有色金属 特殊金属特殊金属特殊金属特殊金属在在103103种元素中，金属元素有种元素中，金属元素有8181种种第1页/共40页第二页，共41页。金属材料分类金属材料分类(fn li)生铁生铁(shngti)含含C 2 碳素钢碳素钢黑色金属黑色金属 钢钢 含含C 0.042 合合金钢金钢 纯铁纯铁 含含C 0.04含碳量越高，硬度含碳量越高

2、，硬度(yngd)、强度越大，但塑性降低、强度越大，但塑性降低第2页/共40页第三页，共41页。金属材料分类金属材料分类(fn li)n n 重金属重金属重金属重金属 Cu Cu、PbPb、ZnZn、NiNin n 轻金属轻金属轻金属轻金属 Al Al、MgMg、TiTin n有色金属有色金属有色金属有色金属(y(y us jnshus jnsh)贵金属贵金属贵金属贵金属 Au Au、AgAg、PtPtn n 稀有金属稀有金属稀有金属稀有金属 W W、MoMo、UU、TaTa、稀土金属、稀土金属、稀土金属、稀土金属n n 第3页/共40页第四页，共41页。金属材料分类金属材料分类(fn li)

3、特殊金属非晶态金属、形状记忆合金特殊金属非晶态金属、形状记忆合金特殊金属非晶态金属、形状记忆合金特殊金属非晶态金属、形状记忆合金(hjn)(hjn)、减震、减震、减震、减震合金合金合金合金(hjn)(hjn)、超塑金属、储氢合金超塑金属、储氢合金超塑金属、储氢合金超塑金属、储氢合金(hjn)(hjn)、超导合金、超导合金、超导合金、超导合金(hjn)(hjn)等等等等第4页/共40页第五页，共41页。金属材料的特点金属材料的特点(tdin)金属材料的特点金属材料的特点金属材料的特点金属材料的特点1 1、常温下为固体（、常温下为固体（、常温下为固体（、常温下为固体（HgHg除外）除外）除外）除外

4、）2 2、熔点较高、熔点较高、熔点较高、熔点较高 也有较低的如：也有较低的如：也有较低的如：也有较低的如：SnSn、PbPb、ZnZn、AlAl3 3、密度较大（、密度较大（、密度较大（、密度较大（MgMg、AlAl除外除外除外除外 3g/cm 3g/cm以下以下以下以下(y(y xi)xi)）4 4、有光泽、有光泽、有光泽、有光泽5 5、延展性、韧性、可加工性好、延展性、韧性、可加工性好、延展性、韧性、可加工性好、延展性、韧性、可加工性好6 6、导热性、导电性好，、导热性、导电性好，、导热性、导电性好，、导热性、导电性好，AgAg、CuCu、AlAl7 7、易氧化、易氧化、易氧化、易氧化第5

5、页/共40页第六页，共41页。钢钢The four types of stresses 第6页/共40页第七页，共41页。碳钢的牌号碳钢的牌号(piho)与用途与用途碳素工具钢：碳素工具钢：T T9表示表示(biosh)含含C：0.9w%。用途用途(yngt)制造各种刀具、量具、模具等制造各种刀具、量具、模具等铸钢铸钢：ZG ZG25，表示含，表示含C：0.25%。用途用途主要用于制造主要用于制造形状复杂形状复杂并需要一定并需要一定强度、塑性强度、塑性和韧性和韧性的零件，如齿轮、联轴器等。的零件，如齿轮、联轴器等。第7页/共40页第八页，共41页。合金钢合金钢按含碳量分按含碳量分铁及铁基合金铁

6、及铁基合金在碳钢中加入一种或多种合金在碳钢中加入一种或多种合金(hjn)元素，元素，形成的钢称之为合金形成的钢称之为合金(hjn)钢。钢。低低合金钢合金钢 10w按合金元素分：铬钢按合金元素分：铬钢(n)、铬镍钢、锰钢、硅、铬镍钢、锰钢、硅锰钢等。锰钢等。按用途按用途(yngt)分：分：结构钢、工具钢、特殊性能钢。结构钢、工具钢、特殊性能钢。第8页/共40页第九页，共41页。铁及铁基合金铁及铁基合金不锈钢在大气和一般腐蚀性介质中具有很高耐蚀性的钢。不锈钢在大气和一般腐蚀性介质中具有很高耐蚀性的钢。不锈钢在大气和一般腐蚀性介质中具有很高耐蚀性的钢。不锈钢在大气和一般腐蚀性介质中具有很高耐蚀性的钢

