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绪论 1

第一章 纯金属的晶体结构与结晶 3

第一节　金属及其特性 3

一、金属特性 3

二、金属原子的结合方式——金属键 3

第二节　纯金属的晶体结构 4

一、晶体结构概念 4

二、常见金属的晶体结构 5

三、立方晶格的晶面、晶向及其表示方法 7

四、金属的同素异构现象 9

第三节 实际金属的晶体结构 10

一、单晶体与多晶体 10

二、实际金属中的晶体缺陷 10

第四节　纯金属的结晶 13

一、金属的结晶过程 13

二、金属结晶的能量条件 14

三、晶核的形成与长大 15

四、金属结晶后的晶粒大小 16

第五节　铸锭结构 17

一、铸锭的组织及性能 17

二、铸锭的缺陷 18

习题与思考题 19

第二章 合金的结构与二元合金相图 20

第一节　合金及其相结构 20

一、合金 20

二、合金的相结构 20

第二节　二元合金相图 24

一、合金相图及其建立 24

二、二元合金相图的基本类型 26

第三节 相图与合金性能的关系 34

一、相图与合金的机械性能和物理性能的关系 34

二、相图与合金工艺性能的关系 34

习题与思考题 35

第三章 铁碳合金相图及碳钢 37

第一节 铁碳合金中的组元和组成相 37

一、组元 37

二、组成相 38

第二节 铁—渗碳体相图分析 39

第三节　典型合金的平衡结晶过程及组织 42

一、共析钢 43

二、亚共析钢 44

三、过共析钢 46

四、共晶白口铸铁 47

五、亚共晶白口铸铁 48

六、过共晶白口铸铁 49

第四节　含碳量对铁碳合金组织和性能的影响 50

一、相组成物相对量对机械性能的影响 51

二、组织组成物的相对量和形态对机械性能的影响 51

第五节　铁碳合金相图的应用 52

一、选材方面的应用 52

二、制定热加工工艺方面的应用 52

三、铁碳合金相图应用的局限性 53

第六节　碳钢 53

一、常存杂质元素对碳钢性能的影响 53

二、碳钢的分类、编号和用途 54

习题与思考题 58

第四章 金属的塑性变形与再结晶 60

第一节　金属的塑性变形 61

一、单晶体的塑性变形 61

二、多晶体的塑性变形 66

第二节 金属塑性变形后的组织和性能 67

一、塑性变形后的组织 67

二、塑性变形后的性能 69

三、内应力 70

第三节 变形金属加热时的回复与再结晶 70

一、回复 70

二、再结晶 71

三、晶粒长大及影响再结晶后晶粒大小的因素 72

第四节 金属的热加工 73

一、热加工与冷加工的区别 73

二、热加工的特点及其应用 73

第五节　金属的断裂 74

习题与思考题 75

第五章 钢的热处理 77

第一节 钢在加热时的转变 78

一、钢在加热或冷却时的相变温度 78

二、奥氏体的形成 79

三、奥氏体晶粒的长大及其影响因素 81

第二节 钢在冷却时的转变 83

一、过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线或TTT曲线） 84

二、过冷奥氏体转变产物的形成过程、形态和性能 86

三、C曲线的应用 96

四、过冷奥氏体连续冷却转变曲线（CCT曲线） 97

第三节 钢的退火与正火 100

一、钢的退火 100

二、钢的正火 102

第四节 钢的淬火与回火 103

一、钢的淬火 103

二、钢的回火 107

第五节 钢的淬透性 111

一、淬透性的概念 111

二、淬透性对工件机械性能的影响 112

三、淬透性的测定和表示方法 112

四、影响淬透性的因素 114

五、淬透性曲线的应用 115

第六节 钢的表面热处理 116

一、表面淬火 116

二、化学热处理 120

习题与思考题 126

第六章　工业用钢 130

第一节　钢的分类和编号 130

一、钢的分类 130

二、合金钢的编号 131

第二节　合金元素在钢中的作用 132

一、合金元素在钢中存在的形式 132

二、合金元素对铁碳相图的影响 134

三、合金元素对钢中相变的影响 135

第三节　工程结构用钢 137

一、普通碳素结构钢 137

二、普通低合金结构钢 138

第四节　调质钢 140

一、调质件的一般特点及调质钢的涵义 140

