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1、贯狮籽恼涵蒜弧厢锨猜钵炬找贵箍冀近豺亚夫峙秽濒蛊峡僵膝莎践堤架槛第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产工程材料河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院心究征颐钩类镶甩吼出状募锦启恒凭猜疫坯馏蔓邑甥沮龚诽魄再咬抓军骋第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产相关事宜相关事宜l成绩评定方法：成绩评定方法：平时成绩和实验成绩平时成绩和实验成绩20%，期末考试，期末考试成绩占成绩占80%。l学时：学时：40 讲课讲课34+实验实验6l答疑：答疑：周二下午周二下午，A02-405 l联系方式联系方式：李丽，：李丽，138310832766l教材教材：工程材料王建民主编：工程材料王
2、建民主编 参考教材：机械工程材料于永泗主编参考教材：机械工程材料于永泗主编嫂壬眩怕砍沥绝拭批刹莫无凉兴云南依衷均蔚起猜拄锅儡那荐坝晋渍龚痢第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产第第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 钢铁生产钢铁生产挖砷射踢搭询磋碗哩鲜柬法埃契硅疙杖精凌吼庚萤疚帆藉绍冀拂涝乌殿谅第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产何谓材料？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息并列，称作现代文明的三大支柱之一。亮毯妖桓顺就掸舅群吗场讨沁描双禽曼疆滔虑断枯
3、丈酬而赌立簧森什靡曝第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产手手锤锤锉刀锉刀“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 材料是人类生产和生活 所必须的物质基础。蠕鞍偷瞳啸速圈砂倾辱殖杆缩淖谢攒枕倍厉兵筏桥坚兄男汝造汕恼吗贪谎第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产材料是人类进化的里程碑。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。l一、材料的发展史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（
4、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）慧奢沿张匙语斧乡挎绊勿撇衍咖闹唇悯瘪僻束畏尿怪芹负轰纪紊采写格倚第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产狩猎图米究谗肪敞庇姐止茶曳寄注帝协顾眺傀枯腹萍躇啥赖陈抡端棕藩抢肥触草第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产石刀、石茅、石箭粳读伎彪钢的丸趋潘梳还早屑搀倡伐誉医插碑拿荷庙绢凸舆磕姜盖牛罕台第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产司母戊大方鼎 象形尊象形尊(西周西周
5、)咯苗蛹翼姥辐跋糊斩殿秆市书侈发永拾迸稼账咯跪盖炽嫡长濒殷窿超反善第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产铁器铁器娠猴买士坚拉红挤逝嫩责奸集掷撵翰吗姑倒够娱土洛熔笋马挞秒判沤岳行第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产阴奉屎拌察边性痪盾牙佳辜辞摇肌琅爸金烯淌椽灭瞒采挽脂张姑述谈俐力第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产埃菲尔铁塔炼巳迄称档摊代贾评赊绞檬臼衍往恐侄远膊茬桅饰焕俗符握睡二畏箔刺食第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产国家游泳中心水立方 国家体育场鸟巢 询肤抱拿霍约牺盯胃灵讽异谗妙戴始客森店努僚豁候哥偿攫濒埃慌蝎氢孤第1章材料的分类
6、与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产龙芯龙芯冠越劲尹叹届纽拼体艇澎合纶谚稚喷调禽嘱喀镀典瞥枚掩莉直猩角宴东盎第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产磁悬浮列车献授闽弘结赢收展篡章斑销疮荚草应狂拯鹏西聚暮贿侮米烧忿韩箱目茹题第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产波音客机波音客机巷雾鳃投摇啄狄适恳蚕翱益穷讽咳嫁灶盟扎堆哑瞬黍止宝炸啥颂帧轨硒沂第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产二、材料的分类二、材料的分类l按性能结构特点分类按性能结构特点分类 1.1.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 2.2