7、。用用用用 途制造在各种腐蚀性介质中工作并具有较高抗途制造在各种腐蚀性介质中工作并具有较高抗途制造在各种腐蚀性介质中工作并具有较高抗途制造在各种腐蚀性介质中工作并具有较高抗 腐蚀能力的零件或结构件。广泛用于石油、腐蚀能力的零件或结构件。广泛用于石油、腐蚀能力的零件或结构件。广泛用于石油、腐蚀能力的零件或结构件。广泛用于石油、化化化化工、原子能、海洋开发、国防工、原子能、海洋开发、国防工、原子能、海洋开发、国防工、原子能、海洋开发、国防(gufng)(gufng)(gufng)(gufng)和一些先端科学和一些先端科学和一些先端科学和一些先端科学技术领域。技术领域。技术领域。技术领域。第9页/共

8、40页第十页，共41页。铁及铁基合金铁及铁基合金铸铁铸铁(zhti)C 2.11%C 2.11%的铁，通常的铁，通常(tngchng)(tngchng)还含有较多还含有较多的的SiSi、MnMn、S S、P P等元素。等元素。用用 途途 铸铁是工程上最常用的金属材料，广泛应用在铸铁是工程上最常用的金属材料，广泛应用在机械制造机械制造(j xi zh zo)(j xi zh zo)、冶金、矿上、石油化工、交通、冶金、矿上、石油化工、交通等领域。等领域。在汽车占在汽车占50507070，在机床制造中占，在机床制造中占60609090。铸铁的生产设备和工艺简单，价格便宜。铸铁的生产设备和工艺简单，价

9、格便宜。第10页/共40页第十一页，共41页。铁及铁基合金铁及铁基合金灰口铸铁灰口铸铁(zhti)铸铁铸铁(zhti)的种类的种类白口白口(biku)铸铁铸铁麻口铸铁麻口铸铁第11页/共40页第十二页，共41页。铁及铁基合金铁及铁基合金铸铁铸铁(zhti)性能特点性能特点 石墨的形态对铸铁的力学性能影响较大。石墨的形态对铸铁的力学性能影响较大。石墨相当于钢基体中的裂纹和空洞，它降低基石墨相当于钢基体中的裂纹和空洞，它降低基体的抗拉强度体的抗拉强度(kn l qin d)，并引起应力集中。石墨，并引起应力集中。石墨量越多，量越多，铸铁的抗拉强度铸铁的抗拉强度(kn l qin d)越低。越低。第

10、12页/共40页第十三页，共41页。铁及铁基合金铁及铁基合金石墨的存在石墨的存在(cnzi)对铸铁的特殊作用对铸铁的特殊作用1 1、切削加工性能优异；、切削加工性能优异；2 2、铸造、铸造(zhzo)(zhzo)性能良好；性能良好；3 3、具有耐磨性；、具有耐磨性；4 4、具有良好的减振性；、具有良好的减振性；5 5、对缺口不敏感；、对缺口不敏感；第13页/共40页第十四页，共41页。非铁及其合金非铁及其合金(hjn)铝及铝合金铝及铝合金铜及铜合金铜及铜合金钛及钛合金钛及钛合金镁及镁合金镁及镁合金第14页/共40页第十五页，共41页。铝及铝合金铝及铝合金铝及铝合金的特点铝及铝合金的特点(tdi

11、n)密度密度(md)低、比强度高。纯铝的密度低、比强度高。纯铝的密度(md)只有只有2700kg/m3，仅为铁的仅为铁的1/4。优良的物理、化学优良的物理、化学(huxu)性能。导电性能好、磁化率低、性能。导电性能好、磁化率低、耐腐蚀等。耐腐蚀等。加工性能好。铸造性能好、易于塑性变形，经热处加工性能好。铸造性能好、易于塑性变形，经热处理后还具有很高的强度。理后还具有很高的强度。第15页/共40页第十六页，共41页。铝及铝合金铝及铝合金纯铝纯铝名称名称纯度纯度用途用途高纯铝高纯铝99.93%-99.99%99.93%-99.99%科学研究、制作电器科学研究、制作电器工业高纯铝工业高纯铝98.85

12、%-99.9%98.85%-99.9%铝箔、铝合金原料铝箔、铝合金原料工业纯铝工业纯铝98.0%-99.0%98.0%-99.0%电线、电缆、配置合金电线、电缆、配置合金纯铝中含有纯铝中含有FeFe、SiSi、ZnZn等元素等元素(yun s)(yun s)时，会使性能下降时，会使性能下降纯铝的强度纯铝的强度(qingd)很低，不能用作结构很低，不能用作结构材料材料铝合金铝合金第16页/共40页第十七页，共41页。铝及铝合金铝及铝合金合金元素合金元素(yun s)的作用的作用铝中加入合金元素后，可提高铝中加入合金元素后，可提高(t go)合金的合金的强度，并保持良好的加工性能。强度，并保持良好

