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第0章 绪论1

0.1 材料与材料科学1

0.2 工程材料的分类及应用2

0.3 机械工程材料课程的目的、性质和学习要求3

第1章 材料的性能4

1.1 材料的力学性能4

1.1.1 材料的应力-应变曲线4

1.1.2 强度与塑性5

1.1.3 硬度6

1.1.4 冲击韧性8

1.1.5 疲劳9

1.1.6 断裂韧性10

1.1.7 热疲劳11

1.2 材料的物理和化学性能11

1.2.1 材料的物理性能11

1.2.2 材料的化学性能12

1.3 材料的工艺性能12

1.3.1 铸造性12

1.3.2 可锻性12

1.3.3 可焊性12

1.3.4 切削加工性13

思考题13

第2章 材料的结构14

2.1 原子的结合方式14

2.1.1 离子键14

2.1.2 共价键14

2.1.3 金属键15

2.1.4 分子键15

2.2 晶体结构的基本概念16

2.2.1 晶体与非晶体16

2.2.2 晶格16

2.2.3 晶胞16

2.2.4 方晶系的晶面和晶向表示方法17

2.3 金属的结构18

2.3.1 金属的晶态结构18

2.3.2 金属的非晶态结构25

2.4 陶瓷的结构26

2.4.1 晶相26

2.4.2 玻璃相28

2.4.3 气相28

2.5 高分子材料的结构28

2.5.1 高分子化合物的组成29

2.5.2 大分子链的结构29

2.5.3 高分子的聚集态结构30

2.6 扩散30

2.6.1 扩散的宏观规律30

2.6.2 扩散机制32

2.6.3 影响扩散的因素32

思考题33

第3章 材料的凝固34

3.1 纯金属的结晶34

3.1.1 结晶的热力学条件34

3.1.2 纯金属的结晶过程35

3.1.3 同素异构转变36

3.2 合金的结晶37

3.2.1 二元相图的建立37

3.2.2 元相图的基本类型与分析38

3.3 铁碳合金相图47

3.3.1 铁碳合金的组元和相47

3.3.2 铁碳合金相图的分析48

3.3.3 典型铁碳合金的平衡结晶过程50

3.3.4 含碳量对铁碳合金组织和性能的影响57

3.4 凝固组织及其控制58

3.4.1 金属及合金结晶后的晶粒大小及其控制59

3.4.2 铸锭的组织及其控制60

思考题61

第4章 金属的塑性变形与再结晶62

4.1 金属的塑性变形62

4.1.1 单晶体金属的塑性变形62

4.1.2 多晶体金属的塑性变形65

4.2 合金的塑性变形与强化66

4.2.1 单相固溶体合金的塑性变形与固溶强化66

4.2.2 多相混合物合金的塑性变形与弥散强化66

4.3 塑性变形对金属组织和性能的影响67

4.3.1 塑性变形对金属组织的影响67

4.3.2 塑性变形对金属性能的影响68

4.3.3 残余内应力68

4.4 回复与再结晶68

4.4.1 冷变形金属在加热时的组织和性能变化68

4.4.2 再结晶温度70

4.4.3 再结晶退火后的晶粒度70

4.5 金属的热加工71

4.5.1 冷加工与热加工的区别71

4.5.2 热加工对金属组织和性能的影响71

思考题72

第5章 钢的热处理73

5.1 概述73

5.2 钢在加热时的转变74

5.2.1 奥氏体的形成过程74

5.2.2 奥氏体的晶粒大小及其影响因素75

5.3 钢在冷却时的转变75

5.3.1 过冷奥氏体的转变产物及转变过程75

5.3.2 过冷奥氏体转变图81

5.4 钢的退火与正火84

5.4.1 退火84

5.4.2 正火85

5.5 钢的淬火与回火85

5.5.1 淬火85

5.5.2 回火90

5.6 钢的表面热处理92

5.6.1 表面淬火92

5.6.2 化学热处理94

5.7 金属材料表面处理新技术97

5.7.1 热喷涂技术97

5.7.2 气相沉积技术98

5.7.3 三束表面改性技术99

思考题100

第6章 工业用钢102

6.1 钢的分类与编号102

6.1.1 钢的分类102

6.1.2 钢的编号103

6.2 钢中杂质与合金元素105

6.2.1 钢中常存杂质元素对性能的影响105

