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1 钢的合金化原理 1

1.1 钢中的合金元素 1

1.1.1 概述 1

1.1.2 钢的分类和编号 2

1.1.3 合金元素在钢中的作用 6

1.2 合金元素对铁碳相图及钢热处理的影响 15

1.2.1 合金元素对铁碳相图的影响 15

1.2.2 合金元素对钢热处理的影响 17

1.3 合金元素对钢性能的影响 22

1.3.1 合金元素与钢的强韧化 22

1.3.2 合金元素对钢不同热处理状态下力学性能的影响 29

1.3.3 合金元素对钢工艺性能的影响 38

1.4 微量元素及钢的微合金化 46

1.4.1 钢中的微量元素及其作用 46

1.4.2 钢的微合金化 47

习题 50

2 工程构件用钢 52

2.1 工程构件用钢的基本要求 52

2.1.1 足够的强度与韧度 52

2.1.2 良好的焊接性和成型工艺性 52

2.1.3 良好的耐腐蚀性 53

2.2 工程构件用钢的合金化 53

2.2.1 合金元素对钢力学性能的影响 53

2.2.2 合金元素对钢焊接性能的影响 56

2.2.3 合金元素对钢耐大气腐蚀性能的影响 56

2.3 铁素体-珠光体钢 57

2.3.1 碳素工程结构钢 57

2.3.2 低合金高强度结构钢 59

2.4 低碳贝氏体钢、针状铁素体钢及低碳马氏体钢 64

2.4.1 低碳贝氏体钢 64

2.4.2 针状铁素体钢 65

2.4.3 低碳马氏体钢 66

2.5 双相钢 66

习题 68

3 机器零件用钢 70

3.1 概述 70

3.1.1 力学性能要求 70

3.1.2 工艺性能要求 71

3.2 渗碳钢 71

3.2.1 渗碳钢的工作条件及性能要求 71

3.2.2 渗碳钢的成分 72

3.2.3 常用渗碳钢 73

3.2.4 渗碳钢的热处理 76

3.3 调质钢 78

3.3.1 调质钢的工作条件及性能要求 78

3.3.2 调质钢的组织及成分特点 79

3.3.3 常用调质钢 79

3.3.4 调质钢的热处理 83

3.4 弹簧钢 85

3.4.1 弹簧钢的工作条件及性能要求 86

3.4.2 弹簧钢的成分 86

3.4.3 常用弹簧钢 87

3.4.4 弹簧钢的热处理 87

3.5 轴承钢 90

3.5.1 轴承钢的工作条件及性能要求 90

3.5.2 轴承钢的成分特点 91

3.5.3 常用的轴承钢 91

3.5.4 轴承钢的热处理 93

3.6 马氏体型结构钢 96

3.6.1 低碳马氏体型结构钢 96

3.6.2 低合金中碳马氏体型超高强度结构钢 101

3.6.3 马氏体时效钢 103

3.7 特殊用途结构钢 105

3.7.1 高锰钢 105

3.7.2 易切削钢 107

3.7.3 钢轨钢 108

习题 109

4 工具钢 110

4.1 刃具钢 111

4.1.1 刃具钢的工作条件及性能要求 111

4.1.2 碳素工具钢 112

4.1.3 低合金工具钢 113

4.1.4 高速钢 115

4.2 模具钢 122

4.2.1 冷作模具钢 122

4.2.2 热作模具钢 125

4.2.3 塑料模具用钢 127

4.3 量具钢 128

4.3.1 常用量具用钢 128

4.3.2 量具钢的热处理 129

习题 129

5 不锈钢 131

5.1 概述 131

5.1.1 不锈钢的分类 131

5.1.2 不锈钢的牌号 132

5.1.3 金属腐蚀基本类型 132

5.1.4 不锈钢的性能要求 134

5.1.5 不锈钢的合金化原理 134

5.2 铁素体不锈钢 135

5.2.1 铁素体不锈钢特点 135

5.2.2 铁素体不锈钢的组织性能 136

5.2.3 铁素体不锈钢的压力加工及热处理 139

5.3 马氏体不锈钢 140

5.3.1 马氏体不锈钢的成分特点 140

5.3.2 马氏体不锈钢的组织性能 141

5.3.3 马氏体不锈钢的焊接 141

5.3.4 马氏体不锈钢分类 142

5.4 奥氏体不锈钢 143