13、的加工性能。提提高高强强度度(qingd)的的方方法法固溶强化固溶强化时效强化时效强化弥散强化弥散强化细晶强化细晶强化第17页/共40页第十八页，共41页。n n时效时效(shxio)强化强化 在金属基体中加入固溶度随温度降低在金属基体中加入固溶度随温度降低(jingd)而降低而降低(jingd)的合金元素，通过高温固溶淬火处理，形成过饱和固的合金元素，通过高温固溶淬火处理，形成过饱和固溶体，通过时效，过饱和固溶体分解，合金元素以一定方式析溶体，通过时效，过饱和固溶体分解，合金元素以一定方式析出，弥散分布在基体中形成沉淀相，沉淀相能有效阻止晶界和出，弥散分布在基体中形成沉淀相，沉淀相能有效阻止

14、晶界和位错的运动，从而提高提高合金强度。位错的运动，从而提高提高合金强度。第18页/共40页第十九页，共41页。铝及铝合金铝及铝合金铝合金的种类铝合金的种类(zhngli)变形变形(bin xng)铝合金铝合金铸造铸造(zhzo)铝合金铝合金用用 途途铝丝、铝箔、铝合金型材等铝丝、铝箔、铝合金型材等复杂形状的铸件等复杂形状的铸件等第19页/共40页第二十页，共41页。铜及铜合金铜及铜合金铜及铜合金的特点铜及铜合金的特点(tdin)优良优良(yuling)的物理、化学性能。导电、导热性能好、的物理、化学性能。导电、导热性能好、耐腐耐腐 蚀等，是抗磁材料。蚀等，是抗磁材料。加工性能好。容易加工性能

15、好。容易(rngy)冷热成形，铸造铜合金铸造冷热成形，铸造铜合金铸造性能好。性能好。具有某些特殊力学性能具有某些特殊力学性能。比如优良的减摩性和耐摩性。比如优良的减摩性和耐摩性 高的弹性极限和疲劳强度。高的弹性极限和疲劳强度。色泽美观。色泽美观。第20页/共40页第二十一页，共41页。铜及铜合金铜及铜合金纯铜纯铜纯铜为紫色，又称紫铜。主要用于制作纯铜为紫色，又称紫铜。主要用于制作(zhzu)电导体及配制合金。工业纯铜分为电导体及配制合金。工业纯铜分为4种：种：T1、T2、T3、T4。编号越大，纯度越低。编号越大，纯度越低。纯铜的强度纯铜的强度(qingd)低，不宜用作结构材料低，不宜用作结构材

16、料第21页/共40页第二十二页，共41页。铜及铜合金铜及铜合金铜合金种类铜合金种类(zhngli)铜中加入合金铜中加入合金(hjn)元素后，可提高合金元素后，可提高合金(hjn)的强度，的强度，并保持良好的加工性能。并保持良好的加工性能。铜铜合合金金的的种种类类(zhngli)黄铜黄铜青铜青铜白铜白铜以以Zn为主要合金元素。良好的加工性能，为主要合金元素。良好的加工性能，优良的铸造性能，耐腐蚀性能也好。优良的铸造性能，耐腐蚀性能也好。以以Sn为主要合金元素。用于铸造形状复杂为主要合金元素。用于铸造形状复杂的零件。抗腐蚀性比黄铜还好。的零件。抗腐蚀性比黄铜还好。以以Ni为主要合金元素。具有较好的

17、强度和为主要合金元素。具有较好的强度和塑性，能进行冷加工变形，抗腐蚀性能也好。塑性，能进行冷加工变形，抗腐蚀性能也好。第22页/共40页第二十三页，共41页。钛及钛合金钛及钛合金钛及钛合金的特点钛及钛合金的特点(tdin)密度密度(md)低、比强度低、比强度高。高。耐高温、耐腐蚀性能、低温耐高温、耐腐蚀性能、低温(dwn)韧性好等。韧性好等。加工条件复杂，成本较高加工条件复杂，成本较高。第23页/共40页第二十四页，共41页。钛及钛合金钛及钛合金纯钛纯钛 钛的密度低，熔点高，线膨胀系数小。钛的密度低，熔点高，线膨胀系数小。导热性差。纯钛塑性好，强度高，可以加工成导热性差。纯钛塑性好，强度高，可

