工程材料PPT课件

1、科学与技术 科学：解答什么问题？ 技术：又解答什么问题？ 文科、理科、工科的差别 宇航工业 火星车 神舟七号 航空工业 美美F-117隐身战斗机隐身战斗机 汽车工业 桥梁工程 南京长江大桥 铜陵长江公路大桥 杭州钱塘江一桥 三峡工程 黄河小浪底枢纽工程 建造中的建造中的Titanic 号号 防 弹 衣 C60 碳巴基球 Carbon 3 D 2 D 1 D 0 D 下一代显示器-纳米碳管器件 超级节能、亮度大、寿命长 美国用于军事而研制的美国用于军事而研制的 纳米机器人的手臂纳米机器人的手臂 世界上最小的汽车仅4 nm纳米 用原子写成的“原子” 案例讨论案例讨论- -三峡工程首例对日索赔纪实三

2、峡工程首例对日索赔纪实 案例讨论案例讨论- -三峡工程首例对日索赔纪实三峡工程首例对日索赔纪实 案例讨论案例讨论- -三峡工程首例对日索赔纪实三峡工程首例对日索赔纪实 案例讨论案例讨论- -三峡工程首例对日索赔纪实三峡工程首例对日索赔纪实 钢板到货钢板到货检验检验 屈服强度屈服强度 抗拉强度抗拉强度 延伸性能延伸性能 冲击韧性冲击韧性 不达标不达标 湖北出入境检验检疫局湖北出入境检验检疫局 重新检测重新检测 监理，全程录像监理，全程录像 报告报告检疫局检疫局 通告厂家通告厂家 武汉钢铁研究所重新检验武汉钢铁研究所重新检验 出具不合格证书出具不合格证书谈判谈判提出复验提出复验 共同抽样共同抽样

3、全部退回全部退回 ！ 信 息 材材 料料 能 源 发动机 汽缸体 活塞及活塞环 连杆 曲轴 机电产品零件的一般制造工艺流程 产品： 设计 图纸 零件制造 装配 试车 产品 零件： 下料 毛坯成型 预先热处理 机械加工 最终热处理 机械加工 检验 合格品 第一篇 工程材料 主题： （1）工程材料的分类 （2）金属材料的结构与性能 （3）钢铁材料基础及其强化 （4）其他材料 在工程技术中使用了哪些材料？ 仔细观察日常生活中周围的物体，可以得到部分答案！ 汽车上使用的各种材料 车轮 塑料制品 车窗玻璃 青花瓷 陶器 碳纤维增强滑盖 碳纤维增强球拍 碳纤维 自行车架 玻璃钢风机 玻璃钢瓦 一、工程材料

4、的分类 （1）何谓工程材料？ （2）分类方法？ 以结合键性质、材料的宏观特性分： 金属材料 高分子材料 陶瓷材料 复合材料 金属材料 金属键结合，能导电，有固定的熔点、凝固点，一般有光泽，质地较韧； 纯金属（金属单质） 合金？ 金属金属 金属非金属 Fe-C合金 （钢铁材料） 具有金属特性的固体 高分子材料 共价键结合，一般不能导电，无固定的熔（凝固）点，耐腐蚀，长碳链结构； 塑料 PE、PVC、PMMA、ABS 橡胶 顺丁橡胶、丁苯橡胶 胶粘剂 502，801胶水 陶瓷材料 离子键和共价键为主，一般不能导电，脆性大，耐高温； 工业陶瓷 氧化铝、氧化锆、碳化硅、氮化硅 日用陶瓷 陶器 瓷器 复

5、合材料 存在多种结合键； 将多种材料的优点结合在一起，性能异常出众 金属可与金属复合； 金属可与非金属复合； 非金属与非金属复合。 成本居高不下 问题一 为什么金、银、铜、铝比较软且导电性能好，而钢材比较硬且电阻率大呢？ 石墨与金刚石PK？ （3）工程材料的性能 何谓性能？ 包括哪些方面？ 使用性能：使用过程中表现出的特性； 工艺性能：加工、制造过程中表现出的特性。 石墨与金刚石的PK 金刚石刀具金刚石砂轮 二、金属材料的结构与性能 （1）晶体与非晶体 晶体：原子或分子规则排列 非晶体：原子或分子不规则排列 （2）纯金属的晶体结构 体心立方 B.C.C 面心立方 F.C.C -Fe、Cr Cu

