金屬材料學(xué)

內(nèi)容概要

　 本書是材料類本科專業(yè)主干課程的教材。
　
本書系統(tǒng)地介紹了鋼鐵材料的合金化原理，包括合金元素和鐵及碳作用、合金元素在各類相變過程中的作用、合金元素對材料強(qiáng)化和韌化的影響、合金鋼工藝性能特點(diǎn)、環(huán)境協(xié)調(diào)性金屬材料設(shè)計(jì)概念等內(nèi)容。圍繞材料成分工藝組織性能應(yīng)用的主線，介紹了各類機(jī)械制造結(jié)構(gòu)鋼、工模具鋼、特殊性能鋼、鑄鐵等常用鋼鐵材料和鋁、銅、鈦、鎂等有色金屬合金典型材料。根據(jù)材料的發(fā)展，介紹了一些比較成熟的新型金屬材料，如金屬功能材料、金屬基復(fù)合材料、金屬間化合物結(jié)構(gòu)材料等。在內(nèi)容上盡可能地突顯材料科學(xué)中的辯證分析思維和強(qiáng)韌矛盾的演化。該教材具有綜合性、應(yīng)用性和新穎性的特點(diǎn)。
　 本書既可以作為材料類本科專業(yè)的教材，也可以供研究生和從事材料科學(xué)與工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第0章　緒論——金屬材料的過去、現(xiàn)在和將來
　0.1　金屬材料發(fā)展簡史
　　0.1.1　第一階段——原始金屬材料的生產(chǎn)
　　0.1.2　第二階段——金屬材料學(xué)科的基礎(chǔ)
　　0.1.3　第三階段——微觀組織理論的大發(fā)展
　　0.1.4　第四階段——微觀理論的深入研究
　0.2　現(xiàn)代金屬材料
　0.3　金屬材料的可持續(xù)發(fā)展與趨勢
　習(xí)題與思考題
第一篇　鋼鐵材料
　第1章　鋼的合金化概論
　　1.1　合金元素和鐵的作用
　　　1.1.1　鋼中的元素
　　　1.1.2　鐵基二元相圖
　　　1.1.3　合金元素對FeC相圖的影響
　　1.2　合金鋼中的相組成
　　　1.2.1　置換固溶體
　　　1.2.2　間隙固溶體
　　　1.2.3　碳（氮）化物及其形成規(guī)律
　　　1.2.4　金屬間化合物
　　1.3　合金元素在鋼中的分布及偏聚
　　　1.3.1　合金元素在鋼中的分布
　　　1.3.2　合金元素的偏聚
　　1.4　合金鋼中的相變
　　　1.4.1　合金鋼的加熱奧氏體化
　　　1.4.2　過冷合金奧氏體的分解
　　　1.4.3　合金鋼的回火轉(zhuǎn)變
　　1.5　合金元素對鋼強(qiáng)韌化的影響
　　　1.5.1　鋼強(qiáng)化的形式及其機(jī)理
　　　1.5.2　合金鋼強(qiáng)化的有效性
　　　1.5.3　合金元素對鋼韌度的影響
　　1.6　合金元素對鋼工藝性的影響
　　　1.6.1　鋼的熱處理工藝性
　　　1.6.2　鋼的成型加工性
　　1.7　微量元素在鋼中的作用
　　　1.7.1　微量元素的作用
　　　1.7.2　微合金鋼中的合金元素
　　1.8　金屬材料的環(huán)境協(xié)調(diào)性設(shè)計(jì)
　　　1.8.1　通用合金與簡單合金
　　　1.8.2　環(huán)境協(xié)調(diào)性合金的成分設(shè)計(jì)
　　1.9　合金鋼的分類與編號
　　　1.9.1　鋼的分類
　　1.9.2　合金鋼的編號方法
　　本章小結(jié)
　　習(xí)題與思考題
　第2章　工程結(jié)構(gòu)鋼
　　2.1　工程結(jié)構(gòu)鋼的基本要求
　　2.2　低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的合金化
　　　2.2.1　合金元素對低合金高強(qiáng)度鋼力學(xué)性能的影響
　　　2.2.2　合金元素對焊接性和耐大氣腐蝕性的影響
　　2.3　常用低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼
　　2.4　微珠光體低合金高強(qiáng)度鋼
　　　2.4.1　強(qiáng)化機(jī)理
　　　2.4.2　微合金元素的作用
　　2.5　針狀鐵素體鋼
