铝合金、镁合金、铜合金、钛合金和难熔金属 及合金等也先后形成工业规模生产。
20世纪中叶，新金属材料研究发展迅猛。如非晶 态合金、金属基复合材料、金属间化合物结构材料、 金属纳米材料等。
上图：吴王夫差矛和越王勾践剑 右上：青铜鼎 右下：商代青铜纵目人面像
上图 沧州铁狮子 铸于953年，重40余吨。
贵重金属(金,银,铜) 重金属(铜,锌,铅,镍) 稀有金属(钨钼钒铌钴) 放射金属(镭铀钍)
三、金属结构材料的应用情况
•1.总产量：钢铁材料占世界金属总产量的95％， 用量最大，且价格低廉。
2. 世界金属矿产储量：铁:5.1％，非铁金属中 铝:8.8％．镁:2.1％，钛:0.6％。
3.非铁金属冶炼较困难，所需能源消耗大，生产成 本高，限制了生产总量的增长幅度。
机身材料的变迁:钢--铝合金--钛材料--各种复合材料
世界贸易大厦基本
上是用铝合金贴面的. 在 “9.11”事件中，该 双子大楼遭到袭击， 毁于一旦。但它作为 一个大量使用铝合金 贴面的的雄伟建筑将 永远载入史册。
五、金属材料的发展现状及趋势
1．继续重视高性能的新型金属材料 高强度及超高强度金属材料 超易切削钢和超高易切削钢 高温合金与难熔合金 •硬质合金与金属陶瓷 有序金属间化合物 金属基复合材料 共晶合金定向凝固材料
材料的发展使汽车和飞机等性能发生了突变
水陆两用汽车
轻型吊轨磁悬浮列车
MX-400空中汽车 美国莫勒潜心研究.被誉为“汽车演 变的里程碑”。飞机外形像一辆新颖别致的小汽车。空中飞 行依仗的是它有可转动的发动机及专门提供升力的风扇。试 用2年多来，它最高飞行时速超过了600多公里，比直升机 快2倍，可载4人，飞行最大高度9000米，航程1500公里。
4.非铁金属所创造的价值高，且有钢铁所不具备的 特殊性能，比强度高，耐低温、耐腐蚀等，产量仍 在迅速增长。
钢铁仍将是21世纪中国结构材料的支柱
丰富的矿产资源 •生产能源消耗低
可大批量生产 •低廉的生产成本和销售价格 优异的使用性能和良好的加工性能
四、金属材料发展的历史
公元前4300年：自然的金、铜及锻打、热加工等工艺
石器时代→青铜器时代→铁器时代
2.目前，人类还处在金属器时期。 比高分子材料更高的强度、模量、耐热性； 比陶瓷更高的韧性、可加工性、性能的可调节性、 导电性；
二、金属材料的分类
黑色 金 金属 属 材 料
铸铁 工程构件用钢
机器零件用钢 钢
工具钢
特殊性能用钢(不锈钢及耐热钢)
轻金属(铝,镁,钛)
有色 金属
➢掌握常用钢、铸铁、高温合金、有色金属等 材料的牌号、成份、组织、力学性能和用途。
➢能够根据工程构件、机器零件（或工具）的服 役条件，合理选用材料，正确确定热处理技术 条件。
➢能对材料产品质量作初步分析，提出消除或预 防热处理缺陷的措施。
5. 参考书目录
➢戴起勋编著。《金属材料学》，化学工业出版 社，2005。
金属材料学
学 时：80学时 理论课：48学时 实验课：32学时
主要内容:
绪论
• 一、金属材料的历史地位 二、金属材料的分类 三、金属结构材料的应用情况 四、金属材料发展的历史 五、金属材料的发展现状及趋势 六、关于本课程
一、金属材料的历史地位
1.材料阳铁塔 铸于1061年，八棱13层， 塔体分段铸造
擂鼓礅二号墓编钟复制件 1981年湖北擂鼓墩二号墓出土战国编钟一套，音律准确，音色 优美。其件数和规模仅次于曾侯乙编钟，总音域达5个8度以上，可 自己转调，奏出五声、六声、七声音阶构成的各种乐曲。须五人合 作演出，众声齐发，交响叠鸣。无愧为古代音乐之绝响。
3.本课程的内容
金属材料的合金化基础理论，在论述常用类 型金属材料的性能要求的基础上，分析各类 工程构件用钢、机器零件及工模具用钢、不 锈钢、耐热及高温合金、铸铁及有色金属及 其合金等的合金化特征、热处理工艺特点及 选择材料与使用材料的原则和方法。
4. 学习要求
➢掌握金属材料合金化原理、合金元素对钢相 变、组织、性能影响的一般规律。
用熔盐电解法将氧化铝加入熔融冰晶石，电解得 到廉价的铝，使铝成为仅次于铁的第二大金属；
20世纪40年代，用镁作还原剂从四氯化钛制得纯 钛，并使真空熔炼加工等技术逐步成熟后，钛及钛 合金的广泛应用得以实现。
同时，其他非铁金属也陆续实现工业化生产。
19世纪末，出现了新型的合金钢如高速工具钢、 高锰钢、镍钢和铬不锈钢，并在20世纪发展为门 类众多的合金钢体系。
我国冶铁技术在春秋末期有很大的突破，发明了 生铁经退火制造韧性铸铁和以生铁制钢的技术。
现代冶金技术的发展自19世纪中叶的转炉炼钢和 平炉炼钢开始。 19世纪末的电弧炉炼钢和20世纪中叶的氧气顶 吹转炉炼钢及炉外精炼技术，使钢铁工业实现了 现代化。
非铁金属冶金方面: 19世纪80年代发电机的发明，使电解法提纯铜的 工业方法得以实现，开创了电冶金新领域；
公元前3800年：人工冶炼的铜器； 公元前3000年：我国出现锡青铜——甘肃东乡马家
窑文化的青铜刀（含6~10％Sn）。
公元前2800年：铁的熔炼
公元前2000年：青铜器兴盛，编钟与武器（商、 周、春秋战国）
东汉时：反复锻打钢→最原始形变热处理工艺。
淬火技术:“浴以五牲之溺，淬以五牲之脂”
→现代的水淬、油淬。
2．非晶（亚稳态）材料日益受到重视 超细纳米颗粒金属材料 快速冷凝金属非晶及微晶材料
3．材料的设计及选用科学化 按照指定的性能对材料进行结构、成分的科学设计。
本课程的目的、内容及学习要求
•1.目的：
讲授金属结构材料的物理冶金问题，使学生掌 握金属及合金中的化学成分、组织结构、生产 过程、环境对金属材料各种性能的影响的基本 规律；掌握分析、解决各种金属材料的化学成 分设计、生产、热处理和使用中的问题。
➢王笑天主编。金属材料学，机械工业出版社， 1987。
➢王晓敏主编。工程材料学，机械工业出版社， 1999。
Chapter 1 钢铁中的合金相
1.1 碳钢概论
➢碳钢中的常存杂质
➢碳钢的分类
主
➢碳钢的用途