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第1章 概论1

1.1 材料发展概况1

1.2 材料的力学性能2

1.2.1 材料的强度与塑性2

1.2.2 材料的硬度4

1.2.3 材料的冲击韧性5

1.2.4 材料的疲劳强度6

1.2.5 材料的断裂韧性7

1.3 工程材料的分类与性能特点8

1.3.1 固体材料中的结合键8

1.3.2 工程材料的分类和性能特点10

1.4 机械零件的失效与选材原则11

1.4.1 零件的失效11

1.4.2 零件的选材原则12

思考与练习13

第2章 金属的结构与结晶15

2.1 纯金属的晶体结构15

2.1.1 晶体的概念15

2.1.2 晶体中的晶面和晶向16

2.1.3 3种典型金属的晶体结构18

2.1.4 金属晶体的各向异性21

2.2 金属的实际结构与晶体缺陷22

2.2.1 多晶体结构22

2.2.2 晶体缺陷22

2.3 金属的结晶与铸锭25

2.3.1 纯金属的结晶过程25

2.3.2 影响形核与长大的因素28

2.3.3 晶粒大小及其控制29

2.3.4 铸锭的组织与缺陷30

2.4 金属中的扩散32

2.4.1 扩散的概念32

2.4.2 扩散机制32

2.4.3 扩散定律33

2.4.4 影响扩散的主要因素33

思考与练习34

第3章 金属塑性变形与再结晶36

3.1 金属的塑性变形36

3.1.1 单晶体金属的塑性变形36

3.1.2 多晶体金属的塑性变形39

3.2 塑性变形对组织和性能的影响41

3.2.1 加工硬化42

3.2.2 显微组织的变化43

3.2.3 织构现象的产生43

3.2.4 残余内应力44

3.3 回复与再结晶45

3.3.1 变形金属在加热时的组织和性能的变化45

3.3.2 金属的再结晶温度47

3.3.3 再结晶退火后的晶粒度48

3.4 金属的热加工49

3.4.1 热加工与冷加工的区别49

3.4.2 热加工对金属组织和性能的影响50

思考与练习51

第4章 合金的结构与结晶55

4.1 合金的晶体结构55

4.1.1 固溶体55

4.1.2 金属化合物57

4.2 二元合金相图的建立与表示方法58

4.2.1 二元合金相图的表示方法58

4.2.2 二元合金相图的建立方法59

4.3 匀晶相图和固溶体合金的结晶60

4.3.1 相图分析60

4.3.2 固溶体合金的平衡结晶过程61

4.3.3 杠杆定律61

4.3.4 非平衡结晶与枝晶偏析62

4.4 共晶相图及其合金的结晶62

4.4.1 相图分析62

4.4.2 典型合金的平衡结晶63

4.5 包晶相图与其他相图66

4.5.1 相图分析66

4.5.2 典型合金的结晶过程66

4.5.3 其他相图67

4.6 相图与合金性能的关系68

4.6.1 合金的使用性能与相图的关系68

4.6.2 合金的工艺性能与相图的关系69

思考与练习70

第5章 铁碳合金相图73

5.1 Fe-Fe3C相图73

5.1.1 铁碳合金中的基本相73

5.1.2 相图分析74

5.1.3 典型合金的结晶过程分析75

5.2 含碳量对Fe-C合金组织及性能的影响80

5.2.1 含碳量对平衡组织的影响80

5.2.2 含碳量对力学性能的影响81

5.3 Fe-Fe3C相图的应用及局限性82

5.3.1 铁碳相图的应用82

5.3.2 铁碳相图的局限性83

5.4 碳钢84

5.4.1 碳钢中的常存杂质84

5.4.2 碳钢的分类85

5.4.3 碳钢的编号与用途85

思考与练习89

第6章 钢的热处理93

6.1 钢在加热时的组织转变93

6.1.1 钢的临界温度94

6.1.2 奥氏体的形成94

6.2 钢在冷却时的组织转变97

6.2.1 过冷奥氏体的等温转变97

6.2.2 过冷奥氏体的连续冷却转变104

6.3 钢的退火和正火105

6.3.1 退火和正火的目的105

6.3.2 钢的退火操作及应用106

6.3.3 钢的正火操作及应用107

6.4 钢的淬火108

6.4.1 淬火温度的选择108

6.4.2 加热与保温时间的确定109

6.4.3 淬火冷却介质109

