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绪论1

第1章 材料的性能3

1.1 材料的力学性能3

1.1.1 材料的强度及塑性3

1.1.2 材料的硬度6

1.1.3 材料的冲击韧度8

1.1.4 材料的疲劳强度10

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

习题14

第2章 常见金属的晶体结构与结晶15

2.1 金属的结合键与晶体结构15

2.1.1 材料的结合键15

2.1.2 晶体与非晶体16

2.1.3 金属的晶体结构16

2.1.4 晶体中的缺陷19

2.2 纯金属的结晶22

2.2.1 结晶条件22

2.2.2 纯金属的结晶过程24

2.2.3 晶粒大小的影响与控制25

2.3 合金的结晶与相图26

2.3.1 合金的相结构26

2.3.2 二元合金相图28

2.4 合金性能与相图的关系34

2.4.1 合金的使用性能与相图的关系34

2.4.2 合金的工艺性能与相图的关系35

习题36

第3章 金属的塑性变形与再结晶37

3.1 金属的塑性变形37

3.1.1 金属的弹性变形与塑性变形37

3.1.2 单晶体的塑性变形38

3.1.3 实际金属的塑性变形40

3.2 冷塑性变形对金属组织和性能的影响41

3.2.1 冷塑性变形对金属组织的影响41

3.2.2 冷塑性变形对性能的影响43

3.3 加热对冷塑性变形后金属组织和性能的影响44

3.3.1 回复44

3.3.2 再结晶45

3.3.3 晶粒长大46

3.4 金属的热加工47

3.4.1 金属的热加工与冷加工47

3.4.2 热加工后的金属组织和性能48

习题49

第4章 铁碳合金相图及碳钢50

4.1 铁碳合金的基本组织50

4.1.1 纯铁50

4.1.2 铁碳合金的基本组织51

4.2 铁碳合金相图52

4.2.1 铁碳合金相图中的特性点与特性线52

4.2.2 典型铁碳合金的结晶过程54

4.3 碳的质量分数对铁碳合金组织和力学性能的影响59

4.3.1 碳的质量分数对平衡组织的影响59

4.3.2 碳的质量分数对力学性能的影响60

4.4 铁碳合金相图的应用61

4.5 碳钢62

4.5.1 钢中的常存元素62

4.5.2 碳钢的分类63

4.5.3 碳钢的牌号、性能及用途64

习题69

第5章 钢的热处理70

5.1 钢在加热时的组织转变70

5.1.1 奥氏体的形成70

5.1.2 奥氏体晶粒的大小及其控制72

5.2 钢在冷却时的组织转变74

5.2.1 过冷奥氏体的等温转变曲线75

5.2.2 过冷奥氏体的等温转变产物76

5.2.3 影响C曲线的因素79

5.2.4 过冷奥氏体的连续冷却转变80

5.3 钢的退火与正火81

5.3.1 钢的退火81

5.3.2 钢的正火82

5.4 钢的淬火83

5.4.1 淬火温度与保温时间83

5.4.2 淬火冷却介质84

5.4.3 淬火方法85

5.4.4 钢的淬硬性和淬透性86

5.4.5 淬火缺陷及防止措施88

5.5 钢的回火89

5.5.1 回火的目的89

5.5.2 淬火钢在回火时的转变89

5.5.3 回火的分类及应用91

5.6 钢的表面热处理91

5.6.1 钢的表面淬火91

5.6.2 钢的化学热处理93

5.7 其他热处理工艺97

5.7.1 可控气氛热处理97

5.7.2 真空热处理97

5.7.3 形变热处理99

5.7.4 激光热处理99

习题101

第6章 合金钢102

6.1 合金元素在钢中的作用102

6.1.1 合金元素对钢中基本相的影响102

6.1.2 合金元素对铁碳合金相图的影响103

6.1.3 合金元素对钢热处理的影响104

6.2 合金钢的分类和牌号107

6.2.1 合金钢的分类107

