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绪论1

一、材料的分类及其在工程技术中的应用1

二、材料的发展及材料科学的形成2

三、本课程的目的、任务和学习方法4

第一章 金属材料的力学性能5

第一节 强度、刚度、弹性及塑性5

一、拉伸曲线与应力-应变曲线5

二、刚度和弹性6

三、强度7

四、塑性9

第二节 硬度9

一、布氏硬度10

二、洛氏硬度11

三、维氏硬度12

第三节 冲击韧性13

一、冲击试验方法与原理13

二、冲击试验的应用14

第四节 断裂韧度15

一、裂纹扩展的基本形式16

二、应力场强度因子KI16

三、断裂韧度KIC及其应用16

第五节 疲劳17

一、疲劳现象17

二、疲劳曲线与疲劳极限18

三、提高疲劳极限的途径18

四、其他疲劳19

习题与思考题21

第二章 金属与合金的晶体结构23

第一节 晶体的基本知识23

一、晶体与非晶体23

二、晶格、晶胞和晶格常数23

第二节 金属的晶体结构24

一、金属的特性和金属键24

二、金属中常见的晶格25

三、晶体结构的致密度26

四、晶面与晶向27

第三节 合金的晶体结构28

一、合金的基本概念29

二、合金的相结构29

第四节 实际金属的晶体结构32

一、多晶体与亚组织32

二、晶体的缺陷32

习题与思考题35

第三章 金属与合金的结晶36

第一节 纯金属的结晶36

一、纯金属的冷却曲线和过冷现象36

二、纯金属的结晶过程37

三、金属结晶后的晶粒大小38

四、金属的同素异构转变39

第二节 合金的结晶40

一、二元合金相图的基本知识40

二、二元匀晶相图42

三、二元共晶相图44

四、合金性能与相图间的关系49

习题与思考题51

第四章 铁碳合金相图53

第一节 铁碳合金的基本相53

一、铁素体53

二、奥氏体54

三、渗碳体54

第二节 铁-渗碳体相图分析55

一、上半部分图形——由液态变为固态的一次结晶（912℃以上部分）55

二、下半部分图形——固态下的相变56

三、铁-渗碳体相图中各点、线含义的小结57

四、铁-渗碳体相图中铁碳合金的分类57

第三节 典型铁碳合金的结晶过程及其组织58

一、合金Ⅰ（共析钢）58

二、合金Ⅱ（亚共析钢）59

三、合金Ⅲ（过共析钢）60

四、合金Ⅳ（共晶白口铸铁）61

五、合金Ⅴ（亚共晶白口铸铁）62

六、合金Ⅵ（过共晶白口铸铁）62

第四节 铁碳合金的成分、组织、性能间的关系63

一、含碳量与平衡组织间的关系63

二、含碳量与力学性能间的关系63

三、含碳量与工艺性能间的关系64

习题与思考题64

第五章 钢的热处理66

第一节 钢在加热时的转变66

一、钢的奥氏体化67

二、奥氏体晶粒长大及其控制68

第二节 钢在冷却时的转变69

一、过冷奥氏体的等温转变70

二、过冷奥氏体的连续冷却转变77

三、马氏体转变79

第三节 钢的退火与正火82

一、退火83

二、正火85

第四节 钢的淬火87

一、淬火工艺88

二、淬火方法90

第五节 钢的回火93

一、回火目的93

二、淬火钢的回火转变93

三、回火转变产物的组织与性能94

四、回火的种类及应用96

五、回火脆性97

第六节 钢的淬透性97

一、淬透性的概念97

二、淬透性对钢热处理后力学性能的影响98

三、影响淬透性及淬硬深度的因素98

四、淬透性的测定与表示方法99

第七节 钢的表面淬火100

一、感应加热的基本原理100

二、感应淬火用钢及其应用101

三、感应淬火的特点101

第八节 钢的化学热处理102

一、概述102

二、钢的渗碳102

三、钢的渗氮（氮化）105

四、钢的碳氮共渗107

第九节 表面气相沉积109

一、表面气相沉积的方法109

二、表面气相沉积的应用110

第十节 影响热处理件质量的因素111

一、热处理工艺因素111

二、工件的结构因素112

第十一节 热处理技术条件的标注及工序位置的安排114

一、热处理技术条件的标注114

二、热处理工序位置的安排115

习题与思考题120

第六章 金属的塑性变形及再结晶123

第一节 金属的塑性变形123

一、单晶体的塑性变形123

