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目录 1

第一部分 力学性能 1

第一章 位错的基本概念 1

§1-1 晶体的理论强度与晶体缺陷 1

一、晶体的理论强度 1

二、晶体缺陷 3

§1-2 晶体中的位错 3

一、位错的定义 3

二、位错的种类 4

三、位错的特征量——柏氏矢量 8

四、位错密度 9

§1-3 位错的弹性性质 9

一、刃型位错的应力场 9

二、螺型位错应力场 10

三、位错的应变能与线张力 12

四、应力场对位错的作用力 14

五、位错间的相互作用力 16

六、位错的塞积群 17

七、位错的点阵模型 19

§1-4 位错的运动 21

一、位错的滑移 22

二、位错的攀移 23

三、位错的交割与割阶 23

四、位错的增殖 25

§1-5 典型晶体中的位错形态 26

一、全位错与不全位错 26

三、位错反应和扩展位错 27

二、特征位错 27

四、面心立方晶体中的不全位错 30

§1-6 实际晶体中的位错 32

一、实际晶体中产生位错的原因 32

二、位错与晶体生长 33

§1-7 晶粒间界 35

一、小角度晶界的位错模型 35

二、大角度晶界 37

三、晶界能与晶界内吸附 39

一、广义虎克定律 42

§2-1 广义虎克定律与弹性模量 42

第二章 金属的弹性与滞弹性 42

二、金属的弹性模量 45

§2-2 金属弹性的物理本质 47

§2-3 金属弹性模量的影响因素 49

一、温度的影响 49

二、合金元素的影响 50

三、加工硬化的影响 50

一、铸造合金弹性变形特点 52

二、铸造合金的弹性模量 52

§2-4 铸造合金的弹性 52

三、影响铸铁弹性模量的因素 53

§2-5 弹性模量的测量 54

§2-6 滞弹性效应 55

§2-7 内耗 56

一、内耗的度量 56

二、内耗机理 59

三、内耗的测量方法 61

§2-8 铸铁的滞弹性 63

一、滑移 65

第三章 金属的塑性变形 65

§3-1 单晶体金属的塑性变形 65

二、机械孪生 73

三、形变带 79

§3-2 单晶体金属的屈服与加工硬化 80

一、屈服及其机理 80

二、屈服应力的影响因素 82

三、加工硬化 84

一、多晶体变形特点 91

§3-3 多晶体金属的屈服与加工硬化 91

二、多晶体的屈服与加工硬化 93

三、铸造合金的塑性变形 96

§3-4 塑性变形对金属组织和性能 98

影响 98

一、形变织构 98

二、亚结构 99

三、内应力 99

四、力学及物理性质的变化 100

§4-1 断裂的基本概念 101

一、断裂的基本类型及特征 101

第四章 金属的断裂与断口 101

二、脆性断裂 103

三、脆性断裂机制 104

四、延性断裂 108

§4-2 铸造合金的断裂 108

一、铸铁断裂的特点 108

二、铸钢断裂的特点 109

三、影响铸铁断裂的因素 109

一、断口的宏观分析 111

§4-3 断口 111

二、断口的微观分析 114

三、铸铁的断口特征 121

第五章 金属疲劳 126

§5-1 金属疲劳的基本概念 126

一、金属疲劳的类型 126

二、疲劳曲线和疲劳极限 127

§5-2 疲劳过程中组织和性能的变化 134

一、疲劳硬化 134

二、疲劳软化 135

一、裂纹的产生 136

§5-3 金属疲劳断裂过程及机理 136

二、疲劳裂纹的扩展 137

三、疲劳裂口成核和裂纹扩展机理 138

§5-4 低周疲劳与热疲劳 139

一、低周疲劳 139

二、热疲劳断裂 140

§5-5 铸铁的疲劳 142

一、灰铸铁的疲劳性能 142

二、球墨铸铁的疲劳性能 144

第六章 金属常用机械性能 147

§6-1 静拉伸下金属性能 148