18、以加工成细丝细丝(x s)和薄片。和薄片。钛在大气、海水及酸碱中的抗腐蚀性能好。钛在大气、海水及酸碱中的抗腐蚀性能好。纯钛的晶体结构纯钛的晶体结构 882.5C：体心立方结构。：体心立方结构。Ti第24页/共40页第二十五页，共41页。钛及钛合金钛及钛合金钛合金钛合金钛中加铝、硼，获得钛中加铝、硼，获得(hud)Ti合金。合金。其强度较低，但高温（其强度较低，但高温（500600度）强度度）强度很高。抗氧化性、抗蠕变性、焊接性能良好。很高。抗氧化性、抗蠕变性、焊接性能良好。钛中加钼、铬、钒，获得钛中加钼、铬、钒，获得Ti合金。合金。其强度高，冲压性能好，并可通过其强度高，冲压性能好，并可通过(

19、tnggu)淬火淬火和时效获得强化。和时效获得强化。其塑性好，容易锻造、压延和冲压，可其塑性好，容易锻造、压延和冲压，可通过通过(tnggu)固溶和时效进行强化。热处理后固溶和时效进行强化。热处理后的的强度可提高强度可提高50100。钛合金钛合金钛合金钛合金钛合金的种类钛合金的种类第25页/共40页第二十六页，共41页。镁及镁合金镁及镁合金纯镁的特点纯镁的特点(tdin)密度密度(md)低、比强度高。纯镁的密度低、比强度高。纯镁的密度(md)只有只有1749kg/m3，仅为铁的仅为铁的1/4、铝的、铝的2/3。镁的电极电位镁的电极电位(din wi)较低，抗腐蚀性较低，抗腐蚀性能差。能差。镁属

20、于密排六方结构，因此塑性变形能力差。镁属于密排六方结构，因此塑性变形能力差。第26页/共40页第二十七页，共41页。镁及镁合金镁及镁合金镁合金的特点镁合金的特点(tdin)低比重低比重(bzhng)(bzhng)：工业用材料中最轻量材料（铝的：工业用材料中最轻量材料（铝的2/32/3重）重）高比高比(o b)强度：优于钢和强度：优于钢和铝铝 震动吸收性好震动吸收性好：可将震动能吸收并转化成热放出可将震动能吸收并转化成热放出易机械加工、耐冲击性好、电磁屏蔽性好、易机械加工、耐冲击性好、电磁屏蔽性好、可再生利用：有利于环境优化可再生利用：有利于环境优化第27页/共40页第二十八页，共41页。镁及镁

21、合金镁及镁合金镁镁合合金金的的种种类类(zhngli)变形变形(bin xng)镁合金镁合金铸造铸造(zhzo)镁合金镁合金用用 途途镁合金各种型材镁合金各种型材复杂形状的铸件复杂形状的铸件第28页/共40页第二十九页，共41页。贵金属贵金属 贵金属具有贵金属具有贵金属具有贵金属具有(jyu)(jyu)(jyu)(jyu)优良的高温抗氧化性和抗腐蚀性能、优良的高温抗氧化性和抗腐蚀性能、优良的高温抗氧化性和抗腐蚀性能、优良的高温抗氧化性和抗腐蚀性能、电学性能、高的催化活性、强配位能力。电学性能、高的催化活性、强配位能力。电学性能、高的催化活性、强配位能力。电学性能、高的催化活性、强配位能力。在应

22、用中有在应用中有在应用中有在应用中有 少、小、精、广少、小、精、广少、小、精、广少、小、精、广 的特点，被称为现代的特点，被称为现代的特点，被称为现代的特点，被称为现代 工工工工业的维他命业的维他命业的维他命业的维他命 。主要用途主要用途 催化剂、磁电机材料、电极催化剂、磁电机材料、电极(dinj)材料、材料、储氢材料、高强度材料、焊料等。储氢材料、高强度材料、焊料等。第29页/共40页第三十页，共41页。金属材料的应用金属材料的应用(yngyng)第30页/共40页第三十一页，共41页。合金合金(hjn)弹簧钢弹簧钢第31页/共40页第三十二页，共41页。合金刀具、量具合金刀具、量具(lin

23、gj)钢钢第32页/共40页第三十三页，共41页。世界世界(shji)最长的跨最长的跨海大桥海大桥杭州湾跨海钢铁杭州湾跨海钢铁(gngti)(gngti)大桥，桥长大桥，桥长 3636公里公里 第33页/共40页第三十四页，共41页。世界世界(shji)最长的高最长的高原铁路原铁路青藏铁路青藏铁路(qn cn ti l)1142公里公里第34页/共40页第三十五页，共41页。铝合金铝合金第35页/共40页第三十六页，共41页。钛合金钛合金钛飞船钛飞船(fi chun)第36页/共40页第三十七页，共41页。铜制品铜制品第37页/共40页第三十八页，共41页。金属材料应用金属材料应用(yngyng)第38页/共40页第三十九页，共41页。金属材料应用金属材料应用(yngyng)第39页/共40页第四十页，共41页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)。第40页/共40页第四十一页，共41页。