6.4.4 钢的淬透性与淬硬性109

6.4.5 常用淬火方法114

6.5 钢的回火115

6.5.1 回火的目的115

6.5.2 淬火钢在回火时的组织和性能变化115

6.5.3 回火的分类和应用116

6.5.4 钢的回火脆性116

6.5.5 淬火、回火时常见的工艺缺陷及防止措施117

6.6 钢的表面淬火和化学热处理118

6.6.1 钢的表面淬火118

6.6.2 钢的化学热处理120

6.7 其他热处理技术及工艺简介125

6.7.1 可控气氛热处理125

6.7.2 真空热处理126

6.7.3 形变热处理127

6.7.4 激光表面改性技术128

6.7.5 气相沉积技术128

思考与练习129

第7章 工业用钢137

7.1 概述137

7.1.1 钢的分类和牌号137

7.1.2 合金元素在钢中的作用139

7.1.3 合金元素对钢的强度和韧性的影响141

7.2 工程构件用钢142

7.2.1 普通碳素结构钢142

7.2.2 低合金高强度结构钢142

7.3 机械零件用钢144

7.3.1 渗碳钢144

7.3.2 调质钢147

7.3.3 弹簧钢152

7.3.4 滚动轴承钢154

7.3.5 易切削钢155

7.4 工具钢156

7.4.1 刃具钢157

7.4.2 模具钢162

7.4.3 量具钢166

7.5 特殊性能钢168

7.5.1 不锈钢168

7.5.2 耐热钢172

7.5.3 耐磨钢175

思考与练习176

第8章 铸铁182

8.1 概述182

8.1.1 复线铁碳相图182

8.1.2 石墨的形成过程183

8.1.3 影响石墨化的主要因素183

8.1.4 铸铁的组织及分类184

8.1.5 灰口铸铁的性能特点185

8.2 灰铸铁186

8.2.1 灰铸铁的牌号186

8.2.2 影响灰铸铁组织和性能的因素188

8.2.3 孕育处理189

8.2.4 灰铸铁的热处理189

8.3 球墨铸铁190

8.3.1 球墨铸铁的成分和球化处理190

8.3.2 球墨铸铁的牌号、组织和性能190

8.3.3 球墨铸铁的热处理192

8.4 可锻铸铁193

8.4.1 可锻铸铁的牌号和用途194

8.4.2 可锻铸铁的生产和热处理195

8.5 其他铸铁材料196

8.5.1 耐磨铸铁196

8.5.2 耐热铸铁196

8.5.3 耐蚀铸铁196

8.5.4 蠕墨铸铁197

思考与练习197

第9章 有色金属及其合金201

9.1 铝及其合金201

9.1.1 纯铝201

9.1.2 铝合金的分类202

9.1.3 铝合金的强化202

9.1.4 变形铝合金203

9.1.5 铸造铝合金205

9.2 铜及铜合金208

9.2.1 纯铜208

9.2.2 铜合金的分类和牌号208

9.2.3 黄铜209

9.2.4 青铜211

9.2.5 白铜214

9.3 轴承合金214

9.3.1 滑动轴承对材料性能的要求214

9.3.2 锡基轴承合金215

9.3.3 铅基轴承合金216

9.3.4 铝基轴承合金217

9.3.5 铜基轴承合金217

9.4 其他有色金属218

9.4.1 钛及其合金218

9.4.2 镁及其合金218

9.4.3 锌及其合金219

思考与练习219

第10章 其他工程材料222

10.1 高分子材料222

10.1.1 工程塑料222

10.1.2 橡胶227

10.2 工业陶瓷229

10.2.1 陶瓷材料的分类230

10.2.2 陶瓷材料的组织结构230

10.2.3 陶瓷材料的性能特点230

10.2.4 常用工业陶瓷231

10.3 复合材料235

10.3.1 复合材料的概念235

10.3.2 复合材料的分类235

10.3.3 复合材料的性能特点236

10.3.4 复合理论简介237

10.3.5 常用复合材料238

思考与练习241

附录一 实验指导书243

附录二 国内外常用钢号对照表255

附录三 洛氏硬度与其他硬度和强度换算表258

附录四 变形铝合金牌号对照表260

附录五 常用塑料、橡胶缩写代号262

附录六 常用热处理工艺代号（GB／T 12603-2005）264

参考文献266