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目录前言第一章绪论第一节近代材料的发展、材料科学形成及其在国民经济中的地位 1

第二节材料的分类 3

第三节材料性能的依据——成分、结构、组织 4

第二章材料和机械工程第一节机械设计与材料 7

一、设计的基本概念 7

二、近代机械设计发展的一个重要特点 8

第二节材料在机械制造过程中的行为 10

一、两类工艺 10

二、零件制造的各种工艺过程之间的关系 11

第三节机械产品在服役时的材料问题 12

一、机械产品失效的种类 12

二、失效的防止 13

三、失效分析 14

第三章原子核外电子行为和原子的键合第一节原子核外的电子 15

一、波粒两象性 15

二、波函数 15

三、量子数 16

四、波函数及电子云图象 17

第二节原子核外电子的排布和周期表 19

一、原子核外电子的排布 19

二、周期表与元素的性质 21

第三节原子的键合 24

一、离子键 24

二、共价键 25

三、金属键 28

四、物理键 29

五、价键四面体 29

第四节材料化学成分的近代分析方法介绍 31

一、宏观分析 32

二、微观分析——电子探针仪 33

三、表面分析 34

第四章固体结构第一节几何晶体学基础知识 35

一、空间点阵与晶胞 35

二、晶面和晶向的表示方法 38

三、晶面间距 39

第二节晶体中原子的排列 39

一、排列的规则 39

二、各种类型晶体的原子排列 40

三、各类晶体性能比较 45

第三节实际晶体 45

一、晶体中的点缺陷 46

二、晶体中的线缺陷——位错 46

三、晶体中的面缺陷——晶界 49

第四节非晶态结构的几何特征 50

一、径向分布函数 50

二、几何模型 51

第五节高聚物的结构特点 52

一、高聚物的微观结构 53

二、高聚物中的结晶区与结晶度 53

三、温度和时间对高聚物的影响 54

第六节固体材料结构分析方法——X射线衍射分析方法 55

一、单晶体的衍射——劳厄法 56

二、多晶体的衍射——粉末法 56

第五章相、相图、相变第一节概述 59

一、基本术语 59

二、系统平衡的热力学条件 60

三、时间因素对相转变的影响 60

第二节材料中的基本相及其特征——固溶体、中间相和非晶相 61

一、置换式固溶体 62

二、间隙式固溶体 64

三、中间相 65

四、非晶相（玻璃相） 66

第三节相平衡及基本相图 66

一、概述 66

二、单元相图 66

三、二元相图的建立 67

四、均晶相图和杠杆定律 69

五、二元共晶相图 70

七、其它二元合金相图 73

六、二元包晶相图 73

八、三元相图简介 75

第四节扩散 77

一、扩散现象及其宏观规律 77

二、扩散机理 78

三、影响扩散的因素 79

第五节凝固与结晶 80

一、纯金属的结晶 81

二、合金的结晶 84

三、高聚物的凝固与结晶 84

第六节固态转变 85

一、概述 85

二、同素异构转变 87

三、脱溶转变 87

五、非平衡转变 88

四、共析转变 88

第七节材料的显微分析方法 89

一、光学显微镜分析技术 89

二、透射电子显微镜分析技术 91

三、扫描电子显微镜分析技术 93

第六章工程材料的力学性能第一节弹性 99

一、虎克定律 99

二、双原子固体模型 100

三、弹性比功及弹性滞后 100

第二节塑性 101

一、塑性变形的方式 101

二、单晶体的塑性变形 103

三、多晶体的塑性变形 104

四、塑性变形后的组织、性能及其在回复、再结晶后的变化 105

五、材料的强度及影响因素 109

六、超塑性的概念 111

一、塑性断裂 112

第三节断裂 112

二、脆性断裂 113

三、疲劳断裂 116

四、蠕变断裂和应力腐蚀断裂 120

五、脆化因素 120

第七章材料的物理化学性能第一节材料的电学性能 122

一、材料导电的物理本质 122

二、材料的导电性能 123

一、热膨胀及膨胀系数 124

第二节材料的热学性能 124

二、热传导 125

三、材料的热容 126

第三节材料的抗腐蚀性能 127

一、氧化 127

二、腐蚀 127

第八章铁碳相图及铁碳平衡组织第一节铁碳合金系及铁碳相图 129

一、铁碳合金系组元 129

二、铁碳相图 131

一、共析钢（含碳0.77％）在缓冷时的结晶和固态转变后的组织 134

第二节典型铁碳合金的结晶 134

二、钢中先共析转变 136

三、共晶白口铸铁的结晶和固态转变 137

四、亚共晶和过共晶白口铸铁的结晶和固态转变 138

五、工业纯铁缓冷时的固态转变和组织 138

第三节 碳钢 140

一、铸钢件 141

三、碳钢的冷形变 142

二、碳钢的热形变 142

四、碳钢的分类、牌号及用途 143

第四节铸铁 144

一、概述 144

二、石墨化及铸铁组织特征 146

三、各种铸铁简介 147

第九章铁碳合金非平衡组织——钢铁热处理第一节概述 152

一、奥氏体形成过程 153

第二节 钢在加热时转变——奥氏体的形成 153

二、奥氏体形成的动力学 154

三、奥氏体的晶粒大小及影响因素 154