　　2.6　低碳貝氏體和馬氏體鋼
　　2.7　雙相鋼
　　2.8　低合金高強(qiáng)度鋼發(fā)展趨勢
　　本章小結(jié)
　　習(xí)題與思考題
　第3章　機(jī)械制造結(jié)構(gòu)鋼
　　3.1　概述
　　　3.1.1　機(jī)械制造結(jié)構(gòu)鋼的特點(diǎn)與合金化
　　　3.1.2　機(jī)械制造結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度與脆性
第三篇　新型金屬材料
附錄
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   2.7 雙相鋼 在低合金高強(qiáng)度鋼中有一類要求具有足夠的沖壓成型性，稱為低合金沖壓鋼。傳統(tǒng)的低合金高強(qiáng)度鋼難以滿足這方面的要求，因此發(fā)展了雙相低合金高強(qiáng)度鋼。 所謂的雙相低合金高強(qiáng)度鋼是指顯微組織主要由鐵素體和5％～20％（體積分?jǐn)?shù)）的馬氏體所組成的鋼。在實(shí)際生產(chǎn)中，鋼的組織中還包含少量的貝氏體和脫溶的碳化物。 這種鐵素體+馬氏體組織組成的鋼，由于基體為鐵素體，可以保證鋼具備良好的塑性、韌度和沖壓成型性，一定的馬氏體可以保證提高鋼的強(qiáng)度。因此雙相低合金高強(qiáng)度鋼具有：①低的屈服強(qiáng)度，且是連續(xù)屈服，無屈服平臺和上、下屈服；②均勻的延伸率和總的延伸率較大，冷加工性能好；③塑性變形比7值很高；④加工硬化率n值大。 根據(jù)雙相鋼的生產(chǎn)工藝（見圖2.7），雙相鋼又分為兩種：熱處理雙相鋼和熱軋雙相鋼。 熱處理雙相鋼工藝又稱亞臨界溫度退火。將熱軋的板材或冷軋的薄板在兩相區(qū)（γ+α）加熱退火，在鐵素體的基體上形成一定數(shù)量的奧氏體，然后空冷或快冷，得到鐵素體+馬氏體組織。其化學(xué)成分可以在很大范圍內(nèi)變動，從普通低碳鋼到低合金鋼均可。當(dāng)鋼長時間在（γ+α）兩相區(qū)退火時，合金元素將在奧氏體與鐵素體之間重新分配，C、Mn等奧氏體形成元素富集于奧氏體中，提高了過冷奧氏體穩(wěn)定性，抑制了珠光體轉(zhuǎn)變，在空冷條件下即能轉(zhuǎn)變成馬氏體。這里要控制退火溫度，以控制奧氏體量和奧氏體中合金元素的濃度。若采用>1.0％Mn（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）和0.5％～0.6％Si的低碳低合金鋼，在生產(chǎn)工藝上更容易得到雙相鋼。 熱軋雙相鋼工藝，是指在熱狀態(tài)下，通過控制冷卻得到鐵素體+馬氏體的雙相組織。這就要求鋼在熱軋后從奧氏體狀態(tài)時冷卻，首先形成70％～80％（體積分?jǐn)?shù)）的多邊形鐵素體，然后未轉(zhuǎn)變的奧氏體因富集碳和其他合金元素而具有足夠的穩(wěn)定性，使它不發(fā)生珠光體和貝氏體轉(zhuǎn)變，冷卻時直接轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。這就要求從合金元素量和風(fēng)冷速度上來控制。這類鋼比一般的低合金高強(qiáng)度鋼含較高的si、Cr、M0等合金元素，一般化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為：0.04％～0.10％C，0.8％～1.8％Mn，0.9％～1.5％Si，0.3％～0.4％M0，0.4％～0.6％Cr，以及微合金元素釩等。生產(chǎn)工藝為：1150～1250℃加熱，870～925℃終軋，空冷到455～635℃卷取。極低碳和合金元素硅是為了提高鋼的臨界點(diǎn)A3，促使形成較多含量的多邊形先共析鐵素體。錳、鉬、鉻等提高鋼淬透性的元素是為了防止卷取時剩余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w和貝氏體，最終冷卻得到馬氏體。

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