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0.1　材料与材料科学的发展1

0.2　“机械工程材料”在机械工业中的地位与作用1

绪论1

0.3　21世纪新型材料的发展趋势2

0.4　学习《机械工程材料》的目的、性质与要求3

第1章　机械工程材料的结构4

主要问题提示4

1.1　材料的原子键合与排列方式4

1.1.1　材料的原子键合特性4

1.1.2　材料中原子排列方式6

1.2.2　纯金属的晶体结构7

1.2　固体材料的晶体结构特点7

1.2.1　有关晶体结构的基本概念7

1.2.3　共价晶体与离子化合物的晶体结构11

1.3　实际晶体的结构特征11

1.3.1　材料的宏观组织与显微组织11

1.3.2　晶体缺陷12

1.4　一般工程材料的结构特点15

1.4.1　晶体材料的基本相结构15

1.4.2　聚合物的结构18

1.4.3　无机材料（陶瓷材料）的结构20

1.4.4　纯铁的同素异构（晶）转变（亦称多晶型转变）21

习题与思考题22

第2章　材料的制备与相图24

主要问题提示24

2.1　材料的制备过程25

2.1.1　材料凝固与结晶的条件25

2.1.2　金属材料的制备25

2.1.3　聚合物材料的合成29

2.1.4　无机非金属材料（简称无机材料）的制备30

2.2　二元相图的基本类型32

2.2.1　相图的建立32

2.2.2　匀晶相图32

2.2.3　共晶相图35

2.2.4　色晶相图特征37

2.2.5　具有稳定化合物的相图38

2.2.6　具有共析反应的相图38

2.2.7　二元合金相图与性能之间的关系39

2.3　典型二元相图的应用40

2.3.1　铁碳合金相图40

2.3.2　二元陶瓷相图49

2.4　凝固与结晶理论的应用50

2.4.1　铸态晶粒度的控制50

2.4.2　单晶体的制备51

2.4.3　定向凝固技术51

2.5.1　材料的非晶态特性52

2.5　材料的非晶态52

2.5.2　非晶态材料的制备与应用54

习题与思考题55

第3章　材料的力学行为、塑性变形与再结晶57

主要问题提示57

3.1　材料的力学行为与变形57

3.1.1　材料常用的力学性能指标58

3.1.2　金属的塑性变形63

3.1.3　无机非金属材料（陶瓷）的变形特点67

3.1.4　聚合物材料的变形特点68

3.2.1　冷变形加工（塑性变形）对金属组织、结构的影响70

3.2　冷变形加工对金属组织与性能的影响70

3.2.2　冷变形加工（塑性变形）对金属性能的影响——加工硬化71

3.2.3　产生残余内应力72

3.3　冷变形加工的金属在加热时组织与性能的变化73

3.3.1 回复73

3.3.2　再结晶73

3.3.3　晶粒长大75

3.4　金属的热变形加工75

3.4.1　冷热变形加工的区别75

3.4.2　热变形加工对金属组织和性能的影响76

3.5.1　超塑性的概念77

3.5　超塑性成形简介77

3.4.3　生产中应制定正确的热变形加工工艺77

3.5.2　超塑性的分类及工艺特点78

3.5.3　超塑性的应用78

习题与思考题78

第4章　机械工程材料的强韧化81

主要问题提示81

4.1　工程材料的强化与韧化82

4.1.1　材料强化的概念82

4.1.2　工程材料常见的强化方式82

4.1.3　工程材料的强韧化85

4.2.1　钢在加热时的转变88

4.2　钢铁材料热处理原理88

4.2.2　奥氏体在冷却时的转变91

4.2.3　淬火钢在回火时的转变101

4.3　钢铁材料热处理工艺104

4.3.1　退火与正火104

4.3.2　淬火与回火106

4.3.3　钢的淬透性108

4.4　表面强化与特种热处理技术111

4.4.1　表面强化概述112

4.4.2　表面淬火112

