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绪论1

第1篇 金属材料基础4

1 金属学基础4

1.1 金属的晶体结构和缺陷4

1.1.1 纯金属的晶体结构4

1.1.2 金属的晶体缺陷8

1.2 金属的结晶10

1.2.1 纯金属的结晶过程10

1.2.2 金属铸锭的组织和结构12

1.2.3 细晶强化与变质处理13

1.3 金属的塑性变形与再结晶13

1.3.1 金属塑性变形对金属组织和性能的影响13

1.3.2 塑性变形金属的加热回复与再结晶15

1.3.3 金属的热加工16

1.4 二元合金的相结构和相图17

1.4.1 合金的相结构17

1.4.2 二元合金相图的类型和分析18

习题和思考题21

2 铁碳合金的结构和相图23

2.1 Fe-Fe3C合金相图分析24

2.1.1 铁碳合金相图中的基本相24

2.1.2 Fe-Fe3C合金相图24

2.2 典型铁碳合金的结晶过程及组织25

2.2.1 共析钢26

2.2.2 亚共析钢27

2.2.3 过共析钢27

2.3 铁碳合金性能与成分、组织的关系28

2.3.1 合金性能与相图的关系28

2.3.2 Fe-Fe3C合金相图的应用29

习题和思考题30

3 钢的热处理和表面改性31

3.1 钢在热处理时的组织转变31

3.1.1 钢在加热时的组织转变32

3.1.2 钢在冷却时的组织转变及TTT曲线33

3.2 钢的热处理工艺对组织和性能的影响37

3.2.1 钢的退火和正火37

3.2.2 钢的淬火38

3.2.3 钢的回火40

3.3 钢的表面处理强化40

3.3.1 钢的表面热处理强化41

3.3.2 钢的化学热处理强化42

3.3.3 钢的表面处理改性43

习题和思考题49

4 钢的合金化对组织和性能的影响50

4.1 合金元素在钢中的存在形式和作用50

4.2 合金元素对钢热处理的影响51

4.2.1 合金元素对Fe-Fe3C相图的影响51

4.2.2 合金元素对加热和冷却转变的影响53

4.2.3 合金元素对回火转变的影响53

4.3 合金元素对钢加工性能的影响53

4.4 钢中杂质对性能的影响54

4.5 钢的分类简介55

4.5.1 碳钢的分类和牌号55

4.5.2 合金钢的分类56

习题和思考题58

第2篇 过程装备用金属材料60

5 金属材料的主要性能60

5.1 金属材料的力学性能60

5.1.1 力学性能60

5.1.2 服役条件对力学性能的影响68

5.2 金属材料的加工工艺性能69

5.2.1 焊接性能69

5.2.2 铸造性能72

5.2.3 压力加工性能73

5.2.4 机加工性能73

5.2.5 热处理性能73

5.3 金属材料的物理性能与耐腐蚀性能73

5.3.1 物理性能73

5.3.2 耐腐蚀性能74

习题和思考题75

6 过程装备失效与材料的关系76

6.1 金属材料常见失效形式及其判断76

6.1.1 变形失效76

6.1.2 断裂失效78

6.1.3 表面损伤88

6.2 过程装备及其构件失效的原因和失效分析91

6.2.1 过程装备及其构件失效的原因91

6.2.2 失效分析方法简介92

习题和思考题94

7 黑色金属及其选用95

7.1 压力容器用钢95

7.1.1 压力容器的工况分析95

7.1.2 压力容器对材料性能的要求95

7.1.3 压力容器用钢96

7.2 高温及低温构件用钢100

7.2.1 高温用钢100

7.2.2 低温用钢106

7.3 耐腐蚀构件用钢111

7.3.1 腐蚀的工况特点112

7.3.2 合金元素对金属耐蚀性的影响112

7.3.3 杂质对钢铁耐蚀性的影响114

7.3.4 碳钢的耐蚀性115

7.3.5 耐蚀低合金钢116

7.3.6 耐蚀高合金钢119

7.3.7 耐蚀、耐磨、耐热铸铁和铸钢123

7.4 零部件用钢126

7.4.1 回转件用钢126

7.4.2 支撑件用钢及铸铁129

7.5 管道用钢及铸铁134

7.5.1 压力管道的工况分析及对材料性能的要求134

7.5.2 管道用钢及铸铁134

习题和思考题135

8 有色金属及其选用137

8.1 钛及钛合金137

