【正文】 11）【淬火】淬火是把鋼溫度升到臨界溫度或以上并迅速冷卻這樣一個過程。隨著慢慢加熱，過程是相反的。同樣的余下的奧氏體在通過這個溫度是都要轉(zhuǎn)化成珠光體。只是其中一相現(xiàn)在是滲碳體而不是鐵素體。（9）過共析鋼含碳量比共析鋼多。溫度在7270C(13410F)時，奧氏體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，繼續(xù)降溫，奧氏體轉(zhuǎn)化成珠光體。在高溫時，成分是奧氏體，但在冷卻線上進入一個有鐵素體和滲碳體組成的穩(wěn)定的區(qū)域。（8）亞共析鋼比共析鋼含碳量要少的多，%?；旧希@個共析轉(zhuǎn)變是：奧氏體——〉鐵素體+ 滲碳體%C %C %C__（7）在固體狀態(tài)里，碳的成分發(fā)生化學分離，形成了有好的機械性能混合物，鐵素體和滲碳體。鐵需要從面心立方奧氏體轉(zhuǎn)變成體心立方鐵素體結(jié)構(gòu)，%的碳。在高溫時，只有奧氏體，%的碳是溶解在溶體狀態(tài)鐵中?？刂七@個反應，可以是奧氏體和鐵素體的C 溶解性有很大的不同，這樣通過熱處理就可以得到一系列的機械性能。如表21 所示；它表述的是共析區(qū)，這張圖對研究鋼的性能和鋼的結(jié)晶過程是相當有用的。在這個過程中冷卻速率是關(guān)鍵因素，在臨界溫度以上時快速冷卻可得到堅固的結(jié)構(gòu)，然而，非常慢的冷卻會有相反的影響。改善了性能的鋼可以有很多的商業(yè)用途，碳鋼是不能比的。分析鋼的成分是很有必要的，因為小百分比的某種元素就會對鋼的物理性能產(chǎn)生很大的影響，特別地，碳這種元素。根據(jù)使用的場合的，提高鋼的強度可以它的耐切削性和耐磨性，或者使鋼軟化以便于機械加工。冶金學是綜合化學，物理和從礦石提取到最后產(chǎn)品相關(guān)的金屬工程的一門學科。內(nèi)部鏈相互反應：聚合物鏈能夠自由滑到另一個（熱塑性材料）或是彼此十字交叉連接（熱固性或彈性材料），熱塑性材料能從新成型回收，而熱固性材料和彈性材料不能。他們通常在室溫下使用，一些特殊工程聚合物能承受300 攝氏度（572 華氏溫度）的高溫。（26）聚合物的重要特征尺寸大小：單一聚合物分子量在10000 克每摩爾和1000000 克每摩爾之間，根據(jù)聚合物結(jié)構(gòu)他有超過2000 個重復單元，分子量對聚合物的機械性能有重要影響，分子量大的機械性能較好。（25）聚合物的一些重要特征包括：尺寸（分子量），軟化和熔點，結(jié)晶度以及結(jié)構(gòu)。（24）(聚合物) 聚合物有重復的結(jié)構(gòu)，通常以碳的結(jié)構(gòu)骨架做為基本單元。（22）（顆粒增強復合材料） 被用來增強的顆粒包括陶瓷和玻璃如小的礦物顆粒，金屬粒子如鋁及非晶體材料包括聚合物和碳黑。賽車和許多汽車的車身由具有熱固性基質(zhì)的玻璃纖維復合而成。（20）纖維很難加工成復合材料，制造纖維增強復合材料非常昂貴。如包括聚合物陶瓷和金屬陶瓷復合材料，復合材料被使用，因為復合材料的所有性能比單一元素高，例如聚合物陶瓷復合材料比聚合物復合材料的模量大，但它沒有陶瓷脆__（18）兩種符合材料為：纖維增強復合材料、顆粒增強復合材料（19）（纖維增強復合材料） 纖維增強復合材料由金屬、陶瓷、玻璃和已經(jīng)碳化的聚合物構(gòu)成，因也被稱為碳纖維。全部的內(nèi)部反射和高純的核心玻璃能是光傳播很遠的距離而強度降低很少。