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在線客服 冶金學(xué)是一門(mén)研究如何經(jīng)濟(jì)地從礦石或其他原料中提取金屬或金屬化合物，并用一定的加工方法制成具有一定性能的金屬材料的科學(xué)。它包含化學(xué)冶金（又稱(chēng)提取冶金）、物理冶金和機(jī)械冶金（又稱(chēng)力學(xué)冶金）三個(gè)分支學(xué)科。
其中，物理冶金是以研究金屬組織結(jié)構(gòu)性能為主，今天小冶就想通過(guò)7個(gè)問(wèn)題和你聊聊物理冶金的那些事兒~
讓我們進(jìn)入正題吧~
什么是物理冶金？
物理冶金學(xué)是現(xiàn)代材料科學(xué)賴(lài)以蓬勃發(fā)展的根源。
——R. W. Cahn, Physical Metallurgy
物理冶金學(xué)是廣義冶金學(xué)的重要分支學(xué)科，研究的主要內(nèi)容是化學(xué)冶金的產(chǎn)品經(jīng)再加工和熱處理產(chǎn)生的金屬及合金的組織、結(jié)構(gòu)的變化，以及由此而造成的金屬材料機(jī)械性能、物理性能、化學(xué)性能、工藝性能的變化。
“物理冶金學(xué)”和“金屬學(xué)”有什么不一樣呢？繼續(xù)往下看吧。
鋼鐵生產(chǎn)中的物理冶金學(xué)問(wèn)題怎么理解？
由于鋼鐵產(chǎn)量在金屬中占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，鋼鐵工業(yè)的發(fā)展促成了金相學(xué)的興起，并且最終發(fā)展成物理冶金學(xué)。
鋼鐵生產(chǎn)中的物理冶金學(xué)問(wèn)題就是工藝、組織和性能的關(guān)系問(wèn)題，對(duì)組織的深入研究揭示了各種表象背后的機(jī)理，并推動(dòng)著工藝技術(shù)的進(jìn)步和先進(jìn)材料的發(fā)展，不妨想想具有里程碑意義的TMCP技術(shù)。
2017年8月24日，《科學(xué)》雜志發(fā)表了中國(guó)京港臺(tái)三地科學(xué)家的合作科研成果，他們發(fā)明的一種超級(jí)鋼實(shí)現(xiàn)了鋼鐵材料在屈服強(qiáng)度超過(guò)2000MPa時(shí)延展性的“巨大提升”。具有超高強(qiáng)度的金屬材料通常應(yīng)用于汽車(chē)、航空及國(guó)防工業(yè)，但材料的強(qiáng)度與延展性通常是“魚(yú)與熊掌不可兼得”。這項(xiàng)工作不僅是解決了一個(gè)世界級(jí)難題，更重要的意義在于突破理論的局限、突破思維的局限，就可以實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，預(yù)示著物理冶金學(xué)將有更為廣闊的發(fā)展前景。
組織的作用為什么這么關(guān)鍵？
工藝和性能之間的關(guān)系只是表象，組織是兩者之間的橋梁，研究組織不但“知其然”，而且“知其所以然”。舉個(gè)例子吧！20世紀(jì)80~90年代還被普遍描述為“低溫大壓下”的提高鋼材性能的措施，其實(shí)就是“未再結(jié)晶控制軋制”。
看下圖
▲鋼在熱軋過(guò)程中奧氏體的再結(jié)晶過(guò)程
鋼鐵生產(chǎn)中是工藝決定組織，組織決定性能。而產(chǎn)品研發(fā)的思路是由性能確定組織，再由組織確定工藝。就這樣反反復(fù)復(fù)，先進(jìn)鋼鐵材料不斷產(chǎn)生，而工藝技術(shù)不斷進(jìn)步，對(duì)組織的深入研究起了關(guān)鍵作用！
《鋼的物理冶金》緊緊抓住工藝、組織、性能三者的關(guān)系，主要包括對(duì)于物理冶金學(xué)的思考、物理冶金學(xué)的研究方法和先進(jìn)鋼鐵材料的研發(fā)實(shí)踐三部分內(nèi)容。思考、方法和實(shí)踐，相互交叉，貫穿始終。
鋼的物理冶金還有哪些值得我們思考？
一想到相變、析出，就感覺(jué)很高大上唉！
其實(shí)物理冶金學(xué)經(jīng)過(guò)100年的發(fā)展，理論已較為成熟。但是傳統(tǒng)的教科書(shū)或者經(jīng)典的著作著重理論闡述，針對(duì)性不強(qiáng)。先進(jìn)鋼鐵材料的研發(fā)更加注重理論的應(yīng)用。針對(duì)鋼鐵產(chǎn)品的特殊要求，從物理冶金角度來(lái)思考，把實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、科研成果和經(jīng)典理論相結(jié)合。思考——也是高大上的感覺(jué)呀~
思考過(guò)后做什么？
