金屬材料學(xué)

前言

金屬材料是現(xiàn)代文明的基礎(chǔ)。從歷史的發(fā)展來(lái)看，人類由石器時(shí)代進(jìn)入青銅器時(shí)代，生產(chǎn)力產(chǎn)生了一次飛躍；進(jìn)入鐵器時(shí)代，生產(chǎn)力又得到迅猛發(fā)展。目前，人類還處在金屬器時(shí)期。雖然無(wú)機(jī)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(shí)期內(nèi)，仍不會(huì)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(lái)看，鋼鐵材料的產(chǎn)量占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，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(jià)格低廉。在世界金屬礦儲(chǔ)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(chǔ)量來(lái)講，則非鐵金屬礦儲(chǔ)量大于鐵礦儲(chǔ)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(zhǎng)幅度。而非鐵金屬所創(chuàng)造的價(jià)值高，并且它有鋼鐵所不具備的特殊性能，例如比強(qiáng)度高、耐低溫、耐腐蝕等，因而非鐵金屬產(chǎn)量仍在迅速增長(zhǎng)。人類在新石器時(shí)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(dá)米亞出現(xiàn)了砷銅器，有的還含有少量鎳。我國(guó)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(jìn)入到青銅時(shí)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(shí)期是中國(guó)青銅器的鼎盛時(shí)期。自公元前12世紀(jì)起，鐵器在地中海東岸地區(qū)使用日廣。到公元前10世紀(jì)，鐵工具比青銅工具應(yīng)用更普遍。公元前8世紀(jì)到公元前7世紀(jì)，北非和歐洲相繼進(jìn)入鐵器時(shí)代。我國(guó)冶鐵技術(shù)在春秋末期有很大的突破，公元前八世紀(jì)春秋早期（偏晚）進(jìn)入了液態(tài)生鐵生產(chǎn)的時(shí)期，到戰(zhàn)國(guó)時(shí)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(biāo)志著生產(chǎn)力的重大進(jìn)步。在戰(zhàn)國(guó)燕下都出土的大批具有馬氏體組織的鋼劍，表明此時(shí)鋼的淬火等熱處理工藝已被廣泛應(yīng)用。中國(guó)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(xué)家宋應(yīng)星所著《天工開物》中有詳細(xì)的闡述。

內(nèi)容概要

本書按照高等學(xué)校材料科學(xué)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(xué)”課程教學(xué)大綱編定，著重于金屬材料基本原理的闡述。全書分四篇對(duì)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(jìn)行介紹。    本書定位于高等學(xué)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(xué)校的材料科學(xué)與工程專業(yè)的教學(xué)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(jī)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(fù)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(jī)理珠光體轉(zhuǎn)變是一個(gè)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(kuò)散與重新分布和晶格的改建過(guò)程，因此，此轉(zhuǎn)變屬擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，由形核和晶核長(zhǎng)大兩個(gè)基本過(guò)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(shí)出現(xiàn)的可能性很小，因此，珠光體的形核存在哪一個(gè)相首先形成的問(wèn)題，即領(lǐng)先相問(wèn)題。目前一般認(rèn)為鐵素體與滲碳體都可能成為領(lǐng)先相。通常在共析與過(guò)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(gè)滲碳體晶核在奧氏體晶界形成，如圖2-24所示，那么它就會(huì)不斷吸收鄰近奧氏體中的碳原子而長(zhǎng)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(dāng)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(shí)，就在滲碳體片的兩側(cè)，通過(guò)晶格的改建，形成了兩小片鐵素體，至此，珠光體的形核過(guò)程即告完成。珠光體晶核形成后，隨著等溫時(shí)間的延長(zhǎng)，它會(huì)繼續(xù)沿縱向和橫向向奧氏體晶粒內(nèi)長(zhǎng)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(zhǎng)大，而鐵素體片則既可以縱向長(zhǎng)大，又可以橫向長(zhǎng)大。當(dāng)鐵素體片橫向長(zhǎng)大時(shí)，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(jìn)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(huì)使鄰近的奧氏體貧碳，這就促進(jìn)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(jìn)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(zhǎng)大了。

編輯推薦

《金屬材料學(xué)(第2版)》是由冶金工業(yè)出版社出版的。

圖書封面

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