一、静拉伸下金属性能指标 148

二、铸铁的拉伸性能 150

§6-2 静压缩下性能 153

一、静压缩下变形特征及指标 153

二、铸铁的压缩性能 155

§6-3 冲击性能 156

一、冲击性能指标及应用 157

三、铸铁的冲击性能 159

二、多次冲击抗力 159

§6-4 扭转和弯曲性能 162

一、扭转变形特点 162

二、铸铁的扭转性能 164

三、弯曲变形特点 165

四、铸铁的弯曲性能 165

§6-5 硬度 167

一、硬度试验方法 167

二、硬度与金属强度之间关系 171

三、铸铁的硬度 172

第七章 合金材料的高温和低温性能 176

§7-1 金属蠕变—断裂 176

一、金属蠕变曲线 176

二、持久强度 178

三、蠕变—断裂经验关系式 179

四、蠕变的变形机制 180

五、蠕变断裂机制 181

§7-2 铸造合金的高温机械性能 184

一、铸铁的高温机械性能 185

二、有色铸造合金的高温机械性能 188

§7-3 铸铁的低温性能 190

一、低温下金属力学性质概述 190

二、铸铁的低温机械性能 190

第八章 合金材料的磨损 196

§8-1 摩擦和磨损的概念 196

一、摩擦 196

二、磨损 196

§8-2 磨损机理及影响因素 197

一、磨料磨损 197

二、粘着磨损 202

三、腐蚀磨损 206

四、表面疲劳磨损（接触疲劳） 211

§8-3 磨损试验方法 216

一、磨损试验的分类 216

二、常用试验机的分类 216

三、磨损量的测定方法 216

第九章 金属断裂韧性 219

§9-1 概述 219

二、平面应力和平面应变 220

一、裂纹的三种基本形式 220

§9-2 线弹性断裂韧性 220

三、裂纹顶端附近的应力场 221

四、应力场强度因子和断裂韧性 222

五、裂纹顶端的塑性区尺寸和KI的 224

塑性修正 224

六、裂纹扩展的能量释放率 226

§9-3 弹塑性断裂韧性 229

一、裂纹顶端张开位移（C.O.D） 229

二、“J”积分的概念 231

一、平面应变断裂韧性KIc的测试 233

§9-4 断裂韧性参数的测试 233

二、δc和JIc的测试原理简介 237

§9-5 影响断裂韧性的因素 238

一、温度和加荷速度的影响 238

二、断裂韧性和常用机械性能 239

的关系 239

三、组织结构对KIc的影响 241

四、晶粒度对KIc的影响 241

性的影响 242

五、夹杂和第二相对KIc的影响 242

六、铸铁显微组织对铸铁断裂韧 242

§9-6 断裂韧性在工程中的应用 243

一、对机件实际断裂强度的计算 244

二、机件裂纹临界尺寸的计算 245

三、在疲劳方面的应用 246

第十章 合金的强化 250

§10-1 固溶强化 250

一、弹性交互作用 252

二、电学交互作用 253

三、化学交互作用 254

四、几何交互作用 254

§10-2 第二相粒子强化 256

一、第二相粒子强化的机理 256

二、固溶体的脱溶沉淀强化 258

三、弥散强化 258

§10-3 晶界强化 259

一、晶界强化本质 259

一、晶须、复合材料 261

§10-4 其它强化方法 261

二、强化的措施 261

二、定向结晶 264

第二部分 物理性能 266

第十一章 量子力学及金属电子论的 266

基本概念 266

§11-1 量子力学的实验基础 267

一、光电效应 267

二、康普顿效应 267

三、玻尔原子 270

§11-2 量子力学的基本概念 272

一、量子数 272

二、泡利原理和原子核外电子的排布 276

三、波动的基本知识 277

四、德布罗意（De Broglie）波 280

五、德布罗意波的实验证明 281

六、德布罗意波的统计解释 283

七、测不准关系 284