4.4.3　化学热处理114

4.4.4　激光表面强化技术117

4.4.5　气相沉积技术118

4.4.6　真空热处理120

4.4.7　形变热处理技术122

4.5　钢的合金化原理与冶金质量123

4.5.1　合金元素对钢平衡组织与力学性能的影响124

4.5.2　合金元素对钢热处理与力学性能的影响126

4.5.3　钢材的冶金质量127

习题与思考题129

主要问题提示134

5.1　工业用钢的概述134

第5章　常用金属材料134

5.1.1　钢的分类135

5.1.2　钢号表示方法136

5.1.3　金属材料的失效分析138

5.2　工程结构用钢140

5.2.1　工作条件、常见失效形式与性能要求140

5.2.2　化学成分、强化途径、热处理特点与相应组织141

5.2.3　碳素结构钢（简称普碳钢）141

5.2.4　低合金结构钢（低合金高强度钢、普低钢）141

5.2.5　提高低合金结构钢性能的途径143

5.3　机械结构用钢144

5.3.1　综述144

5.3.2　调质钢145

5.3.3　表面硬化钢148

5.3.4　弹簧钢151

5.3.5　滚动轴承钢153

5.3.6　易切削钢157

5.3.7　铸钢158

5.4　工具钢159

5.4.1　工具钢的特点（与结构钢对比）159

5.4.2　刃具钢160

5.4.3　模具钢166

5.4.4　量具钢171

5.5　特殊性能钢172

5.5.1　不锈钢173

5.5.2　耐热钢178

5.5.3　耐磨钢181

5.6　铸铁与有色金属合金183

5.6.1　铸铁的特征183

5.6.2　常用铸铁的特点187

5.6.3　特殊性能的铸铁192

5.6.4　铝及铝合金的特征194

5.6.5　铜及铜合金199

5.6.6　滑动轴承合金202

习题与思考题204

6.1.1　聚合物的特征207

6.1　聚合物材料207

第6章　聚合物、无机与复合材料207

主要问题提示207

6.1.2　工程塑料209

6.1.3　橡胶材料215

6.1.4　胶粘剂与纤维材料218

6.1.5　功能聚合物材料简介221

6.2　无机非金属材料222

6.2.1　无机材料概述222

6.2.2　无机材料的特性223

6.2.3　无机材料的分类224

6.2.4　常用工程结构陶瓷材料226

6.2.5　金属陶瓷材料227

6.2.6　超硬材料简介228

6.2.7　功能陶瓷材料简介229

6.3　复合材料231

6.3.1　复合材料的性能231

6.3.2　复合材料的分类232

6.3.3　树脂基复合材料232

6.3.4　陶瓷基复合材料233

6.3.5　金属基复合材料233

6.3.6　碳／碳复合材料234

6.3.7　塑料-金属多层复合材料235

6.4.1　神秘的形状记忆材料236

6.4　新型工程材料简介236

6.4.2　造福未来的超导材料238

6.4.3　21世纪的新材料——纳米材料240

6.4.4　被誉为“未来材料”的生物材料244

习题与思考题246

第7章　机械工程材料的合理选用248

主要问题提示248

7.1　机械工程材料合理选用的基本原则248

7.1.1　充分考虑材料的使用性能原则248

7.1.2　必须兼顾材料的工艺性能原则250

7.1.3　注重选材的经济性原则252

7.1.4　走可持续发展之路，选择生态环境材料（绿色材料）253

7.2　典型机械零件的选材分析254

7.2.1　齿轮类机械零件的选材分析255

7.2.2　轴类机械零件的选材分析261

7.2.3　汽轮机叶片的选材分析265

7.2.4　切削刀具的选材分析266

7.2.5　汽车发动机零件选材概况267

7.2.6　锅炉和汽轮机主要零件选材概况269

习题与思考题270

参考文献271