金屬材料學

前言

金屬材料是現(xiàn)代文明的基礎(chǔ)。從歷史的發(fā)展來看，人類由石器時代進入青銅器時代，生產(chǎn)力產(chǎn)生了一次飛躍；進入鐵器時代，生產(chǎn)力又得到迅猛發(fā)展。目前，人類還處在金屬器時期。雖然無機非金屬材料、高分子材料的使用量與日俱增，但在可預(yù)見的時期內(nèi)，仍不會改變這種狀況。金屬通常分為黑色金屬和有色金屬兩大類。黑色金屬通常包括鐵及其合金，鋼、錳及鉻等；有色金屬包括輕金屬（鋁、鎂、鋰、鈹?shù)龋亟饘伲ㄣ~、鋅、鎳、鉛等），貴金屬（金、銀、鉑族），稀有金屬（鈦、鋯、釩、鎢、鉬等）；另外，還有類金屬（鈾、釷等）等。從總產(chǎn)量來看，鋼鐵材料的產(chǎn)量占絕對優(yōu)勢，占世界金屬總產(chǎn)量的95％，而且具有許多良好的性能，能滿足大多數(shù)條件下的應(yīng)用，故用量最大，且價格低廉。在世界金屬礦儲量中，鐵礦資源比較豐富和集中，就世界地殼中金屬礦產(chǎn)儲量來講，則非鐵金屬礦儲量大于鐵礦儲量，如鐵只占5.1％，而非鐵金屬中鋁為8.8％，鎂為2.1％，鈦為O.6％。但非鐵金屬冶煉較困難，所需能源消耗大，因而生產(chǎn)成本高，限制了生產(chǎn)總量的增長幅度。而非鐵金屬所創(chuàng)造的價值高，并且它有鋼鐵所不具備的特殊性能，例如比強度高、耐低溫、耐腐蝕等，因而非鐵金屬產(chǎn)量仍在迅速增長。人類在新石器時代晚期就開始使用天然金屬。到公元前3800年，出現(xiàn)人工冶煉的銅器，在兩河流域的伊朗、美索不達米亞出現(xiàn)了砷銅器，有的還含有少量鎳。我國黃河流域在公元前4000年至公元前3000年早期的仰韶文化晚期出現(xiàn)了銅鋅合金。公元前3000年開始進入到青銅時代，在兩河流域和黃河流域均出現(xiàn)含錫8％以上的銅錫合金。商、周時期是中國青銅器的鼎盛時期。自公元前12世紀起，鐵器在地中海東岸地區(qū)使用日廣。到公元前10世紀，鐵工具比青銅工具應(yīng)用更普遍。公元前8世紀到公元前7世紀，北非和歐洲相繼進入鐵器時代。我國冶鐵技術(shù)在春秋末期有很大的突破，公元前八世紀春秋早期（偏晚）進入了液態(tài)生鐵生產(chǎn)的時期，到戰(zhàn)國時期，鐵器已經(jīng)普遍應(yīng)用在除兵器外的農(nóng)業(yè)、手工業(yè)和生活用具。并發(fā)明了生鐵經(jīng)退火制造韌性鑄鐵和以生鐵制鋼的技術(shù)，如生鐵固體脫碳成鋼、炒鋼、煉制軟鐵、灌鋼等。這標志著生產(chǎn)力的重大進步。在戰(zhàn)國燕下都出土的大批具有馬氏體組織的鋼劍，表明此時鋼的淬火等熱處理工藝已被廣泛應(yīng)用。中國古代鋼鐵及非鐵金屬的生產(chǎn)技術(shù)和熱處理技術(shù)，在明末科學家宋應(yīng)星所著《天工開物》中有詳細的闡述。

