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绪论 1

第1章 工程材料基础 4

1.1 工程材料的分类 4

1.2 工程材料的性能 5

1.3 金属材料的力学性能 6

1.4 金属材料的工艺性能 17

1.5 金属材料的其他性能 18

第2章 金属与合金的晶体结构 22

2.1 金属的晶体结构 22

2.1.1 晶体的基础知识 22

2.1.2 纯金属的晶体结构 23

2.2 合金的晶体结构 25

2.2.1 基本概念 25

2.2.2 合金的晶体结构 25

2.3 实际金属的晶体结构 27

2.4 纯金属的结晶与同素异晶转变 29

2.4.1 金属的结晶过程 29

2.4.2 金属的同素异晶转变 32

第3章 铁碳合金相图 33

3.1 铁碳合金相图基础 33

3.1.1 铁碳合金相图 33

3.1.2 铁碳合金的基本相及基本组织 34

3.1.3 铁碳合金相图的组成 37

3.1.4 铁碳合金的种类 38

3.2 典型铁碳合金结晶过程分析 39

3.2.1 共析钢的结晶过程 40

3.2.2 亚共析钢的结晶过程 41

3.2.3 过共析钢的结晶过程 41

3.2.4 共晶白口铸铁的结晶过程 42

3.2.5 共晶白口铸铁的结晶过程 43

3.2.6 过共晶白口铸铁的结晶过程 44

3.3 铁碳合金成分、组织和性能之间的关系 45

3.3.1 碳的质量分数对平衡组织的影响 45

3.3.2 碳的质量分数对铁碳合金力学性能的影响 46

3.3.3 碳的质量分数对工艺性能的影响 48

3.4 铁碳合金相图的应用 48

3.4.1 在钢铁选材方面的应用 48

3.4.2 在制定热加工工艺方面的应用 49

第4章 钢的热处理基础 51

4.1 概述 51

4.2 钢在加热时的组织转变 52

4.2.1 钢的临界转变温度 52

4.2.2 钢在加热时的组织转变 52

4.3 钢在冷却时的组织转变 54

4.3.1 过冷奥氏体的等温转变 54

4.3.2 过冷奥氏体的连续冷却转变 58

4.4 钢的热处理工艺 60

4.4.1 钢的退火 61

4.4.2 钢的正火 63

4.4.3 钢的淬火 64

4.4.4 钢的回火 70

4.4.5 钢的表面淬火 71

4.4.6 钢的化学热处理 73

4.5 热处理零件的结构工艺性 77

4.6 热处理技术要求的标注 79

第5章 常用铁碳合金及其热处理 82

5.1 碳钢（非合金钢） 82

5.1.1 钢中的杂质元素及其影响 82

5.1.2 碳钢的分类 83

5.1.3 碳钢的牌号及用途 83

5.2 铸铁 89

5.2.1 铸铁及其石墨化过程 89

5.2.2 铸铁的成分和性能 89

5.2.3 铸铁的分类 90

5.2.4 灰口铸铁 90

5.3 铸铁的热处理 95

5.3.1 可锻铸铁的石墨化退火 95

5.3.2 时效 96

5.3.3 以改善铸铁件整体性能为目的的热处理 96

5.3.4 铸铁的表面热处理 98

第6章 低合金钢与合金钢 99

6.1 合金钢的分类与牌号 99

6.1.1 合金钢的分类 99

6.1.2 合金钢牌号表示方法 100

6.2 合金元素对钢的影响 100

6.2.1 合金元素对钢力学性能的影响 100

6.2.2 合金元素对钢工艺性能的影响 101

6.3 低合金钢 102

6.3.1 低合金高强度结构钢 102

6.3.2 易切削结构钢 103

6.3.3 低合金耐候钢 104

6.4 机械合金结构钢 104

6.4.1 机械合金结构钢的分类及牌号 104

6.4.2 合金渗碳钢 104

6.4.3 合金调质钢 106

6.4.4 合金弹簧钢 108

6.4.5 轴承钢 109

6.4.6 高锰耐磨钢 110

6.5 合金工具钢与高速工具钢 110

6.5.1 合金工具钢 110

6.5.2 高速工具钢 115

6.6 不锈钢和耐热钢 116

