[精选]材料的分类与钢铁生产.pptx

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1、第第1章章 材料的分类与钢铁生产材料的分类与钢铁生产1.1 材料的分类材料的分类1.2 钢铁生产钢铁生产何谓材料？何谓材料？人类用以制造各种有用物品的物质。人类用以制造各种有用物品的物质。1.1 材料的分类材料的分类 二十世纪七十年代，人们把材料与能源和信二十世纪七十年代，人们把材料与能源和信息并列，称作现代文明的三大支柱之一。息并列，称作现代文明的三大支柱之一。手手锤锤锉刀锉刀“神舟神舟神舟神舟”四号飞船成功返四号飞船成功返四号飞船成功返四号飞船成功返回回回回国产涡喷国产涡喷-7涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机 铁铁是人类生产和生活是人类生产和生活 所必须的物质基础。所必须的物质基础。材料是人类

2、进化的里程碑。材料是人类进化的里程碑。由于材料的重要性，历史学由于材料的重要性，历史学家根据人类所使用的材料来划分时代。家根据人类所使用的材料来划分时代。材料的开展史材料的开展史l 石器时代公元前石器时代公元前10万年万年l 青铜器时代公元前青铜器时代公元前3000年年l 铁器时代公元前铁器时代公元前1000年年l 水泥时代公元水泥时代公元0年年l 钢时代钢时代1800年年l 硅时代硅时代1950年年l 新材料时代新材料时代1990年年狩猎图狩猎图狩猎图狩猎图石刀、石茅、石箭石刀、石茅、石箭石刀、石茅、石箭石刀、石茅、石箭l早在公元前早在公元前6000 5000年年的新石器时代，中华民的新石器

3、时代，中华民族的先人就能用黏土烧族的先人就能用黏土烧制成陶器，到东汉时期制成陶器，到东汉时期又出现了瓷器，并流传又出现了瓷器，并流传海外。海外。司母戊大方鼎司母戊大方鼎司母戊大方鼎司母戊大方鼎40004000年前的夏朝我们的祖先已经能够炼铜，到殷、商时期，我年前的夏朝我们的祖先已经能够炼铜，到殷、商时期，我年前的夏朝我们的祖先已经能够炼铜，到殷、商时期，我年前的夏朝我们的祖先已经能够炼铜，到殷、商时期，我国的青铜冶炼和铸造技术已到达很高水平。国的青铜冶炼和铸造技术已到达很高水平。国的青铜冶炼和铸造技术已到达很高水平。国的青铜冶炼和铸造技术已到达很高水平。越王勾践剑越王勾践剑越王勾践剑越王勾践剑

4、我国从春秋战国时期便开始大量使用铁器，明朝科学家宋应我国从春秋战国时期便开始大量使用铁器，明朝科学家宋应我国从春秋战国时期便开始大量使用铁器，明朝科学家宋应我国从春秋战国时期便开始大量使用铁器，明朝科学家宋应星在星在星在星在天工开物天工开物天工开物天工开物一书中就记载了古代的渗碳热处理等工艺。一书中就记载了古代的渗碳热处理等工艺。一书中就记载了古代的渗碳热处理等工艺。一书中就记载了古代的渗碳热处理等工艺。这说明早在欧洲工业革命之前，我国在金属材料及热处理方这说明早在欧洲工业革命之前，我国在金属材料及热处理方这说明早在欧洲工业革命之前，我国在金属材料及热处理方这说明早在欧洲工业革命之前，我国在金

5、属材料及热处理方面就已经有了较高的成就。面就已经有了较高的成就。面就已经有了较高的成就。面就已经有了较高的成就。生铁炒熟铁图生铁炒熟铁图宋应星宋应星埃菲尔铁塔埃菲尔铁塔埃菲尔铁塔埃菲尔铁塔国家游泳中心国家游泳中心国家游泳中心国家游泳中心水立方水立方水立方水立方 国家体育场国家体育场国家体育场国家体育场鸟巢鸟巢鸟巢鸟巢 龙芯龙芯磁悬浮列车磁悬浮列车磁悬浮列车磁悬浮列车波音客机波音客机二、材料的分类二、材料的分类l 按应用领域分类按应用领域分类 1.机械工程材料机械工程材料 2.建筑工程材料建筑工程材料 3.电子工程材料电子工程材料 4.航空材料等航空材料等l 按性能结构特点分类按性能结构特点分类

