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绪论1

0.1 工程材料的地位2

0.1.1 工程材料的社会地位2

0.1.2 工程材料在机械工业中的地位3

0.2 工程材料的分类及应用3

0.2.1 按材料的化学成分分类3

0.2.2 按材料使用性能分类3

0.3 课程的主要内容4

0.3.1 材料的基本理论4

0.3.2 金属材料的改性技术4

0.3.3 各种机械工程材料的性能及应用4

0.3.4 机械工程材料的选用4

0.4 课程的任务4

0.5 课程的目的和要求5

思考题5

第1章 材料的性能6

1.1 材料的力学性能7

1.1.1 强度7

1.1.2 塑性8

1.1.3 硬度9

1.1.4 韧性12

1.1.5 疲劳强度12

1.2 材料常用物理化学性能13

1.2.1 材料的物理性能13

1.2.2 材料的化学性能14

1.3 材料的工艺性能14

1.3.1 铸造性能14

1.3.2 锻造性能14

1.3.3 焊接性14

1.3.4 热处理性能15

1.3.5 切削加工性能15

思考题15

第2章 金属材料的结构与组织16

2.1 纯金属的结构与组织17

2.1.1 理想金属晶体结构17

2.1.2 实际金属晶体结构19

2.1.3 纯金属的组织20

2.2 合金的结构与组织22

2.2.1 合金的结构23

2.2.2 合金的组织24

2.3 铁碳合金的结构与组织28

2.3.1 铁碳合金的结构29

2.3.2 铁碳合金的组织30

2.3.3 铁碳相图的应用36

思考题38

第3章 金属的塑性变形改性39

3.1 塑性变形的形式及过程40

3.1.1 塑性变形的形式40

3.1.2 塑性变形的过程40

3.2 冷塑性变形后金属的组织性能42

3.2.1 冷塑性变形后金属的组织结构42

3.2.2 冷塑性变形后金属的性能43

3.3 冷塑性变形金属加热时的组织性能44

3.3.1 回复的组织性能44

3.3.2 再结晶的组织性能44

3.3.3 晶粒长大的组织性能44

3.4 热塑性变形后金属的组织性能45

3.4.1 热塑性变形后金属的组织45

3.4.2 热塑性变形后金属的性能45

思考题45

第4章 钢的热处理改性46

4.1 热处理的作用及分类47

4.1.1 热处理的作用47

4.1.2 热处理的分类47

4.2 钢在加热时的组织转变47

4.2.1 加热温度47

4.2.2 转变过程48

4.2.3 加热转变组织及其控制措施49

4.3 钢在冷却时的组织转变50

4.3.1 转变产物及性能50

4.3.2 等温冷却转变53

4.3.3 连续冷却转变53

4.4 钢的退火与正火54

4.4.1 退火与正火的作用54

4.4.2 退火工艺54

4.4.3 正火工艺55

4.5 钢的淬火与回火55

4.5.1 淬火的作用55

4.5.2 淬火工艺55

4.5.3 回火的作用58

4.5.4 回火工艺58

4.6 钢的表面热处理59

4.6.1 表面淬火59

4.6.2 渗碳61

4.6.3 渗氮62

4.7 钢的热处理新工艺63

4.7.1 真空热处理63

4.7.2 形变热处理63

4.7.3 高能束表面淬火64

4.7.4 智能化热处理65

4.8 热处理工序的位置及零件的加工工艺路线66

4.8.1 热处理工序的位置66

4.8.2 各种碳钢零件的加工工艺路线66

4.9 钢热处理缺陷的防止及热处理零件的结构工艺性66

4.9.1 热处理缺陷的防止66

4.9.2 热处理零件的结构工艺性67

思考题68

第5章 金属的表面改性70

5.1 电镀及化学镀71

5.1.1 电镀71

5.1.2 化学镀74

5.2 热喷涂75

5.2.1 火焰喷涂77

5.2.2 电弧线材喷涂77

5.2.3 等离子喷涂78

5.3 气相沉积79

5.3.1 物理气相沉积79

5.3.2 化学气相沉积80

5.4 激光表面改性80

5.4.1 激光表面熔覆81

5.4.2 激光表面合金化81

思考题82

第6章 碳钢83

6.1 碳钢基础知识84

6.1.1 碳钢的成分特点84

6.1.2 碳钢的组织及性能84

6.1.3 碳钢的分类85

6.1.4 碳钢的热处理85

6.1.5 碳钢的牌号86

6.2 常用碳钢的牌号、成分、组织、性能及应用86

6.2.1 普通碳素结构钢86

6.2.2 优质碳素结构钢87

6.2.3 碳素工具钢89

6.2.4 铸造碳钢89

思考题90

第7章 合金钢91

7.1 合金钢基础知识92

7.1.1 合金钢的成分92

7.1.2 合金钢的组织性能及应用94

7.1.3 合金钢的热处理95

7.1.4 合金钢的分类95

7.1.5 合金钢的牌号95

7.2 常用合金结构钢的牌号、成分、组织、性能及应用96

7.2.1 低合金高强度钢96

7.2.2 合金渗碳钢98

7.2.3 合金调质钢100

7.2.4 合金弹簧钢100

7.2.5 滚动轴承钢102

7.2.6 易切钢103

7.3 常用合金工具钢的牌号、成分、组织、性能及应用103

7.3.1 合金刃具钢103

7.3.2 合金模具钢106

7.3.3 合金量具钢108

7.4 特殊性能钢的牌号、成分、组织、性能及应用109

7.4.1 不锈钢109

7.4.2 耐热钢110

