绪论金属材料及热处理 (1).pdf

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1、绪论绪论 KEY 0-1 材料（金属材料）与材料科学材料（金属材料）与材料科学 材料是用来制作有用器件的物质，是人类生产和生活所必须的物 质基础。 1）材料 材料被看作是人类社会进化的里程碑，人们对材料的认识和利 用的能力决定着社会的形态和人类生活的质量，一部人类文明 史，从某种意义上来说也可以称之为一部材料发展史。 历史学家按照人类所使用的材料将人类历史划分为: 石器时代、 青铜器时代、铁器时代、新材料时代。 2）材料发展水平和利用程度已成为人类文明进步的标志 人类社会的发展历程，是以材料为主要标志的。 石器时代石器时代 在100万年以前，原始人以石头作为工具，称旧石器时代。 1万年以前，人

2、类对石器进行加工，使之成为器皿和精致的工具， 从而人类进入新石器时代。新石器时代后期，我们的祖先学会 了用黏土烧制陶器,并在三千多年前的殷商时期发明了釉陶,到 东汉时期又出现瓷器，并流传海外。 青铜器时代 人类在寻找石器过程中认识了矿石，并在烧制陶器的生产中发明 了冶铜术，开创了冶金技术。在公元前5000年，人类进入青铜器 时代。 在4000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经达到很高的水平，青铜已普遍用来制 作工具与祭器。 如司母戊鼎是商王祖庚或祖甲为 祭祀其母戊所铸，是商周时期青 铜文化的代表作，四周刻有精美 的花纹。司母戊鼎是迄今世界上 出土最

3、大、最重的青铜礼器。 有缘学习更多+ 谓y g d 3 0 7 6 考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺） 青铜器时代 从湖北随州出土的战国青铜编钟,是由六十五件青铜编钟组成的 庞大乐器，其音域跨五个半八度，十二个半音齐备。它高超的 铸造技术和良好的音乐性能，改写了世界音乐史，被中外专家、 学者称之为“稀世珍宝”。 铁器时代 冶铜技术的发展为炼铁提供了必要条件,公元前1200年，人类 开始使用铸铁，从而进入了铁器时代。我国是世界上最早进行 生铁冶炼的国家,在春秋战国时期（公元前770221年），我 国人民便开始大量使用铁器；不仅有铁镰铁铲铁锹等农业工 具,还有斧锯钻等木工用具。 铁器时代 在炼铁

4、的过程中，我国人民发展了炼钢技术，自隋唐以后，钢 铁的用量有了大幅度的提高，使得我国古代最早掌握了先炼铁、 后炼钢的冶金技术。明代宋应星写出了著名的开工天物一 书，这说明早在欧洲工业革命之前，我国在金属材料及热处理 方面就已经有了较高的成就。 河北沧州的铁狮子河北沧州的铁狮子 铁器时代 铁器时代 18世纪欧洲工业革命后，人们对材料的质量和数量的要求越来 越高，钢铁工业得到了迅速发展。钢铁工业的发展，成为产业 革命的重要内容和物质基础。 铁器时代 19世纪中叶，现代平炉和转炉炼钢技术的出现，使人类真正进 入了钢铁时代。与此同时，铜、铅、锌也大量得到应用，铝、 镁、钛等金属相继问世并得到应用。直到

5、20世纪中叶，金属材 料在材料工业中一直占有主导地位。 20世纪中叶以后，科学技术迅猛发展，新材料又出现了划时代 的变化。首先是人工合成高分子材料问世，并得到广泛应用。 先后出现尼龙、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等塑料，以及维 尼纶、合成橡胶、新型工程塑料、高分子合金和功能高分子材 料等。 新材料时代 其次是陶瓷材料的发展。陶瓷是人类最早利用自然界所提供的原 料制造而成的材料。50年代，合成化工原料和特殊制备工艺的发 展，使陶瓷材料产生了一个飞跃，出现了从传统陶瓷向先进陶瓷 的转变，许多新型功能陶瓷形成了产业，满足了电力、电子技术 和航天技术的发展和需要。 这些结构材料的发展，推动了功能材料的进