6、 1.结构材料结构材料承受外加载荷而保持其形状和结构稳定的材料承受外加载荷而保持其形状和结构稳定的材料 2.功能材料功能材料具有一种或几种特定功能，用于非承载目的材料具有一种或几种特定功能，用于非承载目的材料 l按组成与化学键分类按组成与化学键分类 1.金属材料金属材料 2.无机非金属材料无机非金属材料 陶瓷材料陶瓷材料 3.高分子材料高分子材料 4.复合材料复合材料1.金属材料金属材料 特点特点l以金属键结合为主以金属键结合为主 l良好的导电性、导良好的导电性、导 热性、延展性和金属热性、延展性和金属光泽光泽 ，熔点较高。，熔点较高。l用量最大、应用最广用量最大、应用最广泛泛黑色金属黑色金属

7、铁及铁合金钢铁材料铁及铁合金钢铁材料有色金属有色金属轻金属轻金属,重金属重金属,贵金属贵金属,半金属，半金属，稀有金属稀有金属 及其合金及其合金黑色金属，即钢铁材料，其世界年产量已达黑色金属，即钢铁材料，其世界年产量已达黑色金属，即钢铁材料，其世界年产量已达黑色金属，即钢铁材料，其世界年产量已达1212亿吨，亿吨，亿吨，亿吨，在机械产品中的用量已占整个用材的在机械产品中的用量已占整个用材的在机械产品中的用量已占整个用材的在机械产品中的用量已占整个用材的60%60%以上。以上。以上。以上。鸟巢鸟巢4.2万吨万吨Q460钢材钢材金属材料制品金属材料制品2.无机非金属材料无机非金属材料特点：以陶瓷为

8、例特点：以陶瓷为例l以共价键和离子键以共价键和离子键为主为主l熔点高、硬度高、熔点高、硬度高、耐高温抗氧化、耐耐高温抗氧化、耐腐蚀、耐磨、脆性腐蚀、耐磨、脆性大大 混凝土、水泥、耐火材混凝土、水泥、耐火材混凝土、水泥、耐火材混凝土、水泥、耐火材料、陶瓷等料、陶瓷等料、陶瓷等料、陶瓷等传统陶瓷传统陶瓷传统陶瓷传统陶瓷，是以天然材料，是以天然材料，是以天然材料，是以天然材料如黏土、石英、长石等如黏土、石英、长石等如黏土、石英、长石等如黏土、石英、长石等为原料为原料为原料为原料的陶瓷，主要用作建筑材料使用。的陶瓷，主要用作建筑材料使用。的陶瓷，主要用作建筑材料使用。的陶瓷，主要用作建筑材料使用。陶瓷

9、制品陶瓷制品陶瓷发动机陶瓷发动机特种陶瓷特种陶瓷，人工化合物氧化物、氮化物、碳化物、硼化物，人工化合物氧化物、氮化物、碳化物、硼化物，常用作工程上的耐热、耐蚀、耐磨零件。，常用作工程上的耐热、耐蚀、耐磨零件。3.高分子材料高分子材料 塑料、橡胶、合成纤维、粘合剂、涂料等塑料、橡胶、合成纤维、粘合剂、涂料等l以分子键和共价键为主以分子键和共价键为主l分子量大，无明显熔点，塑性、耐蚀性、电绝缘性、减振性分子量大，无明显熔点，塑性、耐蚀性、电绝缘性、减振性好，密度小好，密度小 高分子材料在机械、电气、纺织、汽车、飞机、轮高分子材料在机械、电气、纺织、汽车、飞机、轮高分子材料在机械、电气、纺织、汽车、