6、、Ag、Au、Al、 -Fe （3）合金的晶体结构 FeC合金固体中，Fe原子和C原子如何保持相互融洽的关系？ 它们之间又如何分配空间位置？ 已知：Fe原子半径0.125 nm C原子半径0.077 nm Fe C a.固溶体仍然保持溶剂的晶体结构 置换型间隙型 晶格产生畸变 一般质地较软， 是合金中的主体 部分。 固溶强化 b.金属间化合物 Mg2Si正常价化合物 Cu2Al电子化合物 Fe3C Ni3Al 一般熔点高、很硬，在合金中的含量少，主要起增强（强化）作用。如： c.机械混合物 （固溶体金属化合物），有如下构成形式：金属化合物一般呈现 片层状分布 棒状分布 颗粒状分布 相的概念 相

7、是合金中某一类均匀部分,且满足以下特性: F成分相同; F晶体结构相同; F物理化学性质相同; F与其它部分有明显的界面分开。 合金的相组成 固溶体固溶体 固溶体金属化合物 （4）金属的结晶 何谓结晶？ 金属结晶需遵循什么规律？ 结晶 金属由液态凝固成晶态的固体。 溶液中的结晶 金属结晶的基本规律 一定过冷度下的形核与长大的过程。 最后，金属由许多不同取向的晶粒构成。 单晶体与多晶体 单晶体的性能各向异性； 多晶体近似各向同性； 多晶体的细晶强化。 (5)金属的机械（力学）性能 金属材料在外界拉力作用下的行为 拉伸试验及拉伸曲线 （1）强度 屈服强度s 抗拉强度b （2）硬度 布氏硬度HB 洛

8、氏硬度HRC 维氏硬度HV （3）塑性 （4）韧性 冲击韧性 HW#1 P.81 , 8 ,10 Submission date: 26th,Oct. 第二章 铁碳合金 Fe-C合金中的基本相和组织 基本相： 铁素体（F） 奥氏体（A） 渗碳体（Fe3C） 机械混合物（P） 组织：显微镜下观察到的合金中相的分布状态。 Fe与C形成的 金属化合物 (6.69%) C溶解在-Fe中形成的间隙固溶体！ (2.11%) C溶解在-Fe中形成的间隙固溶体！ (0.0218%) 珠光体 (0.77%) （FFe3C） Fe-C相图（状态图） 共析反应 )(3KPSCFeFA Fe-C合金分类 钢与生铁的

9、分界线 共析钢 工业纯 铁 Fe-C合金结晶过程示意（共析钢） more P (片状的F和Fe3C) 钢的显微组织 FPPPFe3C 含碳量对钢的机械性能影响 碳钢的分类及命名方法 何谓碳钢？ 含有以下杂质的钢，称为碳钢。 S易使钢出现热脆性，有害 P易使钢出现冷脆性，有害 Si Mn 固溶强化F、A，有益 碳钢的分类及命名方法2 按含碳量 质量等级 用途 冶炼方式0.6%，高碳钢 普通钢 优质钢 高级优质钢 结构钢 工具钢 沸腾钢 镇静钢 半镇静钢 碳钢的分类及命名方法3 普通碳素结构钢 优质碳素结构钢 碳素工具钢 铸钢Q235 特点：保证力学性能，不保证化学成分。 性能：强度硬度低，塑性韧

10、性较好，焊接性能好 用途：如桥梁工程、船舶、建筑工程等 20、45、65 特点：保证化学成分，C%以万分之几表示，两位数字 性能：通过热处理工艺控制，随含碳量变化明显。 用途：机械工程用钢 T8、T10、T12 特点：首字 T，C%以千分之几表示。 性能：通过热处理工艺控制，一般强度硬度较高，塑性韧性较差。 用途：刀具、量具、模具 首字“ZG”，ZG200-400 铸铁的分类及命名方法 白口铸铁碳主要以Fe3C形式存在 灰口铸铁碳主要以石墨（Graphite）存在 按石墨的形态： 片状 普通灰口铸铁HT150 团絮状可锻铸铁KTZ700-2 球状球墨铸铁QT800-2 短片状蠕墨铸铁RuT30

11、0 HW#2 P.283 , 4 ,10 Submission date: 9th, Apr. 思考题一 纯铁在不同温度下具有多种晶体结构。912 C以下为B.C.C.结构（-Fe），9121394 C为F.C.C. 结构（- Fe）。已知铁在911 C时的原子半径和913 C时几乎相等。 试分析纯铁从911 C升高到913 C时体积的变 化。并与已掌握的热胀冷缩规律比较，判断计算结果是否正确。为什么？ Fe-C合金结晶过程 2亚共析钢 FP Fe-C合金结晶过程 3过共析钢 Fe3C P Fe-C合金结晶过程 4工业纯铁 Fe-C合金结晶过程 5共晶白口铁 Fe-C合金结晶过程 6亚共晶白口铁 Fe-C合金结晶过程 7过共晶白口铁 航空工业 美美F-117隐身战斗机隐身