6、步。20世纪初，开始 对半导体材料进行研究。50年代，制备出锗单晶，后又制备出硅 单晶和化合物半导体等，使电子技术领域由电子管发展到晶体管、 集成电路、大规模和超大规模集成电路。半导体材料的应用和发 展，使人类社会进入了信息时代。有缘学习更多+ 谓y g d 3 0 7 6 考证资 料或关注桃报：奉献教育（店铺） 现代材料科学技术的发展，促进了金属、非金属无机材料和高 分子材料之间的密切联系，从而出现了一个新的材料领域复合 材料。复合材料以一种材料为基体，另一种或几种材料为增强体， 可获得比单一材料更优越的性能。复合材料作为高性能的结构材 料和功能材料，不仅用于航空航天领域，而且在现代民用工业

7、、 能源技术和信息技术方面不断扩大应用。 光纤光纤 莱特兄弟制造的飞机 一次大战中的战机 二次大战中的战机 三代战机 四代战机 隐身功能：有效吸收或折射敌方的常规雷达信号实现隐身实现隐身 材料科学 材料科学是以材料为研究对象的一门科学，研究材料的组织结 构、性质、生产流程和使用效能，以及它们之间相互关系的科 学。 从简单的利用天然材料，冶铜炼铁，使用热处理工艺，人 类对材料的认识逐步深入 18世纪欧洲工业革命后，人们对材料的质量和数量的要求越来 越高，促进了材料科学的进一步发展； 材料科学的发展 1863年，光学显微镜首次应用于金属研究， 诞生了金相学，使人们步入了材料的微观 世界，能够将材料

8、的宏观性能与微观组织 联系起来，标志着材料研究从经验走向科 学； 1912年发现了X-射线对晶体的作用并在随后用于晶体衍射分析， 使人们对固体材料微观结构的认识从最初的假想到科学的现实； 19世纪末，晶体的230种空间群被确定，至此人们已经 可以完全用数学的方法来描述晶体的几何特征； 电电 子子 显显 微微 镜镜 1932年发明了电子显微镜，把人们带到了微观世界的更深层次 （10-7m）。 扫描电子显微镜观察发现荷花的花瓣表面像毛玻璃一样毛糙， 全是纳米级的“疙瘩”。这些“疙瘩”让雨水将荷叶清洗干净， 从而让荷花保持最佳光合作用能力，显得精神抖擞。这张2微 米x2微米图像显示一种人造制品在模仿

9、荷的自清洁效应 1932年的电子显微镜以及后来的电子探针、离子探针等现代仪器， 使得人们对材料及材料科学有了全新的认识，有力的促进了材料 的研究和发展。 材料科学的研究内容材料科学的研究内容 材料的化学组成、组织结构与性能之间关系； 材料的形成机理和制取方法； 材料的物理性能的测试方法和技术； 材料的损坏机理； 材料的合理加工方法和最佳使用方案。 材料科学的研究手段材料科学的研究手段 材料的化学成分：组成材料各元素在材料中的浓度。 材料的组织：用肉眼或借助于不同放大倍数的显微镜所看 到的金属内部的情景。 材料的结构：材料中各原子的具体组合状态，一般通过X 射线或透射电子显微镜来研究。 习惯上把肉眼或几十倍放大镜观察到的组织称为低倍组织 或宏观组织；放大1002000倍的组织称为高倍组织或显 微组织；在电子显微镜下放大几千到几十万倍的组织称为 精细组织或电镜组织。 必须指出的是,各工业发达国家当今还在不断开发新的 金属材料,如高比强度与高比模量的铝锂合金、有序金 属间化合物及机械合金化合金、氧化物弥散强化合金等 高温结构材料。有缘学习更多+ 谓y g d 3 0 7 6 考证资料或关注桃报 ：奉献教育（店铺）