二、多晶体的塑性变形127

第二节 冷塑性变形对金属组织与性能的影响128

一、冷塑性变形对金属性能的影响128

二、冷塑性变形对金属组织的影响129

三、产生残余应力130

第三节 冷变形金属在加热时的变化131

一、回复132

二、再结晶132

三、晶粒长大134

第四节 金属的热塑性变形（热变形加工）135

一、热变形加工与冷变形加工的区别135

二、热变形加工对金属组织与性能的影响136

习题与思考题138

第七章 钢139

一、按用途分类139

二、按冶金质量分类139

三、按化学成分分类139

第一节 常存元素和杂质对钢性能的影响139

一、锰的影响140

二、硅的影响140

三、硫的影响140

四、磷的影响140

五、非金属夹杂物的影响140

第二节 合金元素在钢中的作用140

一、合金元素在钢中存在形式141

二、合金元素对铁-渗碳体相图的影响142

三、合金元素对钢热处理的影响143

第三节 结构钢146

一、碳素结构钢146

二、低合金高强度结构钢148

三、优质碳素结构钢及合金结构钢150

四、弹簧钢159

五、滚动轴承钢161

六、低淬透性含钛优质碳素结构钢163

七、易切削结构钢163

八、冷冲压用钢165

第四节 工具钢166

一、刃具钢166

二、模具钢173

三、量具用钢178

第五节 特殊性能钢179

一、不锈钢179

二、耐热钢183

三、耐磨钢186

习题与思考题187

第八章 铸铁189

第一节 铸铁的石墨化189

一、铁碳合金双重相图189

二、石墨化过程190

三、影响石墨化的因素191

第二节 灰铸铁192

一、灰铸铁的化学成分、组织和性能192

二、灰铸铁的孕育处理194

三、灰铸铁的牌号和应用195

四、灰铸铁的热处理196

第三节 球墨铸铁197

一、球墨铸铁的化学成分、组织和性能197

二、球墨铸铁的牌号和用途199

三、球墨铸铁的热处理199

第四节 蠕墨铸铁202

一、蠕墨铸铁的化学成分202

二、蠕墨铸铁的组织与性能202

第五节 可锻铸铁203

一、可锻铸铁的化学成分和组织203

二、可锻铸铁的牌号、性能及用途204

第六节 合金铸铁205

一、耐磨铸铁205

二、耐热铸铁206

三、耐蚀铸铁208

习题与思考题208

第九章 有色金属及粉末冶金材料210

第一节 铝及铝合金210

一、工业纯铝210

二、铝合金分类及时效强化211

三、变形铝合金212

四、铸造铝合金214

第二节 铜及铜合金216

一、工业纯铜216

二、铜合金的分类及牌号表示方法217

三、黄铜217

四、青铜219

第三节 滑动轴承合金222

一、对轴承合金性能的要求222

二、轴承合金的组织特征223

三、常用的轴承合金223

第四节 粉末冶金材料226

一、粉末冶金法及其应用226

二、机械制造中常用的粉末冶金材料227

习题与思考题230

第十章 高分子材料、陶瓷材料及复合材料232

第一节 高分子材料232

一、基本概念232

二、高聚物的合成233

三、高聚物结构的特点234

四、高聚物的物理状态（流变行为）236

五、高聚物的分类和命名237

六、常用高聚物材料——塑料238

第二节 陶瓷材料243

一、概述243

二、陶瓷的组成相及其结构243

三、陶瓷的性能及应用245

第三节 复合材料247

一、概述247

二、复合材料的性能247

三、常用复合材料248

习题与思考题250

第十一章 机械制造中零件材料的选择251

第一节 机械零件的失效概述251

一、失效的概念251

二、零件的失效形式251

三、零件的失效原因251

第二节 机械零件的材料选择252

一、选材的一般原则252

二、选材的步骤及具体方法259

第三节 典型零件的选材实例分析262

一、齿轮类零件的选材262

二、机床主轴的选材265

三、手用丝锥的选材267

四、冷作模具的选材268

习题与思考题269

附录271

附录A 平均布氏硬度值计算表271

附录B 黑色金属硬度及强度换算表（GB/T 1172—1999）278

附录C 国内外常用钢牌号对照表284

附录D 国内外部分铝及其合金牌号对照表289

参考文献290