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目录1

绪论1

第一章　材料的原子结合方式及性能5

第一节 固态物质的原子结合键5

一、晶体与非晶体5

二、原子间的结合能6

三、原子结合键的类型6

第二节　工程材料的分类9

一、金属材料9

二、高分子材料10

三、陶瓷材料11

四、复合材料11

第三节　材料的性能11

一、力学性能11

二、物理化学性能22

三、工艺性能25

思考与练习26

第二章　材料的晶体结构27

第一节 晶体结构基本知识27

一、晶格与晶胞27

二、晶格常数与晶系28

三、纯金属的晶体结构29

第二节 立方晶系中的晶向与晶面34

一、晶向指数的标定34

二、晶面指数的标定34

三、晶向及晶面的原子密度35

第三节 实际金属晶体结构的特点37

一、多晶体结构37

二、晶体中的缺陷38

思考与练习41

二、凝固状态的影响因素42

一、凝固与结晶42

第一节 概论42

第三章　材料的凝固与相图42

第二节　纯金属的结晶43

一、结晶时的过冷现象43

二、结晶的条件44

三、结晶的过程45

四、结晶后的晶粒大小46

第三节　合金的结晶50

一、合金的相结构及性能50

二、合金相图的建立54

三、二元合金相图与结晶分析55

四、合金性能在相图上的反映63

思考与练习65

第四章　铁碳合金66

第一节　铁碳合金系相图66

一、铁碳合金系组元的特性66

二、铁碳双重相图67

三、Fe-Fe3C相图的特征68

第二节　铁碳合金平衡结晶过程分析72

一、铁碳合金的分类72

二、 钢和白口铸铁的平衡结晶过程73

第三节　碳对铁碳合金的影响81

一、碳对室温平衡组织的影响81

二、碳对力学性能的影响82

一、钢铁材料的生产过程83

第四节　碳钢83

二、钢锭的组织及缺陷84

三、碳钢的分类、牌号及应用85

第五节　铸铁90

一、铸铁的石墨化过程及组织90

二、影响铸铁石墨化的因素91

三、铸铁的分类92

四、各类铸铁的特点及应用93

思考与练习99

第五章　钢铁热处理101

第一节　钢在加热时的组织转变102

一、奥氏体的形成过程及其影响因素103

二、奥氏体晶粒度及其影响因素104

第二节　钢在冷却时的组织转变105

一、过冷奥氏体的等温冷却转变图106

二、过冷奥氏体的连续冷却转变图113

三、TTT图与CCT图的比较114

第三节　钢的整体热处理114

一、退火115

二、正火116

三、淬火117

四、回火121

五、钢的淬透性与淬硬性125

第四节　钢的表面热处理127

一、表面淬火127

二、气相沉积130

二、渗碳131

第五节　钢的化学热处理131

一、概述131

三、氮化（渗氮）134

四、碳氮共渗135

五、常规表面热处理与化学热处理工艺的比较135

第六节　铸铁的热处理136

一、普通灰铸铁的热处理136

二、球墨铸铁的热处理137

第七节　热处理与机械零件设计制造的关系138

一、热处理对零件结构形状的要求138

二、热处理对切削加工工艺的要求139

三、热处理技术条件的标注140

思考与练习143

第六章　金属材料的塑性变形145

第一节　单晶体金属的塑性变形145

一、滑移变形的概念145

二、滑移与切应力147

三、滑移与位错的运动148

第二节　多晶体金属的塑性变形150

一、多晶体塑性变形的特点150

二、塑性变形对金属的影响151

第三节 变形后金属的加热变化154

一、回复154

二、再结晶154

三、晶粒长大155

第四节　金属的热塑性变形157

一、热加工与冷加工的区分157

二、热加工对金属组织与性能的影响157

三、材料塑性变形抗力的提高158

思考与练习160

第七章　合金钢161

第一节　合金钢基本知识161

一、合金钢的分类及编号161

二、合金元素在钢中的作用163

第二节　合金结构钢167

一、低合金高强度结构钢167

二、渗碳钢169

三、调质钢171

四、微合金非调质钢174

五、弹簧钢176

六、滚动轴承钢178

七、易切削钢181

八、低淬透性钢182

第三节　合金工具钢183

一、刃具钢183

二、模具钢188

三、新型高性能模具钢简介192

四、量具钢192

第四节　特殊性能钢195

一、不锈钢195

