《金属工艺学》课程教学课件（讲稿）第二章 工程材料性能及应用基础 Part2-材料学基础

复习第一章绪论（了解材料分类，材料及制造技术的发展历史、现状和发展趋势/熟悉从材料到产品的制造过程V了解本课程涉及的主要内容，重点及学习要求第二章第一节：工程材料的性能掌握常见力学性能指标的含义及其表示方法拉伸曲线：抗拉强度，弹性极限?，，屈服强度塑性：伸长率，断面收缩率业冲击韧度：a，冲击功A·疲劳强度：o,·断裂韧性：KIC硬度：布氏硬度（HBW)，洛氏硬度（HRA，HRB，HRC)，维氏硬度（HV)，压头类型、测试方法、优缺点、适用范围·抗弯强度：f

复习 第一章 绪论 了解材料分类，材料及制造技术的发展历史、现状和发展趋势 熟悉从材料到产品的制造过程 了解本课程涉及的主要内容，重点及学习要求 第二章 第一节：工程材料的性能 掌握常见力学性能指标的含义及其表示方法 拉伸曲线：抗拉强度σb，弹性极限σe ，屈服强度σs 塑性：伸长率δ，断面收缩率ψ 冲击韧度：ak，冲击功Ak 疲劳强度： σr 断裂韧性: KIC 硬度：布氏硬度(HBW)，洛氏硬度(HRA, HRB, HRC)，维氏硬 度(HV), 压头类型、测试方法、优缺点、适用范围 抗弯强度： σf

第二节材料学基础第二章、金属学基础（一）金属的晶体结构晶体（1）基本概念晶格点阵：固体物质原子（分子、离子）在空工程材料的应用基础间按一定方式周期性的重复排列，将这些微粒抽象成几何点，成为阵点，阵点的规则排列的空间架构称为晶格点阵。晶格晶胞：空间点阵中的最小几何单元，能代表整个晶格中的原子排列规律晶格常数晶胞中各棱边的长度a,b,c及夹角a,β,晶胞

第二章工程材料的应用基础 第二节 材料学基础 一、金属学基础 （一）金属的晶体结构 （1）基本概念  晶格点阵：固体物质原子（分子、离子）在空 间按一定方式周期性的重复排列，将这些微粒 抽象成几何点，成为阵点，阵点的规则排列的 空间架构称为晶格点阵。  晶胞：空间点阵中的最小几何单元，能代表整 个晶格中的原子排列规律。  晶格常数 ： 晶胞中各棱边的长度a,b,c及夹角α,β,γ 晶体 晶格 晶胞

第二节材料学基础（2）常见金属单晶体结构第二章体心立方（BCC,body-centeredcubiclattice）面心立方（FCC,face-centeredcubiclattice）密排六方（HCP，hexagonalclose-packedlattice）体心立方：α-Fe、Cr、W、Mo、V等工程材料的应用基础a体心立方晶胞示意图

（2）常见金属单晶体结构 体心立方（BCC, body-centered cubic lattice） 面心立方（FCC, face-centered cubic lattice） 密排六方（HCP, hexagonal close-packed lattice） a) 体心立方：  -Fe、Cr、W、Mo、V等 第二节 材料学基础 第 二 章 工 程 材 料 的 应 用 基 础 体心立方晶胞示意图

第二节材料学基础第二章十工程材料的应用基础面心立方：-Fe、Ni、Al、Cu、Pb、Au等b面心立方晶胞示意图

第二节 材料学基础 第 二 章 工 程 材 料 的 应 用 基 础 b) 面心立方：-Fe、Ni、Al、Cu、Pb、Au等 面心立方晶胞示意图

第二节材料学基础第二章十工程材料的应用基础密排六方：Mg、Zn、Be等C密排六方晶胞示意图

第二节 材料学基础 第 二 章 工 程 材 料 的 应 用 基 础 c) 密排六方： Mg、Zn、 Be等 密排六方晶胞示意图

第二节材料学基础（3）多晶结构第二章十工程材料的应用基础单晶：晶体内部的晶格方位完全一致晶粒：位向不同、形状各异的小晶体晶界：晶粒与晶粒之间的交界多晶：多个晶粒组成的晶体结构晶粒品界品Ch家M

第二节 材料学基础 第 二 章 工 程 材 料 的 应 用 基 础 （3）多晶结构  单晶：晶体内部的晶格方位完全一致  晶粒：位向不同、形状各异的小晶体  晶界：晶粒与晶粒之间的交界  多晶：多个晶粒组成的晶体结构

第二节材料学基础（4）晶体缺陷第二章①点缺陷：②线缺陷：③面缺陷点缺陷：原子尺度，常见：空位、间隙原子和置换原子a晶格畸变形成的应力场使金属强度、硬度增加十工程材料的应用基础点缺陷示意图

第二节 材料学基础 第 二 章 工 程 材 料 的 应 用 基 础 （4）晶体缺陷 ①点缺陷；②线缺陷；③面缺陷 a) 点缺陷：原子尺度，常见：空位、间隙原子和置换原子  晶格畸变形成的应力场使金属强度、硬度增加 点缺陷示意图

第二节材料学基础线缺陷：沿某一方向尺寸很大，三维中其他方向尺寸很b第二章十工程材料的应用基础小，刃型位错是一种典型的线缺陷。位错附近产生晶格畸变，金属强度变大半原子H刃型位错示意图

第二节 材料学基础 第 二 章 工 程 材 料 的 应 用 基 础 b) 线缺陷：沿某一方向尺寸很大，三维中其他方向尺寸很 小，刃型位错是一种典型的线缺陷。  位错附近产生晶格畸变，金属强度变大 刃型位错示意图

第二节材料学基础面缺陷：两个方向尺寸很大，第三个方向尺寸很小。晶第二章十工程材料的应用基础体面缺陷主要有晶界和亚晶界晶界、亚晶界处原子不规则排列，畸变能使金属强度提高，改善塑性、韧性(A面缺陷示意图（A）晶界：（B）亚晶界

第二节 材料学基础 第 二 章 工 程 材 料 的 应 用 基 础 c) 面缺陷：两个方向尺寸很大，第三个方向尺寸很小。晶 体面缺陷主要有晶界和亚晶界。  晶界、亚晶界处原子不规则排列，畸变能使金属强 度提高，改善塑性、韧性 面缺陷示意图（A）晶界；（B）亚晶界 (A) (B)

第二节材料学基础第二章（二）金属的结晶过程结晶：金属由液态向固态的转变，无规则一规则过冷现象：实际结晶温度低于理论结晶温度过冷度：△T=T-T；过冷是结晶的必要条件；冷却速度越工程材料的应用基础快，过冷度越大(A)(B)100%70%50%1452WK,=30%0%81红1308时间时间金属冷却曲线（A）纯金属：（B）Cu-Ni合金

第二节 材料学基础 第 二 章 工 程 材 料 的 应 用 基 础 （二）金属的结晶过程  结晶:金属由液态向固态的转变，无规则→规则  过冷现象：实际结晶温度低于理论结晶温度  过冷度:ΔT = Tm–T1；过冷是结晶的必要条件；冷却速度越 快，过冷度越大 1308 金属冷却曲线（A）纯金属；（B）Cu-Ni合金 (A) (B)