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目录1

第1篇 工程材料与加工概述1

第1章 工程材料特征1

1.1 材料科学和工程材料1

1.1.1 材料科学、材料工程与工程材料1

1.1.2 工程材料的分类2

1.1.3 结构材料和功能材料2

1.1.4 传统材料和新型材料4

1.2 工程材料的内部构成与集合状态特征5

1.2.1 构成工程材料的结构层次5

1.2.2 工程材料的键合特征6

1.2.3 工程材料的集合状态7

1.2.4 相图、相变和动力学曲线11

1.2.5 单相与多相组织形貌及对材料性能的影响17

1.3.1 金属材料的特征19

1.3 工程材料的性能特征19

1.3.2 陶瓷材料的特性20

1.3.3 高分子材料的特性21

1.4 工程材料主要性能的比较22

第2章 常用工程材料品种与应用24

2.1 常用钢铁材料24

2.1.1 碳钢24

2.1.2 合金钢25

2.1.3 铸铁30

2.2 常用有色金属材料32

2.2.1 铝及铝合金32

2.2.2 铜及铜合金32

2.3 常用陶瓷材料33

2.3.1 普通陶瓷33

2.3.2 氧化物陶瓷34

2.3.3 非氧化物陶瓷34

2.3.4 金属陶瓷34

2.4 常用高分子材料35

2.4.1 塑料36

2.4.2 其他常用高分子材料41

第3章 工程材料制备与零件加工成形42

3.1 工程材料制备方法42

3.1.1 金属材料制备42

3.1.2 非金属材料制备48

3.2 零件（制品）的成形49

3.2.1 金属零件铸造、压力加工、焊接成形和粉末冶金成形49

3.2.2 非金属材料零件（制品）成形56

3.2.3 切削加工和特种加工成形61

3.3 零件（制品）的热处理和表面处理61

3.3.1 金属材料零件热处理61

3.3.2 非金属材料零件（制品）的热处理63

3.3.3 零件的表面处理64

3.4.2 自蔓延合成技术66

3.4.1 纳米材料的制备66

3.4 现代材料制备工艺与技术66

3.4.3 物理气相沉积67

3.4.4 金属雾化喷射沉积67

3.4.5 金属半固态加工制备67

3.4.6 氧化物弥散强化与机械合金化67

3.5 零件（制品）的加工工艺性68

3.5.1 金属零件的加工工艺性68

3.5.2 塑料制品成形工艺性70

3.5.3 陶瓷零件的工艺性71

第2篇 设计制造与选材因素72

第4章 工程构件工作负荷特点72

4.1 力学负荷72

4.1.1 简单负荷与复合负荷73

4.1.2 静负荷与动负荷74

4.1.3 应力集中与复杂应力状态76

4.2 热负荷80

4.2.1 高温和低温的影响80

4.1.4 非均匀负荷80

4.2.2 热应力和热疲劳81

4.2.3 热冲击82

4.3 环境介质及其他表面作用83

4.3.1 环境介质作用83

4.3.2 表面摩擦作用和其他表面作用84

5.1 选材背景、原则和选材的一般过程86

5.1.1 新产品开发86

第5章 工程设计与制造的选材基础86

5.1.2 选材原则与制约因素90

5.1.3 选材的一般过程93

5.2 材料性能与设计指标96

5.2.1 工程设计与材料设计96

5.2.2 材料性能、零件使用性能与机器设计特征97

5.2.3 设计性指标与安全性指标98

5.2.4 结构零件硬度指标及适用性102

5.3.1 冶金因素105

5.3 材料和零件性能的影响因素105

5.3.2 组织状态107

5.3.3 尺寸等因素107

5.3.4 残余应力108

5.3.5 材料的环境劣化109

5.4 材料选择的经济性考虑110

5.4.1 材料成本的追求110

5.4.2 材料成本的影响因素111

5.5 零件制造工艺与设计选材112

5.5.1 零件制造工艺的目标112

5.5.2 设计、选材和制造的工艺背景112

5.5.3 各种工艺过程的工艺特性和局限性114

5.5.4 工艺方案实例116