10、飞机、轮高分子材料在机械、电气、纺织、汽车、飞机、轮船等制造工业和化学、交通运输、航空航天等工业船等制造工业和化学、交通运输、航空航天等工业船等制造工业和化学、交通运输、航空航天等工业船等制造工业和化学、交通运输、航空航天等工业中被广泛应用。中被广泛应用。中被广泛应用。中被广泛应用。ETFEETFE聚氟乙烯耐腐蚀聚氟乙烯耐腐蚀性、保温性俱佳，自清洁性、保温性俱佳，自清洁能力强能力强 4.复合材料复合材料 按基体材料可分为按基体材料可分为l金属基复合材料金属基复合材料l陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料l高分子复合材料高分子复合材料 l是把两种或两种以上不同性质或不同结构的材料是把两种或两种以上不同性

11、质或不同结构的材料以微观或宏观的形式组合在一起而形成的材料。以微观或宏观的形式组合在一起而形成的材料。玻璃纤维增强高分子复合材料玻璃纤维增强高分子复合材料航空发动机航空发动机材料开展的历程示意图材料开展的历程示意图随着经济的飞速开展和科学技术的进步，对材料的要随着经济的飞速开展和科学技术的进步，对材料的要随着经济的飞速开展和科学技术的进步，对材料的要随着经济的飞速开展和科学技术的进步，对材料的要求越来越苛刻，结构材料向高比强、高刚度、高韧性、求越来越苛刻，结构材料向高比强、高刚度、高韧性、求越来越苛刻，结构材料向高比强、高刚度、高韧性、求越来越苛刻，结构材料向高比强、高刚度、高韧性、耐高温、耐

12、腐蚀、抗辐照和多功能的方向开展。耐高温、耐腐蚀、抗辐照和多功能的方向开展。耐高温、耐腐蚀、抗辐照和多功能的方向开展。耐高温、耐腐蚀、抗辐照和多功能的方向开展。国产东风国产东风4D-0088内燃机车内燃机车美国美国F-117隐身飞机隐身飞机新材料在不断地涌现。新材料在不断地涌现。新材料在不断地涌现。新材料在不断地涌现。机械工业是材料应用的重要领域。机械工业是材料应用的重要领域。机械工业是材料应用的重要领域。机械工业是材料应用的重要领域。l随着机械工业的开展，对产品的要求越来越高。随着机械工业的开展，对产品的要求越来越高。l在产品设计与制造过程中，会遇到越来越多的材在产品设计与制造过程中，会遇到越

13、来越多的材料及材料加工方面的问题。料及材料加工方面的问题。三、工程材料课程的目的和特点三、工程材料课程的目的和特点l 工程材料学工程材料学 论述工程上常用材料的论述工程上常用材料的成分、成分、组织结构组织结构、加工工艺与性、加工工艺与性能能之间关系及其应用的一门学科之间关系及其应用的一门学科 l任务任务 了解工程材料的基本理论知识；了解工程材料的基本理论知识；掌握化学成分、组织结构、加工工艺与性能之间的关系掌握化学成分、组织结构、加工工艺与性能之间的关系 了解常用材料的用途和加工工艺；了解常用材料的用途和加工工艺；初步具备合理选材、正确确定加工方法、妥善安排工艺初步具备合理选材、正确确定加工方

14、法、妥善安排工艺 路线的能力。路线的能力。化学成分化学成分成分成分：组成材料各元素在材料中的浓度。：组成材料各元素在材料中的浓度。组织：用肉眼或借助于不同放大倍数的显微镜所观察组织：用肉眼或借助于不同放大倍数的显微镜所观察到的金属内部的情景。到的金属内部的情景。钢锭的宏观组织钢锭的宏观组织显微组织显微组织电镜组织电镜组织 结构：材料中各原子的具体组结构：材料中各原子的具体组合状态。一般通过合状态。一般通过X-射线衍射射线衍射或透射电镜研究。或透射电镜研究。Al的高分辨透射电镜象的高分辨透射电镜象纯铁晶体的纯铁晶体的X-射线衍射谱射线衍射谱透射电镜衍射斑点透射电镜衍射斑点透射电镜衍射斑点透射电镜