第三节过冷奥氏体的转变 155

一、过冷奥氏体等温转变曲线 155

二、过冷奥氏体等温转变机构 157

三、珠光体型转变 158

四、贝氏体型转变 158

五、马氏体型转变 160

六、连续冷却转变 163

第四节 回火转变及其重要性 164

一、回火转变的重要性 164

二、回火过程及组织的变化 165

三、回火转变后的组织及性能 166

四、回火脆性 167

第五节热处理工艺简介 168

一、钢的退火 168

二、钢的正火 169

三、钢的淬火和回火 170

四、钢的淬透性 172

五、钢的表面改性热处理工艺 174

六、热处理新工艺 177

七、热处理零件的合理结构设计与技术条件 178

第六节铸铁热处理 179

第十章合金钢第一节合金钢概述 181

一、碳钢的不足和合金钢的出现 181

二、合金钢分类及编号 182

第二节合金元素对钢中基本相的影响 183

一、合金元素与铁的作用 183

二、合金碳化物 183

三、合金钢中的氮化物和氧化物 185

四、合金钢中的金属化合物 185

第三节合金元素对铁碳状态图的影响 186

二、合金元素对过冷奥氏体转变的影响 187

一、合金元素对奥氏体转变的影响 187

第四节 合金元素对钢中固态相变过程及组织的影响 187

三、合金元素对马氏体转变的影响 188

四、合金元素对淬火钢回火时转变的影向 188

第五节合金元素对钢性能的影响 190

一、合金元素对钢常温力学性能的影响 190

二、合金元素对钢高温力学性能的影响 191

三、合金元素对钢低温性能的影响 191

四、合金元素对钢物理化学性能的影响 191

五、合金元素对钢工艺性能的影响 194

第六节 以强度和韧性为主要要求的钢材 195

一、强度、韧性和断裂 195

二、合金化原则，热处理特点和组织 196

三、典型钢种及应用举例 197

第七节 以可焊性为主要要求的钢材 201

一、可焊性 202

二、典型钢种及应用 202

一、概述 204

第八节 以耐腐蚀性为主要要求的钢材 204

二、钢铁的电化学腐蚀及不锈钢 205

三、应力腐蚀及防止 207

第九节 以硬度为主要要求的钢材 208

一、轴承钢 208

二、刃具钢 209

三、模具钢 212

四、耐磨钢 213

第十节 以耐热性为主要要求的钢材 214

一、如何提高钢材抗氧化性能和高温强度 214

二、耐热钢种类 215

第十一章有色金属及其合金第一节铝及铝合金 218

一、纯铝及工业铝合金分类 218

二、铝合金的强化特点 220

三、几种常用铝合金及选用条件 222

一、纯铜 224

第二节钢及铜合金 224

二、黄铜 225

三、青铜 226

第三节钛及钛合金 228

一、纯钛及钛合金分类 228

二、典型钛合金 229

第四节轴承合金及稀土 231

一、轴承合金 231

二、稀土 232

第十二章高分子聚合物第一节概述 234

一、什么叫高分子化合物 234

二、高聚物的人工合成 235

三、高分子的分类和名称 236

第二节高分子化合物的结构 237

一、大分子链的结构 238

二、大分子间的作用力 240

三、大分子链的柔性 242

四、大分子链聚合物的聚集态——晶态与非晶态 243

五、提高工程结构用聚合物性能的途径 245

第三节聚合物的流变行为和力学性能 246

一、玻璃态及玻璃化转变 247

二、高弹性（橡胶弹性） 248

三、粘弹性 248

四、强度和断裂 251

第四节 聚合物的其它性能 253

第五节工程塑料、橡胶、合成纤维简介 254

一、塑料 254

二、橡胶 256

三、合成纤维 256

第十三章陶瓷材料第一节概述 258

一、陶瓷材料的特点和制备 258

二、陶瓷的分类 259

第二节组成陶瓷的基本相及其变化 259

一、晶体相 260

二、玻璃相 264

三、气相 266

第三节 陶瓷材料的性能及应用 266

一、陶瓷材料的力学性能 266

二、陶瓷材料的热性能及高温材料 268

三、陶瓷材料的电学性能及其应用 269

四、陶瓷材料的其它性能及应用 270

第十四章复合材料第一节概述 271

第二节复合材料的特点 272

一、比强度和比模量 272

二、抗疲劳性能 272

三、减震性能 273

四、耐高温性能 273

第三节 结构复合材料的复合理论简介 273

一、连续纤维单向强化复合材料的强度分析 274

二、界面和结合强度 276

三、裂纹及其对复合材料强度的影响 277

第十五章工程材料应用第一节选材原则 279

一、材料的使用性能 279

二、材料的工艺性能 280

三、经济性因素 280

第二节 工程材料选材实例——汽车用材分析 281

一、汽车性能和材料的关系 281

二、汽车的工作状况及受力 282

三、汽车用材 283

四、典型零件选材及工艺分析 286

第三节工程材料应用中的几个问题 290

一、强度和韧性的合理匹配问题 290

二、标注硬度的功过评述 292

三、残余应力的功过评述 293

参考文献 295

附录一美、英、日、联邦德国、苏各国钢号表示法 297

附录二国内外常用钢号对照表 305