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前言 1

第一章 金属材料的性能 1

第一节 金属材料的力学性能 1

一、强度 2

二、塑性 5

三、硬度 6

四、韧性 17

五、疲劳极限 19

六、蠕变 20

第二节 金属材料的物理性能和化学性能 21

一、物理性能 21

二、化学性能 24

第三节 金属材料的工艺性能 24

一、铸造性能 24

二、焊接性 25

三、锻造性能 25

四、切削加工性能 25

五、热处理工艺性能 26

复习思考题 26

第二章 纯金属的晶体结构与结晶 27

第一节 纯金属的晶体结构 27

一、晶体与非晶体 27

二、金属晶体与非金属晶体 27

三、金属晶体结构的描述方法 28

四、常见金属的晶体结构 29

第二节 纯金属的结晶 30

一、纯金属的结晶条件 30

二、纯金属的结晶规律 31

三、细化晶粒 32

四、晶体缺陷 34

五、金属的同素异构转变 35

复习思考题 36

第三章 金属的塑性变形与再结晶 37

第一节 金属塑性变形的概念 37

一、单晶体的塑性变形 37

二、多晶体的塑性变形 41

三、合金的塑性变形 42

第二节 冷塑性变形对金属组织与性能的影响 44

一、冷塑性变形对金属性能的影响 44

二、冷塑性变形对金属组织的影响 45

三、残余应力的产生 47

第三节 冷变形金属在加热时的变化 48

一、回复 48

二、再结晶 48

三、晶粒长大 49

第四节 金属的热塑性变形 50

一、热变形加工与冷变形加工的区别 50

二、热变形加工对金属组织与性能的影响 51

复习思考题 52

第四章 铁碳合金相图 53

第一节 合金的基本概念 54

一、合金 54

二、组元 54

三、合金系 54

四、相 54

五、组织 55

第二节 固态合金的相结构 55

一、固溶体 55

二、金属化合物 57

第三节 铁碳合金的相结构 57

一、铁素体 57

二、奥氏体 57

三、渗碳体 58

第四节 Fe-Fe3C相图分析 58

一、简化Fe-Fe3C相图的分析 59

二、Fe-Fe3C相图中的合金分类 61

第五节 典型铁碳合金的结晶过程分析 62

一、共析钢的结晶 62

二、亚共析钢的结晶 62

三、过共析钢的结晶 63

四、共晶白口铸铁的结晶 64

五、亚共晶白口铸铁的结晶 65

六、过共晶白口铸铁的结晶 65

第六节 Fe-Fe3C相图的应用 66

一、含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响 66

二、Fe-Fe3C相图在工业生产中的应用 67

复习思考题 68

第五章 钢的热处理 69

第一节 钢的热处理原理 69

一、加热时的组织转变 70

二、冷却时的组织转变 74

第二节 工件的退火与正火 85

一、退火 85

二、正火 87

三、退火与正火的选择 88

第三节 工件的淬火与回火 88

一、淬火 88

二、回火 95

第四节 工件的表面热处理和化学热处理 97

一、工件的表面淬火 98

二、工件的化学热处理 99

第五节 热处理新技术简介 102

一、形变热处理 102

二、真空热处理与可控气氛热处理 103

三、激光热处理与电子束表面淬火 103

第六节 热处理零件的结构工艺性 103

一、结构工艺性的概念 103

二、热处理工艺对零件结构的要求 104

第七节 热处理工艺的应用 104

一、热处理的技术条件 105

二、热处理工序位置的确定 106

复习思考题 107

第六章 工业用钢 108

第一节 钢材的生产 108

一、钢铁的冶炼 108

二、钢材生产简述 110

三、钢材的分类及应用 111

第二节 钢的分类与编号 111

一、钢的分类 111

二、钢铁及合金牌号统一数字代号体系 112

第三节 非合金钢 112

一、非合金钢中的常存杂质元素及其影响 113

二、碳素结构钢 113

三、优质碳素结构钢 113