15、衍射斑点举例举例举例举例1 1 1 1 石钻石和石墨，都是由碳原子组成，但前石钻石和石墨，都是由碳原子组成，但前石钻石和石墨，都是由碳原子组成，但前石钻石和石墨，都是由碳原子组成，但前者是自然界中最坚硬的固体，而后者却很软者是自然界中最坚硬的固体，而后者却很软者是自然界中最坚硬的固体，而后者却很软者是自然界中最坚硬的固体，而后者却很软因晶体结构不同，见以下图因晶体结构不同，见以下图因晶体结构不同，见以下图因晶体结构不同，见以下图 举例举例举例举例2 2 2 2同样长的一段铁丝和钢丝，经弯曲后发现铁丝易弯同样长的一段铁丝和钢丝，经弯曲后发现铁丝易弯同样长的一段铁丝和钢丝，经弯曲后发现铁丝易弯同样

16、长的一段铁丝和钢丝，经弯曲后发现铁丝易弯曲，而钢丝不易弯曲，即塑性不同曲，而钢丝不易弯曲，即塑性不同曲，而钢丝不易弯曲，即塑性不同曲，而钢丝不易弯曲，即塑性不同因两者成分不同。因两者成分不同。因两者成分不同。因两者成分不同。举例举例举例举例3 3 3 3两根锯条，同时加热两根锯条，同时加热两根锯条，同时加热两根锯条，同时加热800800800800，然后一根水冷，然后一根水冷，然后一根水冷，然后一根水冷，一根空冷，用手折时，发现前者很脆，后者很韧一根空冷，用手折时，发现前者很脆，后者很韧一根空冷，用手折时，发现前者很脆，后者很韧一根空冷，用手折时，发现前者很脆，后者很韧因加工工艺不同导致组织不

17、同，见以下图因加工工艺不同导致组织不同，见以下图因加工工艺不同导致组织不同，见以下图因加工工艺不同导致组织不同，见以下图 主线：强化主线：强化 纯金属做为结构材料其性能特点是强度、硬度低；纯金属做为结构材料其性能特点是强度、硬度低；塑性、韧性好，做机械零件强度、硬度缺乏；塑性、塑性、韧性好，做机械零件强度、硬度缺乏；塑性、韧性有余。因此，强化是本课程的主线，全书都是围韧性有余。因此，强化是本课程的主线，全书都是围绕如何强化纯金属来编写的，如固溶强化、细晶强化、绕如何强化纯金属来编写的，如固溶强化、细晶强化、形变强化、合金化、马氏体强化、时效强化等。每一形变强化、合金化、马氏体强化、时效强化等。

18、每一种强化方法都是为了改善材料内部的组织结构，从而种强化方法都是为了改善材料内部的组织结构，从而改善材料的性能。改善材料的性能。1.2 钢铁材料生产简介钢铁材料生产简介一、炼铁一、炼铁l原料：铁矿石、焦炭和石灰石原料：铁矿石、焦炭和石灰石 l设备：高炉设备：高炉l过程：燃料的燃烧、铁的复原、过程：燃料的燃烧、铁的复原、增碳、杂质的混入、选渣增碳、杂质的混入、选渣l高炉产品：生铁高炉产品：生铁 根据含硅量不同分炼钢生铁和根据含硅量不同分炼钢生铁和 铸造生铁铸造生铁l副产品：炉渣和高炉煤气副产品：炉渣和高炉煤气二、炼钢二、炼钢l本质：利用氧化的方法去本质：利用氧化的方法去除生铁中的硅、锰、硫、除生

19、铁中的硅、锰、硫、磷杂质和过量的碳，使成磷杂质和过量的碳，使成分到达标准规定的要求，分到达标准规定的要求，以改善其性能。以改善其性能。l基本过程：氧化过程和脱基本过程：氧化过程和脱氧过程氧过程l炼钢方法：炼钢方法：转炉炼钢法和转炉炼钢法和电炉炼钢法电炉炼钢法a)氧气顶吹转炉氧气顶吹转炉 b）电弧炉）电弧炉l炼好的钢常浇铸成钢锭或连铸炼好的钢常浇铸成钢锭或连铸成钢坯。成钢坯。l在炼钢脱氧过程中，通过控制在炼钢脱氧过程中，通过控制脱氧剂的种类和参加量可以控脱氧剂的种类和参加量可以控制钢的脱氧程度。通常按脱氧制钢的脱氧程度。通常按脱氧是否完全把钢分为镇静钢与沸是否完全把钢分为镇静钢与沸腾钢。腾钢。图