內(nèi)容概要

本書按照高等學校材料科學與工程、金屬材料工程及冶金工程本科專業(yè)的“金屬材料學”課程教學大綱編定，著重于金屬材料基本原理的闡述。全書分四篇對鋼鐵材料、非鐵金屬材料、金屬功能材料和新型金屬材料分別進行介紹。    本書定位于高等學校金屬材料工程專業(yè)，以及傳統(tǒng)上以金屬材料為主或者側(cè)重于金屬材料的學校的材料科學與工程專業(yè)的教學用書，也可供從事金屬材料的研究、開發(fā)與使用部門的科技、管理及生產(chǎn)人員參考。

書籍目錄

緒論第1篇 鋼鐵材料　1 鋼鐵中的合金相　2 鋼的熱處理　3 工程結(jié)構(gòu)鋼　4 機械制造結(jié)構(gòu)鋼　5 工具鋼　6 不銹耐蝕鋼　7 耐熱鋼和耐熱合金鋼　8 鑄鐵第2篇 非鐵金屬材料　9 鋁合金　10 鎂合金　11 銅合金第3篇 金屬功能材料　13 磁性合金　14 電性合金　15 熱膨脹、彈性與減振合金　16 形狀記憶合金　17 其他功能材料第4篇 新型金屬材料　18 有序金屬間化合物結(jié)構(gòu)材料　19 金屬基復合材料　20 金屬玻璃

章節(jié)摘錄

插圖：第1篇鋼鐵材料2鋼的熱處理2.3.2 珠光體轉(zhuǎn)變的機理珠光體轉(zhuǎn)變是一個由含碳0.7 7％的奧氏體分解為含碳6.6 7％的滲碳體和含碳0.02％的鐵素體的轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變中必然包含著碳的擴散與重新分布和晶格的改建過程，因此，此轉(zhuǎn)變屬擴散型轉(zhuǎn)變，由形核和晶核長大兩個基本過程組成。既然珠光體是由鐵素體與滲碳體組成的，那么珠光體的形核也就是這兩相形核。由于鐵素體與滲碳體在同一微小區(qū)域內(nèi)同時出現(xiàn)的可能性很小，因此，珠光體的形核存在哪一個相首先形成的問題，即領(lǐng)先相問題。目前一般認為鐵素體與滲碳體都可能成為領(lǐng)先相。通常在共析與過共析鋼中以滲碳體為領(lǐng)先相，而在亞共析鋼中則不排除以鐵素體為領(lǐng)先相的可能性。由于晶界上容易產(chǎn)生能量、成分和結(jié)構(gòu)起伏，故珠光體晶核優(yōu)先在奧氏體晶界形成。假設(shè)有一個滲碳體晶核在奧氏體晶界形成，如圖2-24所示，那么它就會不斷吸收鄰近奧氏體中的碳原子而長成一小片滲碳體，周圍奧氏體中的碳濃度也因此而逐漸降低，慢慢地變成了貧碳區(qū)，當此貧碳區(qū)的碳濃度降低到該溫度下鐵素體的平衡碳濃度時，就在滲碳體片的兩側(cè)，通過晶格的改建，形成了兩小片鐵素體，至此，珠光體的形核過程即告完成。珠光體晶核形成后，隨著等溫時間的延長，它會繼續(xù)沿縱向和橫向向奧氏體晶粒內(nèi)長大。如圖2-24所示，在奧氏體晶界形成一小片滲碳體和兩小片鐵素體后，滲碳體片只能縱向長大，而鐵素體片則既可以縱向長大，又可以橫向長大。當鐵素體片橫向長大時，它必然要向側(cè)面的奧氏體中排出多余的碳，因而增高了側(cè)面奧氏體的碳濃度，這就促進了另一片新的滲碳體在鐵素體一側(cè)生成。新的滲碳體片的生成必然會使鄰近的奧氏體貧碳，這就促進了另一片新的鐵素體在滲碳體一側(cè)生成。如此連續(xù)不斷地進行下去，就形成了許多鐵素體一滲碳體相間的片層，于是珠光體晶核也就橫向長大了。

編輯推薦

《金屬材料學(第2版)》是由冶金工業(yè)出版社出版的。

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