二、调质钢的化学成分及其主要作用 140

三、常用调质钢的性能特点及用途 141

第五节　表面硬化用钢 144

一、渗碳钢 144

二、氮化钢 145

三、碳氮共渗用钢 147

四、表面淬火用钢 148

五、低淬透性钢 148

第六节　专用结构钢 149

一、弹簧钢 150

二、滚动轴承钢 152

三、易切钢 154

四、冷冲压用钢 155

五、铸钢 156

第七节　工具钢 158

一、刃具钢 158

二、模具钢 165

三、量具钢 168

第八节　特殊性能钢 169

一、不锈钢 169

二、耐热钢 172

三、耐磨钢 177

习题与思考题 178

第七章　铸铁 180

第一节 铸铁的成分、组织及性能特点 180

一、铸铁的化学成分及组织特点 180

二、铸铁的分类 181

三、铸铁的性能特点 182

第二节　铸铁的石墨化 184

一、铸铁的石墨化过程 184

二、影响铸铁石墨化的因素 185

第三节 灰铸铁 187

一、灰铸铁的组织和性能 187

二、灰铸铁的牌号与机械性能指标 188

三、提高灰铸铁机械性能的途径 188

第四节　球墨铸铁 190

一、球墨铸铁的化学成分及其处理过程 190

二、球墨铸铁的组织、性能、牌号及用途 190

第五节　蠕墨铸铁 192

一、蠕墨铸铁的组织和性能特点 192

二、蠕墨铸铁的制备 192

第六节　可锻铸铁 193

一、可锻铸铁的牌号、性能和用途 193

二、可锻铸铁的制造 193

第七节　合金铸铁 194

一、耐磨铸铁 194

二、耐蚀铸铁 195

三、耐热铸铁 196

第八节　铸铁热处理 197

一、铸铁热处理的特点 197

二、铸铁热处理工艺 198

习题与思考题 199

第八章　有色金属及其合金 200

第一节　铝及其合金 200

一、工业纯铝 200

二、铝的合金化及铝合金的分类 200

三、铝合金的热处理 201

四、形变铝合金 203

五、铸造铝合金 205

第二节　铜及其合金 207

一、纯铜 207

二、铜的合金化 208

三、黄铜 208

四、青铜 210

五、白铜 213

六、选择铜合金的原则 214

第三节 滑动轴承合金 215

一、锡基轴承合金 215

二、铅基轴承合金 216

三、铜基轴承合金 216

四、铝—石墨复合材料 216

习题与思考题 217

第九章 金属材料的强化 218

第一节 金属强度与强化的概念 218

第二节 金属的强化机制 218

一、变形强化 218

二、固溶强化 220

三、细晶强化 222

四、第二相强化 223

第三节　金属的强度与塑性、韧性的配合 224

一、材料的强韧性概念 224

二、断裂韧性KIC与低应力脆断 225

第四节 强化机制的应用 226

一、低合金高强度钢（HSLA钢） 226

二、低碳马氏体钢 227

三、钢的形变热处理 227

四、马氏体时效钢 227

第五节 金属的表面强化 228

一、概述 228

二、提高金属耐磨性能的表面强化 229

三、提高金属抗疲劳性能的表面强化 230

四、金属材料的表面强化技术 232

习题与思考题 234

第十章 零件的失效分析、选材及热处理工艺分析 235

第一节 零件的失效形式、分析方法及实例 235

一、机械零件的失效形式 235

二、失效分析的一般方法 236

三、零件失效分析的实例 237

第二节　机械零件的选材 239

一、根据使用性能选材 239

二、根据工艺性能选材 240

三、成本选材法 241

第三节　热处理工艺的选择 242

一、从强度要求出发选择热处理工艺 242

二、从疲劳强度出发选择热处理工艺 242

三、为改善冲击韧性选择热处理工艺 242

四、为提高耐磨性选择热处理工艺 242

第四节　零件的热处理技术条件和冷、热加工工艺路线安排 243

一、零件热处理技术条件的制定 243

二、热处理技术条件在图纸上的标注 243

三、零件冷、热加工工艺路线的安排 244

第五节　典型零件选材及热处理工艺分析 244

一、轴类零件的选材及热处理工艺 244

二、齿轮类零件的选材及热处理工艺 247

三、内燃机的连杆及重要螺栓的选材及热处理工艺 249

四、工程机械一般易损件的选材及热处理工艺 251

习题与思考题 252