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绪论 1

第1章 金属材料的力学性能 3

1.1强度与塑性 3

1.1.1拉伸试验与拉伸曲线 3

1.1.2刚度 4

1.1.3强度 5

1.1.4塑性 6

1.1.5 GB／T 228—2002与GB／T228—1987对比 6

1.2硬度 7

1.2.1布氏硬度 7

1.2.2洛氏硬度 8

1.2.3维氏硬度 9

1.3冲击韧度 10

1.3.1摆锤式一次冲击试验 10

1.3.2低温脆性 11

1.4疲劳极限 11

1.4.1疲劳现象 11

1.4.2疲劳极限 12

1.4.3提高疲劳极限的途径 12

复习与思考题1 12

第2章 金属的晶体结构与结晶 14

2.1纯金属的晶体结构 14

2.1.1晶体结构的基本概念 14

2.1.2常见的金属晶格类型 15

2.1.3金属的同素异构转变 16

2.2合金的晶体结构 17

2.2.1合金的基本概念 17

2.2.2合金的相结构 18

2.3金属的实际晶体结构 20

2.3.1多晶体 20

2.3.2晶体缺陷 20

2.4纯金属的结晶 22

2.4.1冷却曲线与过冷度 22

2.4.2纯金属的结晶过程 22

2.4.3晶粒大小及控制 23

2.5合金的结晶 25

2.5.1二元合金相图的建立 25

2.5.2二元匀晶相图 26

2.5.3二元共晶相图 28

复习与思考题2 32

第3章 铁碳合金相图 34

3.1铁碳合金的基本相及组织 34

3.1.1铁碳合金的基本相 34

3.1.2铁碳合金的基本组织 35

3.2铁碳合金相图 36

3.2.1相图中的主要特性点 37

3.2.2主要特性线 38

3.2.3相区 38

3.2.4铁碳合金的分类 38

3.3典型合金平衡结晶过程分析 39

3.3.1共析钢 39

3.3.2亚共析钢 39

3.3.3过共析钢 40

3.3.4共晶白口铸铁 41

3.3.5亚共晶白口铸铁 42

3.3.6过共晶白口铸铁 43

3.4铁碳合金的性能与成分、组织的关系 44

3.4.1碳的质量分数对铁碳合金平衡组织的影响 44

3.4.2碳的质量分数对铁碳合金力学性能的影响 44

3.4.3铁碳合金相图的应用 45

3.4.4相图的局限性 46

复习与思考题3 47

第4章 非合金钢 49

4.1杂质元素对非合金钢性能的影响 49

4.1.1锰的影响 49

4.1.2硅的影响 49

4.1.3硫的影响 49

4.1.4磷的影响 50

4.1.5非金属夹杂物的影响 50

4.2非合金钢的分类 50

4.2.1按钢中碳的质量分数分类 50

4.2.2按钢的冶炼质量分类 51

4.2.3按钢的用途分类 51

4.3常用非合金钢 51

4.3.1我国钢铁产品的牌号表示方法 51

4.3.2碳素结构钢 51

4.3.3优质碳素结构钢 53

4.3.4碳素工具钢 56

4.3.5碳素铸钢 57

复习与思考题4 57

第5章 钢的热处理 59

5.1热处理概述 59

5.1.1热处理的实质、目的和作用 59

5.1.2热处理的分类 59

5.2钢在加热时的组织转变 60

5.2.1热处理加热目的和临界温度 60

5.2.2奥氏体晶粒度及其控制 60

5.3钢在冷却时的组织转变 61

5.3.1过冷奥氏体等温冷却转变 61

5.3.2马氏体转变 64

5.3.3过冷奥氏体连续冷却转变 65

5.4钢的退火和正火 67

5.4.1钢的退火 67

5.4.2钢的正火 68

5.5钢的淬火 68

5.5.1钢的淬火 68

5.5.2淬火工艺参数 69

5.5.3常用的淬火方法 70

5.5.4钢的淬透性与淬硬性 71

5.6钢的回火 71

5.6.1钢的回火 71

5.6.2钢在回火时组织和力学性能的变化 72

5.6.3钢的回火种类 72

5.7表面热处理 73

5.7.1感应加热表面淬火 73

5.7.2火焰加热表面淬火 74

5.8化学热处理 74

5.8.1钢的渗碳 75

5.8.2渗氮 75

5.9热处理新技术简介 76

5.9.1可控气氛热处理 76

5.9.2真空热处理 76

5.9.3形变热处理 77

5.9.4高能束表面热处理 77

5.9.5新型淬火冷却介质 77

5.10热处理的质量控制 78

5.10.1钢热处理的主要缺陷 78

5.10.2热处理对零件设计的要求 79

复习与思考题5 79

第6章 金属的塑性变形与再结晶 81

6.1金属的塑性变形 81

6.1.1单晶体的塑性变形 81

6.1.2多晶体的塑性变形 83

6.2冷塑性变形对金属组织和性能的影响 84

6.2.1冷塑性变形对金属性能的影响 84

6.2.2冷塑性变形对金属组织的影响 85

6.3冷塑性变形金属在加热时的变化 87

6.3.1回复 87

6.3.2再结晶 87

6.3.3晶粒长大 88

6.4金属的热变形加工 89

