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绪论1

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

0.3 21世纪机械工程材料的发展趋势2

0.4 学习《机械工程材料》的目的与要求3

常用符号名称对照表4

第1章 机械工程材料的结构6

主要问题提示6

学习重点与方法提示6

1.1 固体材料结构的有关概念6

1.1.1 晶体与非晶体6

1.1.2 晶体结构的基本概念7

1.2 固体材料的晶体结构8

1.2.1 纯金属的晶体结构8

1.2.2 共价晶体与离子化合物的晶体结构12

1.2.3 实际晶体的结构特征13

1.2.4 同素异构（晶）转变（亦称多晶型转变）16

1.3 一般工程材料的结构特点17

1.3.1 晶体材料的基本相结构17

1.3.2 聚合物的结构20

1.3.3 无机材料（陶瓷材料）的结构22

本章小结24

阅读材料1 非晶态结构与非晶态材料24

习题与思考题25

第2章 材料的制备与相图27

主要问题提示27

学习重点与方法提示27

2.1 材料的制备过程28

2.1.1 材料凝固与结晶的条件28

2.1.2 金属材料的制备28

2.1.3 聚合物材料的合成32

2.1.4 无机材料的制备32

2.2 二元相图的基本类型33

2.2.1 相图的建立33

2.2.2 匀晶相图（学习二元相图的基础）34

2.2.3 共晶相图（学习二元相图的关键）36

2.2.4 包晶相图特征39

2.2.5 具有稳定化合物的相图40

2.2.6 具有共析反应的相图41

2.2.7 二元合金相图与性能之间的关系41

2.3 二元相图的典型应用（铁碳合金相图）42

2.3.1 铁碳相图中的组元与基本相42

2.3.2 铁碳合金相图分析44

2.3.3 铁碳合金平衡结晶过程分析与相应组织47

2.3.4 碳含量对铁碳合金平衡组织与性能的影响50

2.3.5 铁碳合金相图的局限性52

2.4 凝固与结晶理论的应用52

2.4.1 铸态晶粒度的控制52

2.4.2 定向凝固技术53

本章小结54

“铁碳合金相图”课堂讨论提纲54

阅读材料2 可流动晶体——聚合物液晶材料55

习题与思考题57

第3章 材料的力学行为、塑性变形与再结晶59

主要问题提示59

学习重点与方法提示59

3.1 材料的力学行为与变形59

3.1.1 材料常用的力学性能指标60

3.1.2 金属的塑性变形66

3.1.3 无机材料（陶瓷）的变形特点69

3.1.4 聚合物材料的变形特点70

3.2 冷变形加工对金属组织与性能的影响73

3.2.1 冷变形加工（塑性变形）对金属组织、结构的影响73

3.2.2 冷变形加工（塑性变形）对金属性能的影响——加工硬化74

3.2.3 产生残余内应力75

3.3 冷变形加工的金属在加热时组织与性能的变化75

3.3.1 回复75

3.3.2 再结晶76

3.3.3 晶粒长大77

3.4 金属的热变形加工78

3.4.1 冷热变形加工的区别78

3.4.2 热变形加工对金属组织和性能的影响78

3.4.3 制定正确的热变形加工工艺80

本章小结80

阅读材料3 超塑性成形简介80

习题与思考题81

第4章 机械工程材料的强韧化83

主要问题提示83

学习重点与方法提示83

4.1 工程材料的强韧化概论84

4.1.1 工程材料的强化机制84

4.1.2 工程材料的强韧化86

4.2 金属材料热处理原理90

4.2.1 钢在加热时的转变90

4.2.2 奥氏体在冷却时的转变93

4.2.3 淬火钢在回火时的转变102

4.2.4 金属材料的脱溶沉淀与时效104

4.3 金属材料热处理工艺106

4.3.1 退火与正火107

4.3.2 淬火与回火109

4.3.3 钢的淬透性112

4.4 材料的表面强化115

4.4.1 表面强化概述115

4.4.2 表面淬火115

4.4.3 化学热处理117

4.5 钢的合金化与微合金化120

4.5.1 合金元素对钢平衡组织与力学性能的影响121

4.5.2 合金元素对钢热处理与力学性能的影响123

4.5.3 钢中微合金元素的作用124

本章小结126

“钢铁材料热处理”课堂讨论提纲126

阅读材料4 神秘的形状记忆材料128

习题与思考题130

第5章 常用金属材料133

主要问题提示133

学习重点与方法提示133

5.1 工业用钢概述133

5.1.1 钢的分类134

5.1.2 钢号表示方法135

5.1.3 金属材料的失效分析137

5.2 工程结构用钢139

5.2.1 工作条件、常见失效形式与性能要求139

5.2.2 碳素结构钢（简称普碳钢）141

5.2.3 低合金高强度钢142

5.2.4 提高低合金高强度钢性能的途径142

5.3 机械结构用钢145

5.3.1 综述145

5.3.2 调质钢与非调质钢146

5.3.3 表面硬化钢149

5.3.4 弹簧钢152

5.3.5 滚动轴承钢154

5.3.6 易切削钢157

5.4 工具钢158

5.4.1 工具钢的特点（与结构钢对比）158

5.4.2 刃具钢159

5.4.3 模具钢164

5.4.4 量具钢169

5.5 特殊性能钢170

5.5.1 不锈钢171

5.5.2 耐热钢175

5.5.3 耐磨钢183

5.6 铸铁与有色金属合金184

5.6.1 铸铁的特征184

5.6.2 常用铸铁的特点189

5.6.3 特殊性能的铸铁196

5.6.4 铝及铝合金198

5.6.5 铜及铜合金204

5.6.6 钛及钛合金207

5.6.7 滑动轴承合金209

本章小结211

“工业用钢”课堂讨论提纲212

阅读材料5 超级钢212

习题与思考题214

第6章 聚合物、无机与复合材料216

主要问题提示216

学习重点与方法提示216

6.1 聚合物材料216

6.1.1 聚合物的特征216

6.1.2 工程塑料218

6.1.3 橡胶材料224

6.1.4 胶粘剂与纤维材料227

6.1.5 导电聚合物材料简介229

6.2 无机非金属材料231

6.2.1 无机材料概述231

6.2.2 无机材料的特性232

6.2.3 无机材料的分类233

6.2.4 常用工程结构陶瓷材料234

6.2.5 金属陶瓷材料236

6.2.6 压电陶瓷材料简介237

6.3 复合材料239

6.3.1 复合材料的分类239

6.3.2 复合材料的性能240

6.3.3 树脂基复合材料240

6.3.4 陶瓷基复合材料241

6.3.5 金属基复合材料243

6.3.6 塑料-金属多层复合材料244

本章小结244

阅读材料6 被誉为“未来材料”的生物材料244

习题与思考题247

第7章 机械工程材料的合理选用248

主要问题提示248

学习重点与方法提示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249

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253

7.1.4 走可持续发展之路，选择生态环境材料（绿色材料）254

7.2 典型机械零件的选材分析255

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266

7.2.4 切削刀具的选材分析267

7.2.5 汽车发动机零件选材概况269

7.2.6 锅炉和汽轮机主要零件选材概况270

本章小结271

阅读材料7 21世纪的新材料——纳米材料271

习题与思考题275

习题与思考题解答或提示276

参考文献288