為了使核心玻璃表面的折射率高于覆層，核心玻璃摻少量的，可控的雜質(zhì)，用來減慢光的傳播，但是不吸收光。在這個溫度下，粉末立即反應，去除空隙，并得到嚴實的物品。取而代之，燒結(jié)或烘烤方式是典型的工藝。這是因為在冷卻溫度以上時，陶瓷會大面積出現(xiàn)裂紋。陶瓷和玻璃有一個主要的缺點是脆性高。一些陶瓷是電和熱的絕緣體。這種材料被稱作非晶體。然而，有些材料科學家給陶瓷加了定語，陶瓷要是晶體的。Ceramics and Glasses陶瓷和玻璃（12）廣義上說，陶瓷是指所有無機非金屬材料。例如增加少量的鐵到鋁中可以增加它的強度。（11）【合金】合金有兩種以上金屬組成。透過金屬不可能看的見，因為這些價電子吸收到達金屬的光之。金屬中，外層電子屬于所有原子，并且可自由移動。汽車的承受極限就是在徹底破壞之前靠塑形變形來吸收能量。你不會想要一陣強烈的西風就把你的車刮得往東傾斜。（9）【塑形變形】塑性變形表述的是材料在斷裂之前彎曲變形的能力。金屬通常都有無關(guān)緊要的刻痕和凹坑，且有耐沖擊性。然而一些金屬，像鋁或鎂密度低，就常常用在要求有金屬特性而又要求低質(zhì)量的場合。很多金屬有相對高的密度,特別的，象聚合體。很多合金有斷裂韌度，可以承受沖擊，且耐用。（6）為什么要使用金屬和合金？很多金屬和合金有很高密度并用在要求質(zhì)量與體積比高的的場合。例如，合金金屬的不銹鋼，是由鐵，鎳，和鉻組成。合金含有兩種以上的金屬元素。（5）合金和純金屬有什么區(qū)別？純金屬在元素周期表的特殊區(qū)域。象鐵，鈷，鎳這些金屬有磁性。（3）工程材料可進一步細分為：金屬，陶瓷，復合材料，聚合材料，等。工程材料用于制造和加工成零件的材料。材料也分為有機（可再生）和無機材料（不可再生）。Unit 1 材料的種類（1）材料的分類方法很多。科學家常用的典型的方法是根據(jù)它們的狀態(tài)分類：固體，液態(tài)或氣態(tài)。（2）工業(yè)上，材料劃分為工程材料或非工程材料。非工程材料是化學藥品，燃料，潤滑劑和其它用于制造又不用來加工成零件的材料。Metals and Metal Alloys 金屬和金屬合金（4）金屬有好的導電好導熱性，很多金屬有高的強度，高硬度和高的延展性。在非常低的溫度下，一些金屬和金屬互化物變成超導體。例如用于制造電線的銅和做鍋和飲料罐的鋁。改變金屬元素的比例可以改變合金的性質(zhì)。而黃金珠寶含有金鎳合金。一些金屬合金，象鋁基合金，密度低，用在航空領(lǐng)域可以節(jié)省燃料。金屬有哪些重要屬性？（7）【密度】質(zhì)量除以體積叫做密度。高密度的材料常是原子量很大，象金或鉛。（8）【斷裂韌性】斷裂韌度用來描述金屬抗斷裂的能力，特別的，當有裂紋時。足球隊員關(guān)注這一點當他確信面罩不會被擊碎的時候。作為工程師，我們通常設計材料使得能夠在正常情況下不變形。然而，有時，我們可以利用塑性變形。（10）金屬的原子鍵也影響它們的性質(zhì)。因為這些電子的屬能導電，導熱，所以可以用這些金屬做烹飪鍋、電線。沒有光子通過。增加其他金屬可以影響密度，強度，斷裂韌度，塑性變形，導電性和導致環(huán)境退化。還有，在鋼中添加鉻可以減緩生銹，但是這將使它更脆。根據(jù)這個定義，陶瓷材料包括玻璃。（13）玻璃是無機非金屬材料，但是它沒有晶體結(jié)構(gòu)。Properties of Ceramics and Gasses陶瓷和玻璃的特性（14）高熔點，低密度，高強度，高剛度，高硬度，高耐磨性和抗腐蝕性是陶瓷和玻璃的常用特性。