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序言1

前言1

绪论1

目录1

第1章 材料的性能4

1.1 静态力学性能4

1.1.1 拉伸试验和应力-应变曲线4

1.1.2 硬度7

1.1.3 硬度与抗拉强度的近似换算9

1.2 动态力学性能9

1.2.1 冲击韧度9

1.2.2 多冲抗力11

1.2.3 疲劳强度11

1.3 断裂韧度13

1.4.1 高温性能14

1.4.2 低温性能14

1.4 高、低温性能14

1.5 材料的工艺性能15

复习思考题15

第2章 材料的结构与力学行为17

2.1 纯金属的晶体结构17

2.1.1 晶体结构的基本概念17

2.1.2 常见金属的晶格类型19

2.1.4 实际金属的结构22

2.1.3 实际金属的晶体22

2.2 合金的晶体结构27

2.2.1 合金概述27

2.2.2 固溶体28

2.2.3 金属间化合物30

2.3 非金属材料的结构32

2.3.1 高分子材料的结构32

2.3.2 大分子间的作用力33

2.3.4 高分子材料的聚集态34

2.3.3 大分子链的柔顺性34

2.3.5 陶瓷材料的结构35

2.4 金属的常温塑性变形37

2.4.1 单晶体金属的塑性变形37

2.4.2 实际金属的塑性变形40

2.5 冷变形对金属组织和性能的影响42

2.5.1 塑性变形对金属组织结构的影响42

2.5.2 塑性变形对金属性能的影响44

2.6 冷变形金属在加热时组织和性能的变化45

2.6.1 回复45

2.6.2 再结晶46

2.6.3 晶粒长大49

2.7 金属的热变形加工51

2.7.1 热变形加工与冷变形加工的区别51

2.7.2 热变形加工对金属组织和性能的影响51

2.8.1 线型无定形高聚物的三种力学状态52

2.8 高分子材料的力学状态52

2.8.2 线型结晶型高聚物的力学状态54

2.8.3 体型高聚物的力学状态55

2.9 高聚物的力学行为55

2.9.1 高弹性55

2.9.2 粘弹性56

2.9.3 塑性与受迫弹性58

2.9.4 强度与断裂59

复习思考题61

第3章 材料的成形凝固与二元合金相图62

3.1 凝固的基本概念62

3.1.1 结晶概述62

3.1.2 凝固产物63

3.2 金属的结晶与冷却曲线64

3.2.1 金属的结晶过程64

3.2.2 晶核的形成64

3.2.3 晶核的长大65

3.2.4 纯金属结晶的冷却曲线66

3.2.5 晶粒大小及控制67

3.2.6 铸锭的凝固组织69

3.3 材料的同素异构现象71

3.3.1 晶体的同素异构71

3.3.2 有机物的同分异构72

3.4 二元合金相图的建立及其代表的意义73

3.4.1 二元合金相图的建立74

3.4.2 相图的物理意义75

3.5 二元合金相图的基本类型及杠杆定律76

3.5.1 匀晶相图76

3.5.2 共晶相图78

3.5.3 包晶相图83

3.5.4 其它相图84

3.5.5 合金的性能与相图的关系86

复习思考题88

4.1 铁碳合金相图89

第4章 铁碳合金89

4.1.1 铁碳合金中的基本相90

4.1.2 Fe-Fe3C相图分析91

4.2 典型合金结晶过程分析92

4.2.1 共析钢93

4.2.2 亚共析钢94

4.2.3 过共析钢95

4.2.5 亚共晶白口铸铁96

4.2.4 共晶白口铸铁96

4.2.6 过共晶白口铸铁97

4.3 碳的质量分数对铁碳合金组织和性能的影响98

4.3.1 对组织的影响98

4.3.2 对性能的影响98

4.4 铁碳合金相图的应用和局限性99

4.4.1 铁碳合金相图的应用99

4.4.2 铁碳合金相图的局限性100

复习思考题101

第5章 金属热处理及表面处理技术102

5.1 钢加热时的组织转变103

5.1.1 奥氏体的形成103

5.1.2 奥氏体晶粒的长大及影响因素104

5.1.3 加热时间104

5.1.4 加热时常见的缺陷105

5.2 钢在冷却时的转变105

5.2.1 过冷奥氏体等温转变曲线106

5.2.2 过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能107

5.2.3 影响过冷奥氏体等温转变的因素114

5.2.4 过冷奥氏体连续转变曲线116

5.3 钢的退火与正火117

5.3.1 退火和正火的目的117

5.3.2 退火工艺及其应用118

5.3.3 正火工艺及其应用120

5.4 钢的淬火120

5.4.1 淬火的目的120

5.4.2 淬火的一般工艺121

5.4.3 常用的淬火方法124

5.5 钢的回火127

5.5.1 回火的目的127

5.5.2 淬火钢回火时的组织转变和产物127

5.5.3 淬火钢回火时性能变化128

5.5.4 回火的种类及应用130

5.5.5 自身回火淬火法131

5.6 钢的淬透性132

5.6.1 钢的淬透性132

5.6.2 钢的淬火变形与开裂136

5.7 钢的表面淬火142

5.7.1 感应加热表面淬火142

5.7.2 火焰加热表面淬火144

5.7.3 激光加热表面淬火145

5.8 钢的化学热处理146

5.8.1 高温化学热处理146

5.8.2 中低温化学热处理150

5.9 材料的表面处理技术152