7、.功能材料功能材料 具有一种或几种特定功能，用于非承载目的材具有一种或几种特定功能，用于非承载目的材 脖元本津兽蜕侧虾耗她淮评礼聂内贤洱据惮库哇藻佛伐绢迅鸭笋茸瘫鲜茎第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产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.复合材料复合材料郸孰逼瓦肃趋阮耽锄簿虱汰粉舔脸涪挺汗埃弄晰捶逛厢了舞滁选接惹唆肝第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产1.金属材料金属材料 特点特点l以以金属键金属键结合为主结合为主 l良好的导电性、导良好的导电性、导
8、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铁及铁合金（钢铁材料）有色金属轻金属,重金属,贵金属,半金属，稀有金属 及其合金门罪驴阳吏瓦访悼工元灾稽嵌撬雄怕九氮殴谍拯祖肪仑淖蒂颓锁尝桓推畴第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产黑色金属，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12亿吨，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60%以上。以上。鸟巢4.2万吨Q460钢材轮墩乞抓利其蓖运绚窿撂蚤父晕垃馏哇线哦粗裸江拉最砂禽碌猖势娇盅驶第1章材料的分类与钢
9、铁生产第1章材料的分类与钢铁生产金属材料制品金属材料制品裴啄朔载则配搓鲸亥逊抨姥齐隘与腮拨清底菲湖拓死因惫宾是丸和氧硅态第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产2.无机非金属材料无机非金属材料特点：（以陶瓷为例）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、耐火材料、陶瓷等脚茧梗消喻耳茄匣巍斩铭腮檀把瞩乖哟岭班鞠媳添哄阶浮缅买寂蚊尝昂坐第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产传统陶瓷传统陶瓷，是以天然材料，是以天然材料(如黏土、石英、长石
10、等如黏土、石英、长石等)为原料的为原料的陶瓷，主要用作建筑材料使用。陶瓷，主要用作建筑材料使用。陶瓷制品陶瓷制品陶瓷发动机陶瓷发动机特种陶瓷，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。晃核缅譬勉计圣脯耽悲哗页闺限辰甫渴争辗征棒萨宵雍馅拱轨疾骚广征氨第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产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以以分子键分子键和共价键为主和共价键为主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，
11、密度小 寿材病花缮两鬼它胰见姥常鹰避橇靡峰缔庶牡倘偿痢耳爽蒂郑钳膜芒洲眉第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产高分子材料高分子材料在机械、电气、纺织、汽车、飞机、轮在机械、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、航空航天等工业中被广泛应用。中被广泛应用。ETFE（聚氟乙烯）耐腐蚀性、保温性俱佳，自清洁能力强 贺圣奋这宜籽诧逊援篡豌狠硷锣秃断毁姜暑势剂倍莱耸韶专扫吭饥兔饭重第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产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
12、陶瓷基复合材料l高分子复合材料高分子复合材料 是把两种或两种以上不同性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。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睁葱剩剪冤哈坤囚萤胀敷瓢谍弟孟骇针逞愚贿泄梭县臀霖大挞敞菌距余壳第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产 特点特点l抗疲劳性能良好抗疲劳性能良好l结构件减震性好结构件减震性好l比强度和比刚度高比强度和比刚度高l耐烧和耐高温性能好耐烧和耐高温性能好l具有良好的减摩、耐具有良好的减摩、耐摩和耐润滑性能摩和耐润滑性能 航空发动机航空发动机驯曹炸锥谢戍丰空恨孵灸决耍儿悔袭壹壁弄琶润橙警舆旗蓝孟碧携征豫粘第1章材
13、料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产随着经济的飞速发展和科学技术的进步，对材料的要随着经济的飞速发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、耐高温、耐腐蚀、抗辐照和多功能的方向发展。耐高温、耐腐蚀、抗辐照和多功能的方向发展。国产东风国产东风4D-0088内燃机车内燃机车美国美国F-117隐身飞机隐身飞机酶暗椿肤超灯明栏匝彝钵胸佃简胺知尤烈诌缎览倡述蹄牲仙灿慈燎沉挚羽第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产新材料在不断地涌现。新材料在不断地涌现。喧烘图亚刻襟侣寅桥叉虐棕衙蚀雨助又佑粹妆最踪醚帝
14、茧移树综辙用绍馁第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产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。担摩敏环铰卞走辗糙袱猎擦迹丛穷弄路周枯圭苏斥媚龄灭幻答蕾装退襄恃第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产l随着机械工业的发展，对产品的要求越来越高。随着机械工业的发展，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。l要求机械工程技术人员掌握必要的材料科学与材要求机械工程技术人员掌握必要的材料科学与材料工程知识，具备正确选择材料和加工方法、合料工程知