一些陶瓷有特別的性質(zhì)：有些是磁性材料；有些是壓電材料；而有些特殊陶瓷在低溫下是超導體。（15）陶瓷不是典型的從融化狀態(tài)形成的。因此用于玻璃產(chǎn)品生產(chǎn)的簡單有效的方法，象鑄造和吹塑，這些要設計融融狀態(tài)的方法都不能用于晶體陶瓷產(chǎn)品的生產(chǎn)。燒結(jié)時，陶瓷粉末被加工成有緊密形體，并且接著把溫度升到熔點一下。（16）光導纖維有三層：核心有高純玻璃制成，該玻璃是高折射指數(shù)光傳輸材料；中間層是低折射指數(shù)玻璃，是保護核心玻璃表面不被擦傷或表面完整性被破壞的所謂覆層；最后外層是塑料（聚合體）護套，可以保護光導纖維不受損。因為核心玻璃的折射率高于覆層，只要光在核心玻璃和覆層分界面的角度大于臨界角，會一直在核心玻璃中傳播。【復合材料】（17）復合材料由兩種或多種材料組成。纖維增大了材料基質(zhì)的模量，沿纖維長度方向的較強的共價鍵在這個方向上產(chǎn)生了較高的模量，因為要打斷或拉伸纖維，共價鍵必須被破壞或移動。他被用于一些先進的因此也很昂貴的體育器材如賽車有熱固性的聚合物基質(zhì)中的碳纖構(gòu)成。（21）纖維沿他的軸線有較高的模量，但沿軸線垂直方向模量較低，為了避免各個方向模量不同，纖維復合材料制造者經(jīng)常旋轉(zhuǎn)纖維層以避免模量定向變化。（23）粒子被用來增加基質(zhì)的模量，減少基質(zhì)滲固性和延展性粒子增強復合材料的一個例子汽車輪胎，在他有碳黑粒子在聚異丁烯，彈性聚合物基質(zhì)中。這種重復結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了三大鏈狀分子，聚合物非常有用，因為他們質(zhì)輕，抗腐蝕，在低溫下易加工而且通常比較便宜。聚合物的機械性能包括低強度，高韌性，通過使用增強復合材料結(jié)構(gòu)，他們的強度被改善。熱傳遞：聚合物軟化點和融化點決定他的使用場合，這些溫度通常決定聚合物使用的上限溫度，例如許多重要工業(yè)聚合物有玻璃轉(zhuǎn)化溫度接近水的沸點（100 攝氏度，212 華氏溫度）。晶狀結(jié)構(gòu)：聚合物可能是晶體或非晶體，但是他們通常是晶體和非晶體的混合結(jié)構(gòu)（半結(jié)晶）。Unit 2 金屬熱處理（1）金屬熱處理包含在廣義的冶金學研究領(lǐng)域里。熱處理是對固態(tài)金屬進行加熱和冷卻處理來改變金屬物理性能的一種工藝。正確的熱處理可以去掉內(nèi)應力，減小晶粒大小，韌性增加或者在較好的材料表面給形成一個高強度的表面。（2）合金鋼的性質(zhì)取決于含有的除碳以外的其它的一種或幾種元素，如：鎳，鉻，錳，鉬，鎢，硅，釩和銅。（3）下面主要介紹普通商業(yè)用鋼像總所周知的普通碳素鋼的熱處理。一張簡化的鐵碳相圖（4）我們經(jīng)常用一張簡單的相圖來研究鋼這種材料，對工程人員來說，鐵碳相圖中的近鐵素體區(qū)和含碳量大于2%的部分并不重要，所以這兩部分被刪掉。（5）這張圖表明，一個重要的轉(zhuǎn)變是隨著溫度的降低，單相的奧氏體分解成兩相的鐵素體和碳化物。（6）首先研究這個過程，在圖21 中，%沿著線xx’降低溫度，考慮鋼的共析化合物。當溫度下降到7270C(13410F)時，數(shù)個反應同時發(fā)生。析出的碳形成碳較富裕的滲碳體，也就是形成合成物Fe3C。這種結(jié)構(gòu)由兩種截然不同的狀態(tài)組成，但它本身有一系列特性，且因與低倍放大時的珠母層有類同之處而被稱為珠光體?，F(xiàn)在考慮在圖2