實(shí)踐！舉例來(lái)說(shuō)，超低碳貝氏體鋼（ULCB）是近二十多年來(lái)國(guó)際上發(fā)展起來(lái)的一大類(lèi)高強(qiáng)度、高韌性、多用途新型鋼種，廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、輸油管線、儲(chǔ)油容器、船舶、橋梁、建筑等行業(yè)。依照鋼的物理冶金理論，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室熔煉、熱模擬和軋制，探索以Cr代Mo生產(chǎn)的低碳貝氏體鋼的可行性，為工業(yè)生產(chǎn)低成本、高性能的低碳貝氏體鋼提供依據(jù)。
再舉例來(lái)說(shuō)，焊接質(zhì)量是決定油氣輸送管線使用性能的關(guān)鍵因素。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工藝、技術(shù)和產(chǎn)品，利用光學(xué)顯微鏡和透射電鏡分區(qū)域研究X80管線鋼焊接HAZ的組織特征，采用焊接熱模擬技術(shù)研究焊接熱輸入（峰值溫度和焊后冷卻速度）對(duì)焊接HAZ組織和性能的影響，提出改善焊接HAZ性能的途徑，對(duì)提高焊接接頭的強(qiáng)韌性具有重要意義。
此外，軸承鋼的相變和網(wǎng)狀碳化物控制研究、薄板坯連鑄連軋低碳鋼的組織演變都是具體的實(shí)例。尤其是鈦微合金鋼的TMCP工藝研究和關(guān)于納米TiC等溫析出的研究豐富了物理冶金學(xué)理論，具有較重要的科學(xué)意義；而在熱軋帶鋼和中厚板中的應(yīng)用，將會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
研究鋼的物理冶金用什么方法？
前面提到了，主要是微觀分析方法和熱模擬研究方法。在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)是不現(xiàn)實(shí)的。因此，采用熱模擬的方法模擬生產(chǎn)工藝、制備試樣，通過(guò)熱模擬評(píng)定和預(yù)測(cè)材料在加工過(guò)程中的質(zhì)量問(wèn)題，優(yōu)化冶煉、連鑄、軋制及熱處理工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量、穩(wěn)定產(chǎn)品性能。而微觀分析方法可能是研究或表征組織最重要的手段。
選擇正確的方法，成功就在前方。
這里說(shuō)的為什么和我之前學(xué)的有點(diǎn)不一樣？
學(xué)習(xí)金屬學(xué)課程時(shí)，上來(lái)就是晶體學(xué)和空間點(diǎn)陣，最后也不知道干什么。其實(shí)，晶體學(xué)是物理冶金學(xué)（或說(shuō)是金屬學(xué)）和微觀分析的基礎(chǔ)。舉兩個(gè)例子：位錯(cuò)是一種晶體缺陷，加工硬化（產(chǎn)生位錯(cuò)）是回復(fù)和再結(jié)晶的前提，而所有的強(qiáng)化方式都是位錯(cuò)和晶體缺陷作用的結(jié)果；通過(guò)電子衍射譜進(jìn)行物相分析，就是由于不同的晶體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生布拉格衍射的結(jié)果。
此外，多了解一些冶金史的知識(shí)也很重要。如果把中國(guó)古代的“炒鋼”看作“降碳”、灌鋼看作“滲碳”，這樣就容易理解了。
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容大擁有一批在業(yè)內(nèi)取得顯著成就的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，對(duì)行業(yè)內(nèi)的檢測(cè)需求理解較深，并且有豐富的檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，本著精益求精的原則，針對(duì)不同樣品成立不同領(lǐng)域的技術(shù)小組進(jìn)行分析、實(shí)驗(yàn)，由相關(guān)專(zhuān)業(yè)經(jīng)驗(yàn)最豐富的高級(jí)工程師擔(dān)任負(fù)責(zé)人。保證每個(gè)報(bào)告的準(zhǔn)確性、嚴(yán)謹(jǐn)性。適用于鋼鐵企業(yè)、石化行業(yè)、科研院所、大專(zhuān)院校等部門(mén)的相關(guān)研究和測(cè)試。
容大檢測(cè)項(xiàng)目推薦
腐蝕試驗(yàn) 閥門(mén)檢測(cè) 金相分析 成分分析 拉伸檢測(cè) 無(wú)損探傷 失效分析 微觀分析 可靠性試驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)室建設(shè) 環(huán)保測(cè)試 紡織品檢測(cè) 阻燃測(cè)試