二、耐热钢200

三、其它特殊钢202

思考与练习204

第八章　非铁金属材料206

第一节　铝及铝合金206

一、纯铝206

二、铝合金207

第二节　铜及铜合金217

一、纯铜217

二、铜合金218

第三节　钛及钛合金223

一、纯钛223

二、钛合金225

第四节　铸造轴承合金228

一、轴与轴瓦的配合228

二、轴承合金的性能与组织228

三、铸造轴承合金简介229

思考与练习231

第九章　高分子材料232

第一节 高分子材料基本知识232

一、主要术语及概念232

二、高分子化合物的合成方法234

三、高分子化合物的分类及名称237

第二节　高分子材料的结构237

一、大分子链的化学组成238

二、大分子链的键接方式238

三、大分子链的形态238

四、大分子链的构象239

五、大分子的聚集态结构240

第三节 高分子材料的物理状态及性能242

一、高聚物的三态242

二、不同高聚物的三态变化243

三、高聚物的基本性能244

一、塑料247

第四节 工程高分子材料247

二、合成橡胶252

三、合成纤维254

思考与练习255

第十章　陶瓷材料256

第一节 陶瓷材料基本知识256

一、陶瓷材料的含义256

二、陶瓷材料的结合键256

三、陶瓷材料的制取257

第二节 陶瓷材料的组织与结构257

一、晶体相257

二、玻璃相261

三、气相261

第三节 陶瓷材料的性能及应用261

一、力学性能262

二、物理性能263

一、氧化铝陶瓷264

三、化学性能264

第四节 工程陶瓷简介264

二、氮化硅陶瓷265

思考与练习266

第十一章　复合材料267

第一节　复合材料基本知识267

一、复合材料的含义267

二、复合材料的分类268

三、复合材料中的增强材料268

第二节 复合材料的特性及增强原理270

一、性能特点270

二、增强原理272

三、复合材料的界面结合272

第三节 复合材料应用简介273

一、工程复合材料273

二、应用概况275

思考与练习276

第十二章　机械设计与选材277

第一节 机械设计与选材的关系277

一、机械产品的设计过程277

二、设计与制造工艺路线278

第二节　机械产品的失效问题278

一、机械产品失效的原因278

二、机械构件失效的形式279

一、选材的思路280

第三节　选材的思路与程序280

二、选材的程序281

第四节　选材的典型实例分析282

一、工程材料的使用概况282

二、轴类零件的用材选择283

三、齿轮类零件的用材选择285

四、发动机主要构件的用材选择286

五、壳体类零件的用材选择287

七、建筑工程的用材选择288

六、汽车及动力装置的用材选择288

思考与练习292

第十三章　材料表面改性技术294

第一节　涂敷及堆焊技术294

一、热喷涂技术294

二、热喷焊技术300

三、堆焊技术301

第二节　镀覆与沉积技术304

一、普通电镀304

二、化学镀305

三、复合镀及电刷镀307

四、金属表面防护法简介310

五、气相沉积311

第三节　高能束强化技术314

一、激光表面强化314

二、电子束表面强化317

三、离子束表面强化318

思考与练习319

第十四章　材料的显微组织鉴别321

第一节　金相显微镜简介321

一、金相显微镜的成像原理322

二、金相显微镜的结构322

第二节　显微组织分析试样的制备323

一、显微分析试样的要求323

二、显微分析试样的制备324

第三节 铁碳合金平衡组织鉴别实验324

一、实验目的324

二、实验说明324

三、实验内容325

四、实验条件325

五、实验报告326

第四节　碳钢热处理后的基本组织鉴别实验326

一、实验目的326

二、实验说明327

三、实验内容328

四、实验条件329

五、实验报告329

第五节　钢中的显微组织缺陷鉴别实验329

一、实验目的329

二、实验说明329

三、实验内容332

四、实验条件332

五、实验报告333

附录334

附录A　黑色金属的硬度及强度换算值334

附录B　铁碳合金组织与热处理改性关联表336

附录C　钢的热处理改性原理助记十句诀339

附录D　常用高分子材料英文缩写代号340

附录E　常用米制单位与SI单位的换算关系341

参考文献342