四、关于本课程(1)
1. 本课程的目的是讲授金属材料的物理冶金问 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影响的 基本规律；

掌握常用金属材料的化学成分设计、生产、 热处理和使用中的问题。
四、关于本课程(2)
2.本课程的内容


金属材料的合金化基础理论
Ⅲ A B Al Ga In Ti
Ⅳ A C Si Ge Sn Pd
Ⅴ A N P As Sb Bi
ⅥA O S Se Te Po
Ⅶ A F Cl Br I At
He Ne Ar Kr Xe Rn
第二节 合金元素的分类及铁基二元相图的类型
一 合金元素的分类： 铁族金属——Mn、Co和Ni 难熔金属——熔点高于铁的金属，包括W、Mo、Nb、V、Cr。 轻 金 属——最常用的是Ti、Mg和Al。 稀土金属——La、Ce、Nd等稀土元素。 按照合金元素与碳的亲和力的大小分为：
碳化物形成元素：Ti、Zr、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn。
非碳化物形成元素：Cu、N的类型
合金元素可以改变铁的同素异晶转变温度A3和A4，从而改变 Fe－Me二元相图的类型。合金元素对铁的二元相图的影响，主 要可以区分为扩大和缩小γ相区两类，这两类又可以进一步划 分为两个次类。 1．γ相稳定化元素使A3降低，A4升高，在较宽的温度范围 内，促使奥氏体形成，即扩大了γ相区。根据程度的不同，可 以分为：
二、金属材料的分类
黑色 金属 铸铁
工程构件用钢
金 属 材 料
钢
机器零件用钢 工具钢
结构金属材料 功能金属材料
特殊性能用钢(不锈钢及耐热钢) 轻金属(铝,镁,钛)
有色 金属
贵重金属(金,银)
重金属(铜,锌,铅,镍)
稀有金属(钨钼钒铌钴) 放射金属(镭铀钍)
三、金属材料的发展热点
1．继续重视高性能的新型金属材料 具有高强度、高韧性、耐高、低温、抗腐蚀等性能。 2．非晶（亚稳态）材料日益受到重视 非晶态或亚稳态合金材料、金属纳米材料。 3．特殊条件下应用的金属材料 低温、高压、高温、外场以及辐照条件材料的结构、 组织和性能的研究。 4．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。
2 ．α相稳定化元素，使 A4 温度下降， A3 温度升高，在较 宽的成分范围内，促使铁素体形成，即缩小γ相区。根据程度 的不同，可以分为：
（1）封闭γ相区 许多元素限制γ－ Fe 的 形成，使相图中γ区缩小 到一个很小的面积，形成 γ相圈，如右图所示。从 图中可以看出α相和δ相 连成一片。 Si 、 Al 和强碳 化物形成元素 Ti 、 V 、 Mo 、 W、Cr均属于这类元素。
碳钢、合金钢 铸铁 有色金属及合金
四、关于本课程(3)
3. 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。 • 掌握常用钢、铸铁、高温合金、有色金属等材料 的牌号、成分、热处理规范、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，确定热处理工艺等。 • 能对产品质量作初步分析，提出消除或预防热处 理缺陷的措施。
Chapter 0 绪 论
主要内容
一、金属材料的历史地位 二、金属材料的分类 三、金属材料的发展热点 四、关于本课程
一、金属材料的历史地位
1.材料发展与社会进步有着密切关系,它是衡量人 类社会文明程度的标志之一。 金属材料是现代文明的基础。 石器时代（公元前10万年） →青铜器时代(公元前3000年) →铁器时代（17世纪） 2.目前，人类还处在金属器时期。虽然无机非金 属材料、高分子材料的使用量与日俱增，但在 可预见的时期内，仍不会改变这种状况。
钢中常用的合金元素见如下的元素周期表
Ⅰ A H Li Na K Pb Cs 0
Ⅱ A Be
Mg Ca Sr Ba Ⅲ B Se Y La Ⅳ B Ti Zr Hf Ⅴ B V Nb Ta Ⅵ B Cr Mo W Ⅶ B Mn Tc Re ⅧB Fe Ru Os Co Rh Ir Ni Pd Pt Ⅰ B Cu Ag Au Ⅱ B Zn Cd Hg
（2）缩小γ相区。
由于受到固溶度的 限制，这类合金元素不 能使γ区完全封闭，故 称为缩小γ相区元素。 B是这一类中的典型元 素。
Chapter 1 钢铁中的合金元素
Chapter 1 钢铁中的合金元素
Steelmaking flowlines
Chapter 1 钢铁中的合金元素
Steel Finishing flowlines
第一节
基本概念
合金元素：是指特别添加到钢中为了保证获得所要求的组 织结构、物理、化学和机械性能的化学元素。 合金钢：是指为了提高某些性能而添加入合金元素的钢。 杂 质：由冶炼时原材料以及冶炼方法、工艺操作而带入 的化学元素。 低合金钢：一般指合金元素总含量小于或等于5%的钢。 中合金钢：一般指合金元素总含量在5～10%范围内的钢。 高合金钢：一般指合金元素总含量超过10%的钢。 微合金钢：合金元素(如V,Nb,Ti,Zr,B)含量小于或等于 0.1%，而能显著影响组织和性能的钢。
（1）开启γ相区，如下图所示：α相及δ相分别处于被封闭 的区域内。当合金元素超过某一限量后，可以在室温得到稳 定的γ相。 Ni 和 Mn 可使铁的转变抑制到较低的温度，故由γ 区淬火到室温较易获得亚稳的奥氏体组织。 Ni 和 Mn 是不锈钢 中常用作获得奥氏体的元素。
（2）扩展γ相区，如图所示：虽然γ相区随着合金元素 的加入而被扩大了，但是由于受到合金元素固溶度的影响而 不能完全开启。C和N是这种类型的最重要的元素；Cu、Zn和 Au具有相同的影响。
四、关于本课程(4)
4.成绩考核方式 期末试卷 （70%）+ 平时综合（30%） 5.教材与参考书 • 吴承建、陈国良、强文江编著。《金属材 料学》，北京：冶金工业出版社，2000。 • 王笑天主编。金属材料学，北京：机械工 业出版社，1987。 • 王晓敏主编。工程材料学，北京：机械工 业出版社，1999。