6.4.1冷、热变形加工的区别 89

6.4.2热变形加工对金属组织和性能的影响 90

复习与思考题6 91

第7章 低合金钢和合金钢 93

7.1低合金钢与合金钢概述 93

7.1.1低合金钢和合金钢 93

7.1.2低合金钢和合金钢的分类 93

7.2合金元素在钢中的作用 94

7.2.1合金元素与铁、碳的作用 94

7.2.2合金元素对铁碳相图的影响 95

7.2.3合金元素对热处理的影响 97

7.2.4合金元素对钢的工艺性能的影响 98

7.3低合金钢与合金钢的编号 99

7.3.1合金结构钢的编号 99

7.3.2合金工具钢与特殊性能钢的编号 100

7.3.3专用钢的编号 100

7.4低合金钢 100

7.4.1低合金钢的分类 100

7.4.2低合金高强度钢（HSLA） 101

7.4.3低合金高耐候性钢 102

7.4.4低温用钢 103

7.5机器零件用钢 104

7.5.1合金渗碳钢 104

7.5.2合金调质钢 105

7.5.3合金弹簧钢 107

7.5.4滚动轴承钢 109

7.6合金工具钢 110

7.6.1低合金刃具钢 110

7.6.2高速工具钢 111

7.6.3合金模具钢 115

7.6.4量具钢 118

7.7特殊性能钢 119

7.7.1不锈钢 119

7.7.2耐热钢 122

7.7.3高锰耐磨钢 124

复习与思考题7 125

第8章 铸铁 128

8.1铸铁及其石墨化 128

8.1.1铸铁的特点和分类 128

8.1.2铸铁的石墨化 129

8.1.3影响石墨化程度的主要因素 130

8.2灰铸铁 131

8.2.1灰铸铁的组织 131

8.2.2灰铸铁的性能 132

8.2.3灰铸铁的牌号和用途 132

8.2.4灰铸铁的热处理 133

8.3球墨铸铁 133

8.3.1球墨铸铁的化学成分和组织特征 133

8.3.2球墨铸铁的牌号、性能和应用 133

8.3.3球墨铸铁的热处理 134

8.4蠕墨铸铁 135

8.4.1蠕墨铸铁的化学成分和组织特征 135

8.4.2蠕墨铸铁的牌号、性能特点及用途 135

8.5可锻铸铁 136

8.5.1可锻铸铁的化学成分和石墨化退火 136

8.5.2可锻铸铁的牌号、性能特点及用途 137

8.6特殊性能铸铁 138

8.6.1耐磨铸铁 138

8.6.2耐热铸铁 138

8.6.3耐蚀铸铁 139

复习与思考题8 139

第9章 有色金属及其合金 141

9.1铝及铝合金 141

9.1.1纯铝的性能与用途 141

9.1.2铝合金的分类 142

9.1.3铝合金的时效硬化 142

9.1.4变形铝合金 143

9.1.5铸造铝合金 145

9.2铜及铜合金 146

9.2.1纯铜 146

9.2.2铜合金的分类及牌号表示方法 147

9.2.3黄铜 148

9.2.4青铜 149

9.2.5白铜 151

9.3钛及钛合金 151

9.3.1钛及钛合金的种类和性能 151

9.3.2常用的钛合金 152

9.4滑动轴承合金 154

9.4.1滑动轴承合金的性能和组织要求 154

9.4.2锡基和铅基轴承合金（巴氏合金） 155

9.4.3铜基和铝基轴承合金 155

复习与思考题9 156

第10章 非金属材料及复合材料 158

10.1塑料 158

10.1.1塑料的组成 158

10.1.2塑料的分类 158

10.1.3塑料的特性 159

10.1.4常用工程塑料 159

10.2橡胶 161

10.2.1橡胶制品的组成 162

10.2.2橡胶的分类 162

10.2.3常用的橡胶 162

10.3陶瓷 163

10.3.1陶瓷的定义和分类 163

10.3.2陶瓷的生产过程 164

10.3.3陶瓷的性能 164

10.3.4常用的陶瓷 165

10.4复合材料 166

10.4.1复合材料的组成与基本类型 166

10.4.2复合材料的性能特点 167

10.4.3常用复合材料 167

复习与思考题10 168

第11章 金属材料的失效与选材 170

11.1金属材料的失效 170

11.1.1失效的概念 170

11.1.2失效形式 170

11.1.3失效的原因 171

11.1.4失效分析的一般过程 172

11.2金属材料的合理选用 173

11.2.1金属材料选材的一般原则 173

11.2.2金属材料选材的方法与步骤 175

11.3典型零构件的选材 175

11.3.1轴类零件的选材 175

11.3.2齿轮类零件的选材 177

11.3.3刃具的选材 178

11.3.4箱体类零件的选材 179

复习与思考题11 180

附录 182

附录A 实验指导书 182

附录B 平面布氏硬度值计算表 197

附录C 黑色金属硬度及强度换算表 201

附录D 常用钢种的临界温度 204

附录E 金属热处理工艺的分类及代号 206

附录F 世界各国常用钢号对照表 209

参考文献 212