八、波函数 285

九、薛定谔（Schr？dinger）方程 288

十、薛定谔方程对某些简单问题 289

的应用 289

十一、费米—狄拉克（Fermi— 299

Dirac）统计 299

§11-3 金属电子论的基本概念 303

一、经典电子论及其缺陷 303

二、自由电子的量子理论 304

三、金属能带理论 307

一、表征金属导电性的基本物理量 319

§12-1 金属的导电性 319

第十二章 金属的导电性 319

二、金属导电的物理本质 320

§12-2 影响金属导电性的因素 322

一、温度对金属导电性的影响 322

二、成分与合金相对导电性的影响 325

三、晶粒组织与相分布对导电性 328

的影响 328

四、杂质和缺陷对导电性的影响 331

一、伏特计—安培计法 333

§12-3 电阻率的测定 333

五、冷加工和退火对导电性的影响 333

二、电位差计法 334

三、电桥法 335

§12-4 电阻分析在金属学 337

研究中的应用 337

一、电阻分析的原理 337

二、测定固溶体的溶解度 339

退火和回火处理的组织变化 340

三、用电阻率法研究碳钢的淬火、 340

四、电阻分析在合金的时效研究中 342

的应用 342

五、电阻分析在铸造合金研究中 343

的应用 343

第十三章 金属的磁性 345

§13-1 铁磁现象及其物理本质 345

一、铁磁现象 345

二、原子的磁性 347

三、铁磁性的物理本质 348

§13-2 抗磁性和顺磁性 350

一、铁磁体的磁结构 351

§13-3 磁化过程 351

二、磁化过程 353

§13-4 影响铸造合金磁性的因素 355

一、组织结构的影响 355

四、温度的影响 356

五、杂质的影响 356

六、热处理的影响 356

三、晶粒大小的影响 356

二、碳的影响 356

§13-5 磁性测量 357

一、直流冲击法的磁性测量 357

二、弱磁性材料的测量 360

§13-6 磁性分析 365

一、相磁性分析的一般原理 365

二、奥氏体等温转变曲线的测定 366

三、平衡图的建立 367

§13-7 磁力探伤法及其应用 369

一、磁力探伤原理 369

二、检测方法 370

第十四章 金属的热学性质 372

§14-1 热学性质的基本量和导热率 372

一、热函和热容 372

二、固体的导热率 373

§14-2 晶体中的原子热振动 375

一、一维单原子晶格的振动 375

二、一维双原子晶格的振动 378

§14-3 固体的比热 382

一、经典的固体比热 382

二、爱因斯坦模型 383

三、德拜模型 384

§14-4 热传导及其影响因素 386

一、固体的热传导 386

二、影响金属导热率的因素 387

§14-5 导热率、热容的测定及热分析在金属学研究中的应用 392

一、导热率的测定 392

二、热容的测定 396

三、热分析及其在金属学研究中的应用 398

§15-1 金属的热膨胀系数 404

第十五章 金属的热膨胀 404

§15-2 晶体热膨胀的物理本质 405

一、晶体的结合力和结合能 405

二、晶体的非线性振动与热膨胀 406

三、铁磁性物质？膨值的反常 408

§15-3 影响金属热膨胀的因素 409

一、温度对热膨胀的影响 409

二、熔点Ts对膨胀系数的影响 409

的影响 410

四、合金元素与合金相对热膨胀 410

三、相变对热膨胀的影响 410

五、冷加工对热膨胀的影响 414

§15-4 热膨胀的测量及其在金属材料研究中的应用 414

一、热膨胀的测量 414

二、机械杠杆和光杠杆膨胀仪的构造和工作原理 414

三、膨胀系数的测定 417

四、热膨胀测量在金属材料研究中 418

的应用 418

主要参考文献 423