5.9.1 气相沉积技术152

5.9.2 离子注入表面强化技术157

5.9.3 激光表面处理160

复习思考题161

第6章 工业用钢163

6.1 钢材生产及其品种和规格163

6.1.1 钢材生产简述163

6.1.2 钢材的品种和规格164

6.2 钢的分类166

6.3 钢中的常存元素和杂质元素167

6.4 钢中合金元素的作用168

6.4.1 合金元素在钢中的存在形式和对基本相的影响169

6.4.2 合金元素对铁碳合金相图的影响170

6.4.3 合金元素对钢热处理组织转变的影响172

6.4.4 合金元素对钢性能的影响176

6.4.5 碳素钢与合金钢的比较180

6.5 碳素钢及其应用182

6.5.1 普通碳素结构钢182

6.5.2 优质碳素结构钢183

6.5.3 碳素工具钢185

6.5.4 铸钢187

6.6 合金结构钢及其应用188

6.6.1 合金结构钢的分类与编号188

6.6.2 合金渗碳钢188

6.6.3 合金调质钢191

6.6.4 合金弹簧钢196

6.6.5 滚动轴承钢199

6.7 其它常用合金结构钢202

6.7.1 低合金结构钢202

6.7.2 易切削结构钢205

6.8.2 低合金刃具钢206

6.8.1 合金工具钢的分类和编号206

6.8 合金工具钢及其应用206

6.8.3 高速钢209

6.8.4 合金冷作模具钢214

6.8.5 合金热作模具钢217

6.8.6 合金量具钢220

6.9 特殊性能钢及其应用222

6.9.1 不锈钢222

6.9.2 耐热钢及耐热合金228

6.9.3 耐磨钢234

复习思考题235

第7章 铸铁237

7.1 概论237

7.1.1 铸铁的石墨化237

7.1.2 铸铁的分类239

7.2 灰铸铁240

7.2.1 灰铸铁的牌号241

7.2.2 影响灰铸铁组织和性能的因素242

7.2.3 孕育处理243

7.2.4 灰铸铁的热处理244

7.3 球墨铸铁244

7.3.1 球墨铸铁的成分和球化处理244

7.3.2 球墨铸铁的牌号、组织和性能245

7.3.3 球墨铸铁的热处理246

7.4 其它铸铁249

7.4.1 可锻铸铁249

7.4.2 蠕墨铸铁250

7.4.3 特殊性能铸铁251

复习思考题253

第8章 非铁金属材料254

8.1 铝及铝合金255

8.1.1 工业纯铝255

8.1.2 铝合金256

8.2.1 工业纯铜的性质及用途264

8.2 铜及铜合金264

8.2.2 铜合金265

8.3 滑动轴承合金269

8.3.1 滑动轴承工作条件及对材料性能、组织的要求269

8.3.2 各类轴承合金简介270

8.4 钛及钛合金272

8.4.1 纯钛272

8.4.2 钛合金272

8.5 粉末冶金材料274

8.5.1 粉末冶金工艺及烧结技术进展简介274

8.5.2 硬质合金275

复习思考题276

第9章 非金属材料及其它材料278

9.1 高分子材料278

9.1.1 高分子材料的定义278

9.1.2 高分子化合物的组成278

9.1.3 高分子化合物的合成279

9.1.4 高分子材料的命名及分类280

9.1.5 工程塑料281

9.1.6 合成橡胶与合成纤维289

9.1.7 合成胶粘剂和涂料292

9.2 工业陶瓷295

9.2.1 陶瓷材料的分类295

9.2.2 常用工业陶瓷297

9.3 复合材料298

9.3.1 复合材料的定义298

9.3.2 复合材料的分类300

9.3.3 复合材料的性能特点和增强机制300

9.3.4 复合材料简介303

9.4 其它新型材料309

9.4.1 梯度功能材料309

9.4.2 纳米材料312

9.4.3 形状记忆合金316

9.4.4 非晶态合金319

9.4.5 阻尼合金322

复习思考题324

第10章 机械设计与选材326

10.1 机械零件的失效分析326

10.1.1 失效的概念326

10.1.2 失效的形式326

10.1.3 失效的原因328

10.1.4 失效分析的方法329

10.2.1 使用性能与选材331

10.2 选材的依据和基本原则331

10.2.2 选材与材料工艺性能的关系335

10.2.3 经济性与选材336

10.2.4 选材的定量方法341

10.3 机械零件的强度与材料力学性能的关系345

10.3.1 小试件试验数据与实际情况的差异346

10.3.2 材料的强度、塑性、韧度对零件强度的作用346

10.4.1 零件结构和夹具的设计348

10.4 淬火零件的结构工艺性和热处理工序安排348

10.4.2 预防淬火缺陷的其它办法349

10.4.3 热处理方案的选择和技术条件的标注351

10.4.4 热处理工艺路线的合理安排353

10.5 常用机械零件的选材354

10.5.1 工程材料的使用概况354

10.5.2 轴类零件的选材355

10.5.3 齿轮类零件的选材359

10.5.4 发动机主要构件的选材361

10.5.5 壳体类零件的选材362

10.5.6 常用动力装置的选材363

复习思考题365

附表1 钢铁材料的硬度及强度换算表367

附表2 淬火钢回火温度与硬度的关系369

附表3 国内外部分钢号对照370

附表4 常用塑料、复合材料缩写代号372

参考文献373