5.4.1 奥氏体不锈钢的成分特点 143

5.4.2 18-8型奥氏体不锈钢的热处理特点 143

5.4.3 Cr-Mn-N及Cr-Mn-Ni-N型不锈钢 144

5.4.4 奥氏体不锈钢的加工 145

5.4.5 奥氏体不锈钢的晶间腐蚀、应力腐蚀及点腐蚀 145

5.5 沉淀硬化不锈钢 147

5.5.1 奥氏体-马氏体型沉淀硬化不锈钢 147

5.5.2 马氏体型沉淀硬化不锈钢 148

5.6 超高强度不锈钢 148

5.6.1 沉淀硬化高强度不锈钢 149

5.6.2 时效不锈钢 149

5.7 不锈钢应用实例 151

5.7.1 不锈钢在医疗器械上的应用 151

5.7.2 不锈钢在模具中的应用 151

5.7.3 不锈钢在汽车工业中的应用 152

5.7.4 高强度不锈钢在飞机上的应用 153

习题 154

6 耐热钢及耐热合金 155

6.1 耐热钢及耐热合金概述 155

6.1.1 耐热钢及耐热合金的工作条件和性能要求 155

6.1.2 钢的抗氧化性 156

6.1.3 钢的热强性 157

6.1.4 耐热钢的成分特点及合金化 159

6.2 抗氧化钢 160

6.2.1 铁素体型抗氧化钢 160

6.2.2 奥氏体型抗氧化钢 161

6.3 热强钢 162

6.3.1 珠光体型热强钢 162

6.3.2 马氏体热强钢 164

6.3.3 奥氏体型热强钢 166

6.4 镍基耐热合金 169

6.4.1 固溶强化型镍基高温合金 170

6.4.2 沉淀强化型镍基合金 171

习题 172

7 铸铁 173

7.1 铸铁的石墨化过程及分类 173

7.1.1 铸铁的石墨化过程 173

7.1.2 铸铁的分类 175

7.2 灰口铸铁 176

7.2.1 灰口铸铁的化学成分、组织和性能 176

7.2.2 灰口铸铁的牌号和用途 177

7.2.3 影响灰口铸铁组织与性能的因素 177

7.2.4 灰口铸铁的孕育处理 178

7.2.5 灰口铸铁的热处理 179

7.3 球墨铸铁 179

7.3.1 球墨铸铁的化学成分、组织和性能 179

7.3.2 球墨铸铁的牌号和用途 180

7.3.3 球墨铸铁的热处理 181

7.4 蠕墨铸铁 182

7.4.1 蠕墨铸铁的化学成分与金相组织 182

7.4.2 蠕墨铸铁的牌号、性能与用途 183

7.5 可锻铸铁 183

7.5.1 可锻铸铁的化学成分、组织及石墨化退火 183

7.5.2 可锻铸铁的牌号、性能及用途 184

7.6 特殊性能铸铁 185

7.6.1 耐磨铸铁 185

7.6.2 耐热铸铁 186

7.6.3 耐蚀铸铁 186

习题 186

8 有色金属及其合金 188

8.1 铝及铝合金 188

8.1.1 纯铝 188

8.1.2 铝合金的分类 188

8.1.3 铝合金强化 190

8.1.4 变形铝合金 193

8.1.5 铸造铝合金 197

8.2 镁及镁合金 200

8.2.1 纯镁 200

8.2.2 镁合金 201

8.3 铜及铜合金 209

8.3.1 纯铜 209

8.3.2 黄铜 210

8.3.3 青铜 212

8.4 钛及钛合金 213

8.4.1 纯钛 214

8.4.2 钛合金 214

8.4.3 工业用钛合金 215

8.4.4 钛合金的热处理 217

习题 220

9 新型金属材料 221

9.1 磁性材料 221

9.1.1 软磁材料 221

9.1.2 硬磁材料 225

9.1.3 磁记录材料 229

9.1.4 磁性纳米材料 233

9.2 电阻合金 235

9.2.1 精密电阻合金 235

9.2.2 电热合金 238

9.2.3 热电偶合金 240

9.3 形状记忆材料 242

9.3.1 形状记忆效应及机理 243

9.3.2 形状记忆合金 245

9.3.3 形状记忆陶瓷 249

9.3.4 形状记忆聚合物 250

9.3.5 形状记忆材料的应用 253

9.4 其他功能材料 256

9.4.1 热膨胀合金 256

9.4.2 弹性合金 261

9.4.3 减振合金 266

习题 269

参考文献 270