20、图1-3钢的浇注钢的浇注a）型铸）型铸 b）连铸）连铸图1-4 钢锭a）镇静钢 b）沸腾钢三、钢材生产三、钢材生产l板材和型材：轧机轧制板材和型材：轧机轧制 l管材：管材：通过成形辊把带钢弯成管形，再焊接成有缝管材通过成形辊把带钢弯成管形，再焊接成有缝管材;无缝管材：先用斜轧穿孔机在实心管坯上穿孔，再无缝管材：先用斜轧穿孔机在实心管坯上穿孔，再 用特殊的方法轧至所需尺寸的管材。用特殊的方法轧至所需尺寸的管材。l线材：直径在线材：直径在6mm以下的线材多采用拉丝机生产。以下的线材多采用拉丝机生产。l9、静夜四无邻，荒居旧业贫。4月-234月-23Tuesday,April 18,2023l10、

21、雨中黄叶树，灯下白头人。09:22:3609:22:3609:224/18/2023 9:22:36 AMl11、以我独沈久，愧君相见频。4月-2309:22:3609:22Apr-2318-Apr-23l12、故人江海别，几度隔山川。09:22:3609:22:3609:22Tuesday,April 18,2023l13、乍见翻疑梦，相悲各问年。4月-234月-2309:22:3609:22:36April 18,2023l14、他乡生白发，旧国见青山。18 四月 20239:22:36 上午09:22:364月-23l15、比不了得就不比，得不到的就不要。四月 239:22 上午4月-2

22、309:22April 18,2023l16、行动出成果，工作出财富。2023/4/18 9:22:3609:22:3618 April 2023l17、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。9:22:36 上午9:22 上午09:22:364月-23l9、没有失败，只有暂时停止成功！。4月-234月-23Tuesday,April 18,2023l10、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。09:22:3609:22:3609:224/18/2023 9:22:36 AMl11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。4月-2309:22:3609

23、:22Apr-2318-Apr-23l12、世间成事，不求其绝对圆满，留一份缺乏，可得无限完美。09:22:3609:22:3609:22Tuesday,April 18,2023l13、不知香积寺，数里入云峰。4月-234月-2309:22:3609:22:36April 18,2023l14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。18 四月 20239:22:36 上午09:22:364月-23l15、楚塞三湘接，荆门九派通。四月 239:22 上午4月-2309:22April 18,2023l16、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。2023/4/18 9:22:3609:22:

24、3618 April 2023l17、空山新雨后，天气晚来秋。9:22:36 上午9:22 上午09:22:364月-23l9、杨柳散和风，青山澹吾虑。4月-234月-23Tuesday,April 18,2023l10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。09:22:3609:22:3609:224/18/2023 9:22:36 AMl11、越是没有本领的就越加自命非凡。4月-2309:22:3609:22Apr-2318-Apr-23l12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。09:22:3609:22:3609:22Tuesday,April 18,2023l13、知人者智，自知者明

25、。胜人者有力，自胜者强。4月-234月-2309:22:3609:22:36April 18,2023l14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。18 四月 20239:22:36 上午09:22:364月-23l15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。四月 239:22 上午4月-2309:22April 18,2023l16、业余生活要有意义，不要越轨。2023/4/18 9:22:3609:22:3618 April 2023l17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。9:22:36 上午9:22 上午09:22:364月-23MOMODA POWERPOINTLorem ipsum dolor sit amet,consectetur adipiscing elit.Fusce id urna blandit,eleifend nulla ac,fringilla purus.Nulla iaculis tempor felis ut cursus.感感 谢谢 您您 的的 下下 载载 观观 看看专家告诉