8.1.1 钛和钛合金的基本性能137

8.1.2 钛及钛合金的耐蚀性140

8.1.3 钛在过程装备中的选用141

8.2 铝及铝合金142

8.2.1 纯铝的性能142

8.2.2 铝合金的性能143

8.2.3 铝合金的加工性能145

8.2.4 铝及铝合金的耐腐蚀性能146

8.2.5 铝及铝合金在过程装备中的选用146

8.3 铜及铜合金147

8.3.1 纯铜的性能147

8.3.2 铜合金的性能148

8.3.3 铜和铜合金在过程装备中的选用151

8.4 镍和镍合金154

8.4.1 纯镍的基本性能155

8.4.2 镍基合金的基本性能155

8.4.3 镍及其合金在过程装备中的选用156

8.5 轴承合金158

8.5.1 轴承合金的性能要求及组织特征158

8.5.2 锡基和铅基轴承合金159

8.5.3 铜基轴承合金161

8.5.4 铝基轴承合金163

8.5.5 轴承合金在过程装备上的选用164

习题和思考题166

9 选材原则和材料数据库、专家系统简介168

9.1 过程装备材料选用的一般原则168

9.1.1 使用性能原则168

9.1.2 加工工艺性能原则169

9.1.3 经济性原则169

9.2 工程材料数据库简介170

9.3 材料选用专家系统简介171

习题和思考题173

第3篇 过程装备用非金属材料176

10 高分子材料基础176

10.1 高分子材料概述176

10.1.1 高分子材料的基本概念及分类176

10.1.2 高分子材料的命名177

10.2 高分子材料的结构与性能178

10.2.1 高分子材料组织结构的特点178

10.2.2 影响高分子材料性能的因素180

10.3 高分子材料的加工与性能183

10.3.1 高分子材料的加工工艺183

10.3.2 高分子材料的成型加工方法183

10.3.3 成型加工方法对高分子材料性能的影响185

10.4 高分子材料的改性强化188

10.4.1 高分子材料改性的目的188

10.4.2 高分子材料的改性方法及对性能的影响189

习题和思考题193

11 高分子材料及其选用194

11.1 过程装备用高分子材料的选择原则194

11.1.1 过程装备选用的高分子材料性能特点194

11.1.2 过程装备用高分子材料的选择原则196

11.2 常用工程塑料197

11.2.1 耐腐蚀性塑料197

11.2.2 耐磨性塑料203

11.2.3 耐热工程塑料206

11.2.4 其他210

11.3 橡胶及热塑性弹性体211

11.3.1 橡胶的性能和用途211

11.3.2 耐磨橡胶212

11.3.3 耐腐蚀橡胶212

11.3.4 耐油橡胶213

11.3.5 耐热橡胶214

11.3.6 热塑性弹性体的性能和用途215

11.4 热固性塑料216

习题和思考题217

12 无机非金属材料218

12.1 无机非金属材料基本特性218

12.1.1 无机非金属材料的定义与分类218

12.1.2 无机非金属材料的组成与结构218

12.1.3 无机非金属材料的基本性能222

12.2 过程装备用无机非金属材料的性能特点及应用223

12.2.1 化工陶瓷223

12.2.2 特种陶瓷224

12.2.3 玻璃229

12.2.4 化工搪瓷230

12.2.5 保温隔热材料230

12.2.6 石墨材料233

习题和思考题235

13 复合材料236

13.1 复合增强理论及增强体材料236

13.1.1 复合增强理论简介236

13.1.2 增强体材料238

13.1.3 复合材料的性能特点238

13.2 树脂基复合材料（玻璃钢）239

13.2.1 玻璃钢的组成材料与结构240

13.2.2 玻璃钢的制备方法241

1 3.2.3 玻璃钢的性能特点和应用242

13.3 金属基复合材料244

13.3.1 金属基复合材料概述244

13.3.2 金属基复合材料制备方法244

13.3.3 金属基复合材料的特性245

13.4 陶瓷基复合材料247

13.4.1 陶瓷基复合材料概述247

13.4.2 陶瓷基复合材料制备方法247

13.4.3 陶瓷基复合材料的特性248

习题和思考题250

参考文献251