工程材料的成分、組織、性能、選材、工藝與應(yīng)用

1、材料學(xué)緒論一、本課程的性質(zhì)一、本課程的性質(zhì)一門研究材料的化學(xué)成分，加工工藝，組織、性能及應(yīng)用幾者之一門研究材料的化學(xué)成分，加工工藝，組織、性能及應(yīng)用幾者之間的內(nèi)在聯(lián)系，分析如何運(yùn)用材料科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)解決各實(shí)際問題的間的內(nèi)在聯(lián)系，分析如何運(yùn)用材料科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)解決各實(shí)際問題的綜合性，實(shí)踐性極強(qiáng)的專業(yè)課。綜合性，實(shí)踐性極強(qiáng)的專業(yè)課。二、本課程的目的二、本課程的目的使學(xué)生掌握如下能力：使學(xué)生掌握如下能力：1、對(duì)各類工件所用材料進(jìn)行合理選材和制

2、定正確的熱處理工藝、對(duì)各類工件所用材料進(jìn)行合理選材和制定正確的熱處理工藝（或其它加工工藝）（或其它加工工藝），以滿足其使用要求。，以滿足其使用要求。2、解決工件加工和使用中出現(xiàn)的各類早期失效問題。、解決工件加工和使用中出現(xiàn)的各類早期失效問題。3、從事新材料、新工藝的開發(fā)和研制的初步能力。、從事新材料、新工藝的開發(fā)和研制的初步能力。三、工程材料定義三、工程材料定義工程材料（結(jié)構(gòu)材料）：用來制備在工作環(huán)境下承受載荷的工件工程材料（結(jié)構(gòu)材料）

3、：用來制備在工作環(huán)境下承受載荷的工件的材料。的材料。四、參考書四、參考書工程材料工程材料朱張校朱張校清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社金屬材料學(xué)金屬材料學(xué)王笑天王笑天機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社復(fù)合材料復(fù)合材料（二十一世紀(jì)新材料叢書）（二十一世紀(jì)新材料叢書）吳人潔吳人潔天津大學(xué)出版社天津大學(xué)出版社第一章第一章鋼的合金化基礎(chǔ)鋼的合金化基礎(chǔ)一、合金元素（一、合金元素（Me）的定義）的定義（2）擴(kuò)大）擴(kuò)大A區(qū)元素：區(qū)元素：Ni、Cu、Mn、C、N（

4、降低（降低A自由能自由能（GA），增加，增加A穩(wěn)定性）穩(wěn)定性）。2、碳化物（、碳化物（c’）形成元素的性質(zhì)）形成元素的性質(zhì)a、愈強(qiáng)的碳化物形成元素，形成的碳化物愈穩(wěn)定。、愈強(qiáng)的碳化物形成元素，形成的碳化物愈穩(wěn)定。b、愈強(qiáng)的碳化物形成元素，總是優(yōu)先與、愈強(qiáng)的碳化物形成元素，總是優(yōu)先與C形成形成C’。c、C’中可溶其他合金元素（中可溶其他合金元素（Me），當(dāng)溶入的，當(dāng)溶入的Me與C的結(jié)合力的結(jié)合力大于原大于原C’中的元素與中的元素與C的結(jié)合

5、力時(shí)，溶入后所形成的新的結(jié)合力時(shí)，溶入后所形成的新C’的穩(wěn)定性的穩(wěn)定性增加，反之亦然。增加，反之亦然。d、過剩型、過剩型C’的強(qiáng)化效果低于沉淀型的的強(qiáng)化效果低于沉淀型的C’的強(qiáng)化效果。的強(qiáng)化效果。三、鋼的幾種強(qiáng)化機(jī)理三、鋼的幾種強(qiáng)化機(jī)理（1）提高強(qiáng)度阻止位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)氏氣團(tuán)小尺寸溶質(zhì)釘扎位錯(cuò)柯滑移面歪扭溶質(zhì)產(chǎn)生晶格畸變固溶強(qiáng)化?????????:（2）第二相強(qiáng)化：彌散均勻在基體中分布的第二相顆位阻止位）第二相強(qiáng)化：彌散均勻在基體中分布的第二相

6、顆位阻止位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，提高強(qiáng)度。錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，提高強(qiáng)度。（3）晶界強(qiáng)化：細(xì)化晶粒）晶界強(qiáng)化：細(xì)化晶?！黾泳Ы缑娣e增加晶界面積→增加位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力，增加位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力，提高強(qiáng)度。提高強(qiáng)度。（4）位錯(cuò)強(qiáng)化：位錯(cuò)密度增加）位錯(cuò)強(qiáng)化：位錯(cuò)密度增加→運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生纏結(jié)纏結(jié)→增加位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力增加位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力→提高強(qiáng)度。提高強(qiáng)度。四、鋼的韌化途徑四、鋼的韌化途徑1、細(xì)化基體（、細(xì)化基體（F.M）和第二相）和第二相（1）合金化：）合金化：V、Nb、Ti，形成