5.5.5 制造工艺的成本117

5.6 材料资源、能源与环保119

5.6.1 资源、能源与环保119

5.6.2 机械工程材料节材、节能途径121

第6章 工程材料在设计选用中的基本适应性123

6.1 工程材料的使用概况123

6.2 金属材料选用的适应性124

6.2.1 选择金属材料的一般原则和考虑125

6.2.2 选用金属材料的限制126

6.3 高分子材料选用的适应性127

6.3.1 高分子材料工程应用的基本要求127

6.3.2 塑料材料的选用原则127

6.3.3 不宜选用塑料的场合129

6.3.4 选用塑料的适宜条件130

6.3.5 塑料材料的应用情况和选材131

6.3.6 塑料代用其他工程材料133

6.4 陶瓷材料选用的适应性135

6.4.1 陶瓷材料应用的工程特征135

6.4.2 陶瓷材料工程应用的限制和应注意的问题136

6.4.3 陶瓷产品的结构和强度设计138

6.4.4 陶瓷材料应用情况和选材139

第3篇 材料选择方法与应用143

第7章 工程设计中常用选材方法143

7.1 经验和传统选材143

7.1.1 经验选材143

7.1.2 行业传统选材144

7.1.3 试行－错误法选材145

7.2 半经验选材147

7.2.1 类比法选材148

7.2.2 筛选法选材148

7.2.3 按使用性能的设计选材150

7.3 产品与制造信息反馈选材157

7.3.1 原材料与制造信息158

7.3.2 使用和失效情况反馈158

7.3.3 市场信息与备件消耗159

7.4 现代选材方法介绍160

7.4.1 选材的成本效益因素161

7.4.2 价值分析法168

7.4.3 目标函数法及其他方法169

7.4.4 计算机辅助选材170

第8章 根据力学性能选材172

8.1 按刚度选材172

8.1.1 零件的刚度因素172

8.1.2 刚度选材实例175

8.2 按强度选材177

8.2.1 零件强度的因素177

8.2.2 提高材料强度的工程途径178

8.2.3 强度选材的其他考虑179

8.2.4 按强度选材实例180

8.3 按韧性选材181

8.3.1 零件韧性的因素182

8.3.2 提高材料韧性的工程途径183

8.3.3 韧性选材的考虑184

8.3.4 韧性选材实例187

8.4 按疲劳强度选材189

8.4.1 零件疲劳寿命的因素189

8.4.2 提高材料疲劳抗力的工程途径191

8.4.3 疲劳强度选材的考虑193

8.4.4 实例：铁素体－珠光体冷轧板材的剩余疲劳寿命194

8.5 按综合力学性能选材195

8.5.1 综合力学性能选材的考虑195

8.5.2 轴类零件综合力学性能选材实例197

第9章 现代定量选材与应用201

9.1 星形轮廓模型法和统计数量化综合法选材201

9.1.1 星形轮廓模型法201

9.1.2 统计数量化综合法203

9.2 选材的成本分析204

9.2.1 单位成本分析204

9.2.2 材料的理论价值评价法205

9.2.3 最低成本分析法205

9.2.4 应用207

9.3 按价值工程法选材208

9.3.1 价值工程的产生和发展208

9.3.2 价值工程的基本原理209

9.3.3 单一零件的价值工程分析方法与应用212

9.3.4 产品或部件的综合分析法217

9.3.5 全过程（总价值）评定220

9.3.6 应用价值工程选定材料的工艺方案221

9.4 选材的综合技术经济评价224

9.4.1 选材的综合技术经济评价的方法224

9.4.2 示例224

9.5 按目标函数法选材225

9.5.1 基本概念及原理225

9.5.2 目标函数的基本分析方法226

9.5.3 实例分析227

9.6.2 可靠性分析的原理和方法231

9.6.1 产品的可靠性231

9.6 可靠性方法在材料和工艺选择中的应用231

9.6.3 可靠性在材料选择中的应用232

第10章 材料数据库在选材中的应用234