6.2.2 合金钢的牌号表示方法107

6.3 合金结构钢110

6.3.1 低合金结构钢110

6.3.2 合金渗碳钢115

6.3.3 合金调质钢118

6.3.4 合金弹簧钢119

6.3.5 滚动轴承钢122

6.3.6 超高强度钢124

6.4 合金工具钢与高速工具钢124

6.4.1 合金工具钢124

6.4.2 高速工具钢128

6.5 特殊性能钢132

6.5.1 不锈钢132

6.5.2 耐热钢136

6.5.3 高锰耐磨钢138

习题139

第7章 铸铁140

7.1 铸铁的石墨化140

7.1.1 铁碳合金的双重相图140

7.1.2 铸铁的石墨化过程141

7.1.3 影响石墨化的因素142

7.2 铸铁的分类143

7.3 灰铸铁143

7.3.1 灰铸铁的化学成分、组织与性能143

7.3.2 灰铸铁的孕育处理144

7.3.3 灰铸铁的牌号及用途144

7.3.4 灰铸铁的热处理145

7.4 球墨铸铁146

7.4.1 球墨铸铁的化学成分、组织与性能146

7.4.2 球化处理147

7.4.3 球墨铸铁的牌号及用途147

7.4.4 球墨铸铁的热处理147

7.5 蠕墨铸铁149

7.5.1 蠕墨铸铁的化学成分、组织与性能149

7.5.2 蠕墨化处理149

7.5.3 蠕墨铸铁的牌号及用途149

7.6 可锻铸铁150

7.6.1 可锻铸铁的化学成分、组织与性能150

7.6.2 可锻铸铁的生产工艺151

7.6.3 可锻铸铁的牌号及用途152

7.7 特殊性能铸铁153

7.7.1 耐磨铸铁153

7.7.2 耐热铸铁154

7.7.3 耐蚀铸铁155

习题155

第8章 非铁金属材料及硬质合金156

8.1 铝及铝合金156

8.1.1 工业纯铝156

8.1.2 铝合金156

8.1.3 铝合金的强化158

8.1.4 变形铝合金159

8.1.5 铸造铝合金161

8.2 铜及铜合金163

8.2.1 工业纯铜163

8.2.2 铜合金163

8.3 钛及钛合金170

8.3.1 工业纯钛170

8.3.2 钛合金170

8.3.3 钛合金的热处理172

8.4 滑动轴承合金172

8.4.1 滑动轴承对轴承合金的性能要求172

8.4.2 轴承合金的分类及牌号表示方法173

8.4.3 常用的轴承合金及用途173

8.5 硬质合金175

8.5.1 粉末冶金简介176

8.5.2 硬质合金176

习题178

第9章 非金属材料及新型材料180

9.1 高分子材料180

9.1.1 高分子材料的概念180

9.1.2 高分子材料的性能180

9.1.3 常用高分子材料181

9.2 陶瓷材料184

9.2.1 概述184

9.2.2 陶瓷材料的结构和性能185

9.2.3 常用陶瓷材料185

9.3 复合材料186

9.3.1 复合材料的组成和分类187

9.3.2 复合材料的性能187

9.3.3 常用复合材料及用途187

9.4 新型材料189

9.4.1 纳米材料189

9.4.2 磁性材料190

9.4.3 超导材料192

9.4.4 形状记忆合金195

习题196

第10章 常用机械工程材料的选用197

10.1 零件的失效与分析197

10.1.1 失效的概念197

10.1.2 失效的形式197

10.1.3 失效的原因与分析方法199

10.2 材料选择的一般原则、方法和步骤201

10.2.1 材料选择的一般原则201

10.2.2 材料选择的方法与步骤204

10.3 典型零件的材料选择205

10.3.1 轴类零件206

10.3.2 齿轮类零件209

10.3.3 箱体类零件212

习题213

附表214

附表Ⅰ黑色金属硬度及强度换算值（摘自GB/T 1172—1999）214

附表Ⅱ常用钢种的临界温度217