《金屬材料學》
主要章小結和學習思路
金屬材料工程系
1、合金化原理小結
圖1 鋼合金化原理、主線、核心和設計思路
2、結構鋼複習小結
表1 典型結構鋼的特點、應用及演變
橫向圖2 材料成分、工藝、組織、效能間的關係
3、合金工具鋼複習小結
表2 典型工具鋼的特點、應用及演變
4、鑄鐵複習小結
圖2 鑄鐵成分、工藝、組織、效能關係
5、鋁合金複習小結
圖3 鋁合金分類和效能特點
6、銅合金
青銅、黃銅、白銅
7、鈦合金
8、金屬功能材料
總複習提要
一、主線、核心和「思想」
主線：零件服役條件→技術要求→選擇材料→強化工藝→組織結構→最終效能→應用、失效。尋求最佳方案，充分發掘材料潛力。
（1）同一零件可用不同材料及相應工藝。例：調質鋼符合淬透性原則可代用，柴油機連桿螺栓可用40cr調質，也可用15mnvb；工模具鋼，crwmn、9sicr、9mn2v等鋼在有些情況下也可考慮代用。
（2）同一材料，可採用不同的強化工藝。例：60si2mn，有常規中溫回火，也可等溫淬火；t10鋼，淬火方法有水、水-油、分級等。
根據不同零件的服役條件，考慮改進工藝，以達到提高零件壽命的目的。強化工藝不同，組織有所不同，但都能滿足零件的效能要求。通過分析、試驗，可得到最佳的強化工藝。
考慮問題不可呆板、機械、照搬書本，不要認為中c就是調質，低合金超高強度鋼就是用低溫回火工藝。彈簧鋼就是中溫回火?其實，60si2mn有時也可用作模具。
某些低合金工具鋼也可做主軸，gcr15也可製作量具、模具等。
要學活，思路要寬。提出獨特見解，怎樣才能做到?
核心：核心是合金化基本原理。這是材料強韌化矛盾的主要因素，要真正理解「合金元素的作用，主要不在於本身的固溶強化，而在於對合金材料相變過程的影響，而良好的作用只有在合適的處理條件下才能得到體現。
」應該主要從強化機理和相變過程兩個方面來考慮。
掌握了合金元素的作用，才能更好地理解各類鋼的設計與發展，才能更好地採用熱處理等強化工藝。從鋼廠出來，鋼成分已定。如何在這基礎上充分優化材料的使用效能，關鍵就在於熱處理等處理工藝。
企業中的許多問題都是因為在材料的加工過程中的工藝存在問題。
總結一下常用合金元素的作用、表現是很有必要的。特別要強調的是碳化物的形成規律很重要，許多問題都與此有關。
「思想」：課程內容多，其相互聯絡並不象數學、物理那麼強。很多人都認為只有死記硬背鋼號。
其實，材料學是一門很有「思想」的課程，只是在現有教材中沒有明顯地表現出來。主要的「思想」：作用的辨證與矛盾的轉化。
如，對結構鋼是強度-韌度的匹配，對工模具鋼主要是韌度-耐磨性的協調。材料中的這些矛盾涉及到合金化設計、處理工藝等。
掌握理解：固溶強化、位錯強化、細晶強化和瀰散強化等強化機理。正火和淬火、高溫回火得到的同樣是珠光體組織，但為什麼一般鋼要經過淬火、回火?
在這些處理過程中，合金元素存在的形式和所處的位置是怎樣變化的，其它組織結構是怎樣變化的，固溶強化、位錯強化、細晶強化和瀰散強化等強化機制是如何相互轉化的。這些問題涉及了所有的專業課知識。
結構鋼中含c量的變化，工具鋼中第二相和基體之間的關係，鑄鐵中的石墨形態和力學效能之間的關係等都是由強-韌性反映出來的矛盾。強度有餘時，矛盾的主要方面是如何提高韌度，而韌度有餘時，提高強度是矛盾的主要方面。並且矛盾的主要、次要方面在一定條件下可以轉化。
對工具鋼，一般都是高c成分，為確保鋼的強度和耐磨性，所以在保證強度的同時，要盡可能地提高材料的韌度，如採用等溫淬火、提高回火溫度等。在低c鋼中，塑性、韌度是主要的，所以在保證一定的塑性、韌度的同時，希望能有比較高的強度，這樣可減輕零件重量，節約材料，降低成本，許多情況下能提高零件的使用壽命。在材料發展的過程，人們不斷地在這些矛盾中進行研究，並不斷地取得了突破性進展。
如現在已經廣泛使用的微合金鋼、非調質鋼、雙相鋼等，都是在深入理解強韌化機理的基礎上，從傳統的強-韌矛盾中得到解脫，有所創新。強-韌矛盾和研究開發就象是乙個螺旋形，相互轉化、輪迴。強-韌矛盾在超高強度鋼中更為突出。
當強度提高到一定程度時，韌度就難以保證。創新突破之處是徹底改變傳統的強化之源——c合金化。間隙c原子的存在，使同時提高鋼的強度和韌度受到了根本上的限制。
所以發展了馬氏體時效鋼，使強韌性提高了乙個數量級。
以上的例子只是為了說明分析問題、解決問題的關鍵和思路。材料的發展充滿了活的辨證關係，充滿了矛盾的演變。當然，對問題的認識有乙個逐步理解的過程。
首先要有巨集觀的認識和思路，從高處看問題有豁然開朗的意境。
二、合金化
1、合金化原則多元適量，復合加入。
《金屬材料學》各章小結
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