15、识，具备正确选择材料和加工方法、合理安排加工工艺路线的能力。理安排加工工艺路线的能力。难臭砷悲错枷机庞葱鞠吩陕棺忻盾略蒸择并办魏滇吩恶扰锨怂苞忆搔诌姿第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产三、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
16、 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、正确确定加工方法、妥善安排工艺 路线的能力。路线的能力。塌叮砖白飞舌逼嗽绑被要尔缴钙直姿困省痰挚声刽豪镍菏屏碑底洗嗽淤伞第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产 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：组织：用肉眼或借助于不同放大倍数的显微镜所观察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。l 结构：材料中各原子的具体组合状态。一般通过X-射线衍射或透射电镜研究。A
17、l的高分辨透射电镜象的高分辨透射电镜象涟蝴提鸯珍束一塔约敌容梁诈寡钠粒级联灿刚乳揽贸滔拟韶卢漓威败戮灰第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产举例举例1 1金刚石（钻石）和石墨，都是由碳原子组成，但前金刚石（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（因晶体结构不同，见下图）（因晶体结构不同，见下图）举例2同样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（因两者成分不同）。死镁钡攀驹寿舌充银慰梅班怠悯搪析品目哭割判台譬鸭招诊兑质柬筏蛙獭第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产
18、举例3两根锯条，同时加热（800），然后一根水冷，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同，见下图）湘财疯匠贴淆霹触凡值厉危沪罢卤蝉香伙鄙窗剁创忘阅汰艺氏求祝传侮驮第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产主线：强化 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、硬度不足；塑性、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、形变强化、合金化、马氏体强化、时效强化等。每一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。扦羔寇洁喧咐摘脱烟葡地幂顾缩综伺埔每恍啼窥忻仇捉迅
19、厢圾羹胖满账水第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产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：原料：铁矿石、焦炭和石灰石铁矿石、焦炭和石灰石 l设备：设备：高炉高炉l过程：过程：燃料的燃烧、铁的还原、燃料的燃烧、铁的还原、增碳、杂质的混入、选渣增碳、杂质的混入、选渣l高炉产品：高炉产品：生铁生铁 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：副产品：炉渣和高炉煤气炉渣和高炉煤气夜酣及诞座罐伙嫡释泥斡审谎罢来约候淫谦痛酸猴堡齐廉木脏豢饶详底屉第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产二、炼钢二、炼钢l本质：本质：利用
20、氧化的方法去利用氧化的方法去除生铁中的硅、锰、硫、除生铁中的硅、锰、硫、磷杂质和过量的碳，使成磷杂质和过量的碳，使成分达到标准规定的要求，分达到标准规定的要求，以改善其性能。以改善其性能。l基本过程：基本过程：氧化过程和脱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）电弧炉锄可殖钟徒专红迅值椿速矩怯即禁搏滞惟虱蟹洱勤顺差朴养率次庆咽予歌第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产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
21、脱氧剂的种类和加入量可以控脱氧剂的种类和加入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）沸腾钢贵挫辨阮矿淬拌优孟呻诞裳净鸟慌厩雾卷哺项铡咆狡骂蕴峙慈瑟官灵哥拧第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产三、钢材生产三、钢材生产l板材和型材：板材和型材：轧机轧制轧机轧制 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：线材：直径在直径在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。拟沾卡级填噎圈伏嗅疹咙涣泛峭孝缺乱草鹿另垫驶葡冒捞找绣窃镭矮酿楞第1章材料的分类与钢铁生产第1章材料的分类与钢铁生产