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绪论1

第1章 金属的晶体结构与力学性能3

1.1纯金属的晶体结构3

1.1.1金属是晶体4

1.1.2晶体结构的基本概念4

1.1.3三种典型的金属晶体结构6

1.2纯金属的实际晶体结构8

1.2.1单晶体和多晶体8

1.2.2晶体缺陷8

1.3合金的晶体结构10

1.3.1合金的相结构11

1.3.2合金的组织13

1.4强度与塑性13

1.4.1拉伸试验及拉伸曲线13

1.4.2常用强度判据15

1.4.3塑性判据16

1.5硬度17

1.6韧性与疲劳强度20

1.6.1韧性20

1.6.2疲劳极限22

1.6.3断裂韧度23

第2章 金属的结晶与铁碳相图26

2.1纯金属的结晶26

2.1.1纯金属的结晶26

2.1.2结晶时晶核的形成和长大过程28

2.1.3金属结晶后的晶粒大小29

2.1.4铸锭的组织29

2.2合金的性能与相图的关系31

2.3铁碳合金的组织33

2.3.1纯铁的同素异构转变33

2.3.2铁碳合金的基本相及其性能34

2.4铁碳合金相图34

2.4.1相区及其主要特性点和特性线的分析35

2.4.2典型合金的结晶过程及组织36

2.4.3含碳量与铁碳合金组织及性能的关系41

2.4.4铁碳相图的应用43

第3章 金属的塑性变形与再结晶46

3.1金属的塑性变形46

3.1.1单晶体的塑性变形46

3.1.2多晶体的塑性变形50

3.2塑性变形对金属组织和性能的影响51

3.2.1产生加工硬化51

3.2.2形成纤维组织52

3.2.3形成变形织构53

3.2.4产生残余应力53

3.3冷塑性变形后的金属在加热时组织和性能的变化54

3.3.1回复54

3.3.2再结晶54

3.3.3再结晶后的晶粒大小56

3.3.4晶粒长大57

3.4金属的热加工58

3.4.1热加工的概念58

3.4.2金属热加工时组织和性能的变化58

第4章 碳钢与铸铁61

4.1钢铁生产过程概述61

4.1.1生铁的冶炼61

4.1.2炼钢63

4.1.3钢中杂质对碳钢性能的影响64

4.2碳钢的分类64

4.3碳钢的牌号及用途65

4.4铸铁70

4.4.1概述70

4.4.2铸铁的石墨化72

4.4.3常用铸铁74

4.4.4其他铸铁79

第5章 钢的热处理82

5.1钢在加热时的组织转变83

5.1.1奥氏体的形成及其影响因素83

5.1.2奥氏体晶粒长大及其影响因素85

5.2钢在冷却时的组织转变86

5.2.1共析钢过冷奥氏体等温转变87

5.2.2过冷奥氏体的连续冷却转变94

5.3钢的退火与正火96

5.3.1钢的退火96

5.3.2钢的正火98

5.4钢的淬火99

5.4.1淬火工艺99

5.4.2淬火方法101

5.5钢的回火102

5.5.1钢的回火转变与组织102

5.5.2回火的种类103

5.5.3回火脆性104

5.6钢的淬透性105

5.6.1淬透性的概念105

5.6.2淬透性的测定方法105

5.6.3淬透性的应用107

5.7钢的表面热处理108

5.7.1感应加热表面淬火108

5.7.2火焰加热表面淬火109

5.8钢的化学热处理109

5.8.1钢的渗碳110

5.8.2钢的氮化（渗氮）112

5.8.3钢的氰化（碳氮共渗）114

5.9钢的热处理新技术115

5.9.1可控气氛热处理115

5.9.2真空热处理115

5.9.3形变热处理116

5.9.4表面气相沉积117

5.9.5激光加热表面热处理117

5.10热处理质量分析118

5.10.1.热处理工艺对质量的影响118

5.10.2热处理对结构设计的要求118

5.11热处理工序安排与应用实例120

5.11.1热处理技术要求120

5.11.2热处理工序顺序安排121

5.11.3热处理工艺应用举例122

第6章 合金钢128

6.1钢的分类128

6.1.1按化学成分分类128

6.1.2按主要质量等级、主要性能及使用特性分类129

6.2杂质元素和合金元素在钢中的作用131

6.2.1主要常存元素在钢中的作用131

6.2.2合金元素在钢中的作用132

6.3结构钢136

6.3.1工程构件用钢136

6.3.2机器零件用钢139

6.4工具钢151

6.4.1刃具钢151

6.4.2模具钢156

6.4.3量具用钢159

6.5特殊性能钢160

6.5.1不锈钢160

6.5.2耐热钢163

6.5.3耐磨钢166

第7章 非铁合金与粉末冶金材料169

7.1铝及铝合金169

7.1.1工业纯铝169

7.1.2铝合金170

7.2铜及铜合金178

7.2.1工业纯铜178

7.2.2铜合金179

7.3.钛合金185

7.3.1工业纯钛185

7.3.2钛合金185

7.4轴承合金186

7.4.1轴承合金的性能要求187

7.4.2轴承合金的组织特征187

7.4.3常用轴承合金187

7.5粉末冶金材料190

7.5.1硬质合金191

7.5.2粉末冶金减摩材料193

7.5.3粉末冶金结构材料194

7.5.4粉末冶金摩擦材料195

第8章 非金属材料与复合材料197

8.1.高分子材料197

8.1.1高分子材料的性能197

8.1.2高分子材料概述198

8.1.3高分子材料的合成199

8.1.4高分子材料的结构200

8.1.5高分子材料的力学状态201

8.1.6常用高分子材料202

8.2陶瓷材料208

8.2.1陶瓷的分类与性能208

8.2.2常用工业陶瓷209

8.3复合材料210

8.3.1复合材料的分类211

8.3.2复合材料的性能特点211

8.3.3常用复合材料213

第9章 机械工程材料的选择217

9.1零件的失效分析217

9.1.1零件失效的形式217

9.1.2零件失效的原因219

9.1.3失效分析的一般过程220

9.1.4失效分析与选材221

9.2机械工程材料的选用222

9.2.1选材的一般原则222

9.2.2选材的方法与步骤225

9.3典型零件的选材227

9.3.1轴类零件的选材227

9.3.2齿轮类零件的选材230

9.3.3箱体类零件的选材234

附表236

附表Ⅰ 非合金钢、低合金钢和合金钢合金元素规定含量界限值（GB／T13304—1991）236

附表Ⅱ 常用结构钢退火及正火工艺规范237

附表Ⅲ 常用工具钢退火及正火工艺规范238

附表Ⅳ 常用钢种回火温度与硬度对照表239

附表Ⅴ 低合金高强度结构钢新旧标准牌号对照表（参考件）240

主要参考文献241