6.6.1 不锈钢 116

6.6.2 耐热钢 117

第7章 非铁金属（有色金属） 119

7.1 铝及其合金 119

7.1.1 工业纯铝 119

7.1.2 铝合金的分类和热处理 120

7.1.3 变形铝合金 121

7.1.4 铸造铝合金 123

7.2 铜及其合金 126

7.2.1 工业纯铜 126

7.2.2 铜合金的分类 126

7.2.3 黄铜 127

7.2.4 青铜 128

7.3 钛及其合金 130

7.3.1 纯钛 130

7.3.2 钛合金 130

7.3.3 钛及钛合金的应用领域 131

7.4 滑动轴承合金 132

7.4.1 滑动轴承的性能和组织 133

7.4.2 常用滑动轴承合金 133

第8章 非金属材料及复合材料 135

8.1 塑料与橡胶 135

8.1.1 塑料 135

8.1.2 橡胶 139

8.2 陶瓷材料 141

8.2.1 陶瓷的分类 141

8.2.2 陶瓷的性能特点 142

8.2.3 常用特种陶瓷 142

8.3 复合材料 143

8.3.1 复合材料的分类 144

8.3.2 复合材料的性能 144

8.3.3 常用复合材料 145

第9章 铸造 147

9.1 金属材料的铸造性能 147

9.2 常用铸造方法 150

9.2.1 砂型铸造 150

9.2.2 特种铸造 154

9.2.3 常用铸造方法的特点 158

9.3 砂型铸造工艺简介 160

9.3.1 浇注位置的确定 160

9.3.2 分型面的选择 161

9.3.3 工艺参数的选定 162

9.3.4 浇注系统 164

9.4 铸件的结构设计要求 164

9.4.1 铸件的外形 164

9.4.2 铸件的孔和内腔 166

9.4.3 铸件的壁厚与壁间连接 166

9.5 实例分析 168

第10章 锻压 176

10.1 锻压的基础 176

10.1.1 金属塑性变形的实质 176

10.1.2 冷变形对金属组织结构和性能的影响 177

10.1.3 回复与再结晶 178

10.1.4 热变形对金属组织和性能的影响 179

10.1.5 金属材料的可锻性 179

10.2 锻造 180

10.2.1 锻造的加热与冷却 180

10.2.2 锻造成形方法 181

10.3 锻件的结构工艺性 191

10.3.1 自由锻件的结构工艺性 191

10.3.2 胎模锻件和模锻件的结构工艺性 192

10.4 冲压 194

10.4.1 冲压的基本工序 194

10.4.2 冲压件的结构工艺性 197

10.4.3 冲压件的精度和表面质量 199

10.5 实例分析 200

第11章 焊接 210

11.1 金属材料的焊接性能 210

11.2 常用熔化焊 211

11.2.1 焊条电弧焊 211

11.2.2 焊接设备 212

11.2.3 焊条 213

11.2.4 其他熔焊方法 219

11.3 压焊与钎焊 222

11.3.1 压焊 222

11.3.2 钎焊 223

11.4 焊接方法的特点 223

11.5 焊件的结构设计 225

11.5.1 焊接结构材料的选择 225

11.5.2 焊缝的合理布置 225

11.6 实例分析 226

第12章 工程材料的选用及机械零件毛坯的选择 229

12.1 工程材料的选用 229

12.1.1 零件的失效分析 229

12.1.2 工程材料的选用原则 232

12.1.3 选材的步骤 235

12.2 零件毛坯的选择 236

12.2.1 毛坯的种类 236

12.2.2 毛坯质量对比分析 237

12.2.3 毛坯生产的经济性对比分析 238

12.2.4 毛坯生产方式的选择原则 239

12.2.5 毛坯生产方式的选择依据 240

12.3 轴和齿轮的材料选择与毛坯选择 243

12.3.1 轴类零件材料与毛坯的选择 243

12.3.2 齿轮类零件材料与毛坯的选择 246

参考文献 250