四、碳素工具钢 116

五、铸造碳钢 117

第四节 合金元素在钢中的作用 118

一、合金元素对钢基本相的影响 118

二、合金元素对Fe-Fe3C相图的影响 118

三、合金元素对钢热处理的影响 119

第五节 低合金钢 121

一、低合金钢的分类及牌号 121

二、低合金高强度结构钢 121

三、低合金耐候钢 122

四、低合金专业用钢 123

第六节 合金钢 123

一、机械结构用合金钢 123

二、合金工具钢和高速工具钢 129

三、特殊性能钢（不锈钢、耐热钢） 135

四、滚动轴承钢 139

复习思考题 140

第七章 工程铸铁 142

第一节 铸铁概述 142

一、铸铁的石墨化及影响因素 142

二、铸铁的组织与性能 143

三、铸铁的分类 144

第二节 灰铸铁 145

一、灰铸铁的成分、组织和性能 145

二、灰铸铁的牌号及用途 146

三、灰铸铁的孕育处理及低合金化 147

四、灰铸铁的热处理 148

第三节 球墨铸铁 148

一、球墨铸铁的成分、组织和性能 148

二、球墨铸铁的牌号及用途 149

三、球墨铸铁的热处理 150

第四节 可锻铸铁 151

一、可锻铸铁的成分、组织和性能 151

二、可锻铸铁的牌号及用途 151

第五节 蠕墨铸铁 152

一、蠕墨铸铁的成分、组织及性能 152

二、蠕墨铸铁的牌号及用途 152

第六节 合金铸铁 153

一、耐磨铸铁 153

二、耐热铸铁 153

三、耐蚀铸铁 154

复习思考题 154

第八章 非铁金属（有色金属）材料与粉末冶金材料 156

第一节 铝及铝合金 156

一、工业纯铝 156

二、铝合金的分类与热处理强化 156

三、变形铝合金 157

四、铸造铝合金 159

第二节 铜及铜合金 161

一、工业纯铜 161

二、铜合金的分类 161

第三节 其他有色金属材料 165

一、钦及钦合金 165

二、镁及镁合金 166

第四节 轴承合金 167

一、轴承合金的性能要求 167

二、轴承合金的组织特征 168

三、轴承合金的分类及牌号 168

四、常用的轴承合金 168

第五节 粉末冶金材料 168

一、粉末冶金法的应用 168

二、硬质合金 169

复习思考题 170

第九章 新型材料及其应用 171

第一节 形状记忆合金 171

一、概述 171

二、典型的形状记忆合金及性能特点 172

三、形状记忆合金的应用 172

第二节 纳米材料及其应用 173

一、纳米材料的概念 173

二、纳米材料的特性 173

三、纳米材料的应用 173

第三节 新兴永磁合金 174

一、概述 174

二、典型永磁合金的特性及其应用 174

第四节 非晶态合金 175

一、非晶态合金的概念 175

二、非晶态合金的制备 175

三、非晶态合金的特点 175

四、典型的非晶态合金 176

五、非晶态合金的应用 176

第五节 超导材料 176

一、概述 176

二、超导材料简介 177

三、超导材料的应用 177

第六节 复合材料 177

一、复合材料的组成及分类 177

二、复合材料的性能特点 178

三、常用复合材料 178

复习思考题 180

第十章 工程材料的选用 181

第一节 零件的失效分析 181

一、失效的概念 181

二、零件的失效形式 181

三、零件失效的原因 183

第二节 工程材料的选用原则及方法步骤 184

一、选材的一般原则 184

二、选材的方法与步骤 189

第三节 典型零件的选材 191

一、齿轮类零件的选材 192

二、轴类零件的选材 196

三、机架、箱体类零件的选材 200

复习思考题 200

附录 202

附录A 金工试验 202

试验一、拉伸试验 203

试验二、硬度试验 205

试验三、冲击试验 212

试验四、铁碳合金相图组织观察试验 212

试验五、金属热处理试验 215

试验六、常用钢铁材料的简易鉴别方法 220

附录B 布氏硬度数值表 224

参考文献 228