7.4.3 耐磨钢113

思考题113

第8章 铸铁114

8.1 铸铁的成分115

8.2 铸铁的组织115

8.2.1 铁碳双重相图115

8.2.2 铸铁的组织116

8.3 铸铁的分类及牌号117

8.3.1 铸铁的分类117

8.3.2 铸铁的牌号117

8.4 铸铁的性能及应用117

8.4.1 铸铁的性能117

8.4.2 铸铁的应用118

8.5 常用铸铁的成分、组织、热处理、性能及应用118

8.5.1 灰铸铁118

8.5.2 蠕墨铸铁120

8.5.3 可锻铸铁121

8.5.4 球墨铸铁122

8.5.5 合金铸铁124

思考题126

第9章 有色金属127

9.1 铝及其合金128

9.1.1 纯铝128

9.1.2 铝合金的成分、组织特点、分类及牌号128

9.1.3 铝合金的热处理129

9.1.4 常用铝合金的牌号、成分、性能及应用130

9.2 铜及其合金134

9.2.1 纯铜134

9.2.2 铜合金的成分、组织特点、分类及牌号134

9.2.3 铜合金的热处理135

9.2.4 常用铜合金的牌号、成分、性能及应用136

9.3 钛及其合金138

9.3.1 纯钛138

9.3.2 钛合金的成分、组织特点、分类及牌号138

9.3.3 钛合金的热处理139

9.3.4 常用钛合金的牌号、成分、性能及应用139

9.4 镁及其合金140

9.4.1 纯镁140

9.4.2 镁合金的成分、组织、性能特点、分类及牌号140

9.4.3 镁合金的热处理141

9.4.4 常用镁合金的牌号、成分、性能及应用141

9.5 轴承合金143

9.5.1 轴承合金的性能要求143

9.5.2 轴承合金的组织特点144

9.5.3 常用轴承合金的牌号、成分、性能及应用144

思考题145

第10章 新型金属材料146

10.1 粉末烧结合金147

10.1.1 粉末烧结合金的成分特点147

10.1.2 粉末烧结合金的制备方法147

10.1.3 粉末烧结合金的组织及性能特点149

10.1.4 粉末烧结合金的应用150

10.2 非晶态合金152

10.2.1 非晶态合金的成分及结构特点152

10.2.2 非晶态合金的制备方法152

10.2.3 非晶态合金的性能及应用154

10.3 高温合金154

10.3.1 高温合金的成分、组织、性能特点155

10.3.2 高温合金的分类及牌号155

10.3.3 常用高温合金的性能及应用156

10.4 耐热单晶合金157

10.4.1 耐热单晶合金的成分结构及性能特点157

10.4.2 耐热单晶合金的制造方法157

10.4.3 耐热单晶合金的性能及应用158

10.5 超塑性合金158

10.5.1 超塑性合金的成分、组织及性能特点158

10.5.2 超塑性产生的类型158

10.5.3 超塑性在金属加工技术中的应用159

10.6 形状记忆合金160

10.6.1 形状记忆合金的成分特点160

10.6.2 形状记忆合金的记忆原理160

10.6.3 形状记忆合金的处理方法161

10.6.4 形状记忆合金的应用161

思考题162

第11章 非金属材料163

11.1 塑料164

11.1.1 塑料的基本知识164

11.1.2 常用工程塑料的性能及应用167

11.2 橡胶171

11.2.1 橡胶的基本知识171

11.2.2 常用合成橡胶材料的性能及应用172

11.3 陶瓷172

11.3.1 陶瓷基本知识172

11.3.2 常用工程陶瓷的性能及应用175

11.4 复合材料178

11.4.1 复合材料基本知识178

11.4.2 常用复合材料的代号、成分、性能及应用183

思考题185

第12章 机械零件的选材及热处理186

12.1 机械零件的失效分析及选材187

12.1.1 机械零件的失效分析187

12.1.2 机械零件选材的原则及方法189

12.2 典型机械零件的选材及热处理191

12.2.1 轴类零件191

12.2.2 齿轮类零件194

12.2.3 箱体壳体类零件197

12.2.4 弹簧类零件199

12.3 刀具的选材及热处理201

12.3.1 刀具的失效分析及性能要求201

12.3.2 低速刀具的选材及热处理201

12.3.3 高速刀具的选材及热处理201

12.3.4 刀具的选材及热处理实例202

思考题203

第13章 特定行业机械零件的选材及热处理204

13.1 汽车零件的选材及热处理205

13.1.1 发动机零件205

13.1.2 底盘零件207

13.1.3 车身零件208

13.2 模具零件的选材及热处理208

13.2.1 冷作模具208

13.2.2 热作模具210

13.2.3 塑料模具211

13.3 热能动力设备零件的选材及热处理212

13.3.1 锅炉零件212

13.3.2 汽轮机零件213

13.4 石油化工设备零件的选材及热处理214

13.4.1 压力容器214

13.4.2 塔器、热交换器及管道配件215

13.5 航空航天器零件的选材及热处理216

13.5.1 机翼机架零件216

13.5.2 发动机零件216

13.6 工程矿山机械零件的选材及热处理217

13.6.1 工程机械零件217

13.6.2 矿山机械零件218

思考题218

附录219

参考文献223