6.2.2 合金元素在钢中的主要作用106

6.3 结构钢109

6.3.1 碳素结构钢109

6.3.2 优质碳素结构钢109

6.3.3 低合金高强度结构钢110

6.3.4 渗碳钢112

6.3.5 调质钢114

6.3.6 弹簧钢116

6.3.7 滚动轴承钢116

6.3.8 耐磨钢119

6.4 工具钢119

6.4.1 刃具120

6.4.2 模具钢124

6.4.3 量具128

6.5 特殊性能钢128

6.5.1 不锈钢128

6.5.2 耐热钢和高温合金131

思考题135

第7章 铸铁137

7.1 概述137

7.1.1 铸铁的石墨化过程137

7.1.2 铸铁的特点及分类138

7.2 常用铸铁140

7.2.1 灰铸铁140

7.2.2 可锻铸铁141

7.2.3 球墨铸铁143

7.2.4 蠕墨铸铁145

思考题146

第8章 有色金属及其合金147

8.1 铝及铝合金147

8.1.1 铝及铝合金的性能特点147

8.1.2 铝合金的分类147

8.1.3 铝合金的热处148

8.1.4 铝合金的牌号、性能及用途148

8.2 铜及铜合金153

8.2.1 铜及铜合金的性能特点153

8.2.2 黄153

8.2.3 青铜155

8.2.4 白铜158

8.3 钛及钛合金158

8.3.1 钛158

8.3.2 钛合金159

8.4 轴承合金160

8.4.1 组织性能要求160

8.4.2 常用轴承合金161

思考题162

第9章 高分子材料164

9.1 概述164

9.1.1 高分子材料的分类和命名164

9.1.2 高分子材料的力学状态165

9.1.3 常用高分子材料的化学反应166

9.2 常用高分子工程材料166

9.2.1 工程塑料166

9.2.2 合成橡胶170

思考题171

第10章 陶瓷材料172

10.1 概述172

10.1.1 陶瓷材料的特点172

10.1.2 陶瓷材料的分类172

10.2 常用工业陶瓷173

10.2.1 普通陶瓷173

10.2.2 特种陶瓷173

思考题177

第11章 复合材料178

11.1 概述178

11.1.1 复合材料的分类和命名178

11.1.2 复合材料的特点179

11.2 粒子增强复合材料179

11.3 层状复合材料182

11.4 纤维增强复合材料182

11.4.1 纤维增强复合原则182

11.4.2 纤维的种类和性能182

11.4.3 纤维增强聚合物基复合材料184

11.4.4 纤维增强金属基复合材料185

11.4.5 纤维增强陶瓷基复合材料186

思考题186

第12章 新型材料187

12.1 形状记忆合金187

12.1.1 形状记忆效应187

12.1.2 形状记忆效应的机理187

12.1.3 形状记忆合金的应用188

12.2 非晶态合金189

12.2.1 非晶态合金的制备189

12.2.2 非晶态合金的特性190

12.2.3 非晶态合金的应用191

12.3 超塑性合金193

12.3.1 超塑性现象193

12.3.2 超塑性合金194

12.3.3 超塑性合金的应用195

12.4 纳米材料195

12.4.1 纳米材料的特性196

12.4.2 纳米材料的分类197

12.4.3 纳米材料的制备197

12.4.4 纳米新材料198

12.4.5 纳米复合材料198

12.4.6 纳米材料的应用199

思考题201

第13章 零部件的失效与选材202

13.1 零部件的失效202

13.1.1 失效概念202

13.1.2 失效形式202

13.1.3 失效原因204

13.1.4 失效分析205

13.2 零部件的选材206

13.2.1 选材的基本原则207

13.2.2 典型零部件选材及工艺分析209

13.2.3 典型设备及装置选材215

思考题221

附录223

附录1 常用钢种的临界温度223

附录2 金属热处理工艺分类及代号224

附录3 变形铝及铝合金状态代号226

附录4 新旧GB 700标准牌号对照226

附录5 国内外部分钢号对照227

附录6 化学元素周期表228

附录7 关键词汉英对照及索引229

参考文献234