10.1 材料数据库234

10.1.1 材料数据库的特点234

10.1.2 材料数据库的兴起与发展235

10.1.3 材料数据库的结构与内容237

10.1.4 材料数据库在选材中的应用239

10.2 耐磨料磨损材料数据库介绍240

10.2.1 现状与需求240

10.2.2 数据库系统预定功能及数据分析240

10.2.3 建立耐磨料磨损工作系统242

10.2.4 耐磨料磨损材料数据库的特点242

10.2.5 耐磨料磨损材料数据库的框架与内容242

10.2.6 耐磨料磨损材料数据库的选材功能简介249

11.1.1 固体材料间的摩擦、磨损与润滑254

11.1 摩擦、磨损、润滑与磨损类型254

第11章 摩擦磨损条件下工作零件的选材254

第4篇 几种特殊环境工况的选材及应用254

11.1.2 常见磨损类型256

11.2 摩擦磨损条件下的选材对策257

11.2.1 对耐磨材料的一般要求257

11.2.2 磨料磨损、黏着磨损和疲劳磨损的选材考虑258

11.2.3 几种典型磨损工况下的推荐用材259

11.3 减摩材料与轴承合金的选择与应用261

11.3.1 减摩材料的性能及使用要求261

11.3.2 减摩材料与减摩表面处理262

11.3.3 滑动轴承合金263

11.3.4 减摩材料的选择因素263

11.4 摩阻材料的选择与应用265

11.4.1 摩阻材料的性能要求265

11.4.2 常见摩阻材料265

11.4.3 摩阻材料的选择与应用266

11.5 耐磨材料及应用267

11.5.1 常用金属耐磨材料267

11.5.2 非金属耐磨材料及应用270

11.5.3 提高材料耐磨性的表面处理技术272

11.5.4 典型耐磨件选材及实例275

第12章 腐蚀环境下工作零件的选材279

12.1 化学腐蚀和电化学腐蚀279

12.1.1 化学腐蚀和电化学腐蚀的差异279

12.1.2 常见的腐蚀介质环境特点281

12.1.3 介质与应力联合作用下的零件失效283

12.2 常见耐蚀材料与应用285

12.2.1 工程材料的耐蚀性285

12.2.2 不锈钢与耐蚀合金287

12.2.3 其他耐蚀工程材料292

12.2.4 合理选择耐蚀材料295

12.2.5 几个实例295

12.3.1 改善介质的腐蚀条件297

12.3 改善金属材料抗蚀能力的工程防护措施297

12.3.2 电化学保护300

12.3.3 表面防护涂层302

12.4 在结构设计中防止腐蚀的考虑304

12.4.1 一般原则304

12.4.2 若干具体办法305

第13章 高低温下工作零件的用材选材309

13.1 材料在高温下的力学行为309

13.1.1 高温下材料性能的下降和蠕变行为309

13.1.2 工程合金高温长时运行过程中的退化311

13.2 根据耐热性和蠕变性能选材314

13.2.1 工程材料的耐热性314

13.2.2 根据蠕变性能选择金属和陶瓷材料315

13.2.3 耐热塑料的选用316

13.3 高温氧化及抗氧化材料319

13.3.1 材料的氧化特征319

13.3.3 零件表面抗氧化涂层320

13.3.2 抗氧化金属材料320

13.4 材料在低温下的行为321

13.4.1 材料低温下的力学行为321

13.4.2 防止材料低温脆断的工程措施324

13.5 低温用材及选择325

13.5.1 低温材料的选用分析与定量化比较325

13.5.2 低温合金及选用329

13.5.3 低温塑料的选用331

附录1 常用塑料、复合材料编写代号333

附录333

附录2 部分国家常用钢材牌号对照334

附录3 洛氏硬度HRC、HRA、HRB与其他硬度、强度换算关系336

附录4 洛氏硬度HRB、HRA与其他硬度、强度换算关系336

附录5 常用钢材在水、油中的临界淬透直径337

附录6 常用热处理方法的相对加工费用337

附录7 常用金属材料的相对价格337

附录8 常用工程塑料的相对价格338

参考文献339