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绪论1

一、 材料与材料科学的发展1

二、 机械工程材料在机械工业中的地位与作用1

三、 面向21世纪，新材料的发展趋势2

四、 《机械工程材料教程》目的、性质与学习要求3

第一章 机械工程材料的结构5

请带着下列问题学习本章内容5

第一节 固态物质中原子的排列方式5

一、 固态物质结合键的特性5

二、 原子的排列方式5

一、 有关晶体结构的基本概念7

第二节 固体材料的晶体结构特点7

二、 纯金属的晶体结构8

三、 共价晶体与离子化合物的晶体结构11

第三节 实际晶体的特点11

一、 点缺陷12

二、 线缺陷（位错）12

三、 面缺陷14

第四节 一般工程材料的结构特点15

一、 材料（包括合金）相结构15

二、 聚合物的结构18

三、 陶瓷材料的结构20

四、 同素异构（晶）转变（亦称多晶型转变）22

习题与思考题（＊）24

进一步阅读的参考文献25

第二章 凝固、结晶与相图26

请带着下列是问题学习本章内容26

第一节 材料的凝固过程26

一、 凝固与结晶的条件26

二、 纯质材料的结晶27

三、 陶瓷、聚合物材料的凝固过程29

第二节 二元相图的基本类型30

一、 相图的建立30

二、 匀晶相图31

三、 共晶相图33

四、 包晶相图的特征36

五、 具有稳定化合物的相图37

六、 具有共析反应的相图37

七、 二元合金相图与性能之间的关系37

第三节 典型二元相图的应用——铁碳合金相图分析39

一、 铁碳合金相图中的组元与基本相39

二、 铁碳合金图分析41

三、 铁碳合金的平衡结晶过程分析与相应组织43

四、 碳含量对铁合金平衡组织与性能的影响46

五、 铁碳合金相图的局限性48

第四节 凝固与结晶理论的应用49

一、 铸态晶粒度的控制49

二、 单晶体的制备50

三、 定向凝固技术51

一、 材料的非晶态的特性52

第五节 材料的非晶态52

二、 非晶态材料的制备与应用53

习题与思考题（＊）54

进一步阅读的参考文献56

第三章 材料的力学行为、塑性变形与结晶57

请带着下列问题学习本章内容57

第一节 材料的力学行为与金属的塑性变形57

一、 材料的常用力学性能指标57

二、 金属的塑性变形63

一、 冷变形加工（冷塑性变形）对金属组织、结构的影响68

第二节 冷变形加工对金属组织与性能的影响68

二、 冷变形加工（冷塑性变形）对金属性能的影响——加工硬化69

三、 产生残余内应力70

第三节 冷变形加工的金属在加热组织与性能的变化71

一、 回复71

二、 再结晶71

三、 晶粒长大73

第四节 金属的热变形加工73

一、 冷、热变形加工的区别73

二、 热变形加工对金属组织和性能影响74

第五节 超塑性成形简介75

一、 超塑性的概念75

三、 生产中应制定正确的热变形加工工艺75

二、 超塑性的分类及工艺特点76

三、 超塑性的应用76

习题与思考题（＊）76

进一步阅读的参考文献78

第四章 机械工程材料的强韧化79

请带着下列问题学习本章内容79

第一节 材料的强化与强韧化79

一、 材料强度与强化的概念79

二、 工程材料的常见强化方式80

三、 金属材料的强韧化83

四、 聚合物材料的强韧化83

五、 陶瓷材料的强韧化85

第二节 钢铁材料热处理原理86

一、 钢在加热时的转变86

二、 奥氏体在冷却时的转变89

三、 淬火钢在回火时的转变101

第三节 钢铁材料的热处理工艺103

一、 退火与正火104

二、 淬火与回火105

三、 钢的淬透性108

第四节 表面强化技术111

一、 表面工程与表面强化概述111

二、 表面淬火112

三、 化学热处理114

四、 热愤涂技术118

五、 高能束（激光束、离子束及电子束）技术119

六、 气相沉积技术123

第五节 特种热处理新技术126

一、 真空热处理126

二、 可控气氛热处理127

三、 形变热处理技术129

第六节 钢的合金化原理与冶金质量131

一、 合金元素对钢平衡组织与力学性能的影响131

二、 合金元素对钢热处理与力学性能的影响133

三、 努力提高钢材的冶金质量135

习题与思考题（＊）137

进一步阅读的参考文献140

第五章 常用的金属材料142

请带着下列问题学习本章内容142

第一节 工业用钢的分类与编号142

一、 分类方法142

二、 编号原则144

第二节 工程结构用钢145

一、工作条件与性能要求145

二、 化学成分、强化途径、热处理特点与相应组织145

三、 碳素结构钢（碳素构件用钢，简称普碳钢）145

四、 低合金结构钢（低合金钢，低合金高强度钢，或普低钢）147

五、 进一步提高低合金结构钢性能的途径147

一、综述149

第三节 机构结构用钢（机器制造用钢）149

二、 调质钢150

三、 表面硬化钢152

四、 超高强度钢157

五、 弹簧钢157

六、 流动轴承钢158

七、 易切削钢162

第四节 工具钢163

一、 工具钢的特点（与结构钢对比）163

二、 刃具钢164

三、 模具钢170

四、 量具钢172

一、 不锈钢173

第五节 特殊性能钢173

二、 耐热钢和高温合金178

三、 耐磨钢182

四、 金属间化合物结构材料183

第六节 铸铁与有色金属合金185

一、 铸铁的特征185

二、 常用铸铁的特点189

三、 特殊性能的铸铁194

四、 铝及铝合金的特征196

五、 铜及铜合金201

六、 滑动轴承合金203

习题与思考题（＊）205

进一步阅读的参考文献207

第六章 聚合物、陶瓷与复合材料208

请带着下列问题学习本章内容208

第一节 聚合物材料208

一、 聚合物的特征208

二、 工程塑料211

三、 橡胶材料215

四、 胶粘剂与纤维材料217

五、 功能聚合物材料简介221

第二节 工程陶瓷材料222

一、 陶瓷材料的使用性能222

三、 常用工程结构陶瓷材料223

二、 陶瓷材料的分类223

四、 金属陶瓷材料224

五、 晶体材料与超硬材料226

六、 功能陶瓷材料简介227

第三节 复合材料228

一、复合材料的性能228

二、 复合材料的分类229

三、 聚合物基复合材料230

四、 陶瓷基复合材料231

五、 金属基复合材料231

六、 碳-碳复合材料232

一、 神秘的形状记忆材料234

第四节 新型工程材料简介234

七、 塑料-金属多层复合材料234

二、 未来的能源库——贮氢材料237

三、 电力电子技术的基石——磁性材料238

四、 改善环境的减振材料240

五、 造福未来的超导材料242

六、 21世纪的新材料——纳米材料244

七、 被誉为“未来材料”的生物材料248

八、 极具发展前途的梯度功能材料250

习题与思考题（＊）252

进一步阅读的参考文献253

第一节 工程材料选用的基本原则255

一、 充分考虑材料的使用性能原则255

请带着下列问题学习本章内容255

第七章 机械工程材料的合理选用255

二、 必须兼顾材料的工艺性能原则259

三、 还应十分注重材料的经济性原则261

第二节 典型机械零件的选材分析262

一、 齿轮类机械零件的选材分析263

二、 轴类机械零件的选材分析266

三、 汽轮机叶片的选材分析269

习题与思考题（＊）270

进一步阅读的参考文献271

索引272

参考文献287