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第一章 金属材料的力学性能 1

第一节 强度与塑性 1

【学习目标】 1

【基础知识】 1

一、强度 1

二、塑性 5

【应用实例】 7

第二节 硬度 8

【学习目标】 8

【基本知识】 8

一、布氏硬度 8

二、洛氏硬度 10

三、维氏硬度 12

【应用实例】 13

第三节 冲击韧性 14

【学习目标】 14

【基础知识】 14

一、夏比摆锤冲击试验原理 14

三、摆锤冲击前后的位能差测定 15

三、冲击试样类型与尺寸 15

四、冲击试验机 16

【应用实例】 17

第四节 疲劳强度 17

【学习目标】 17

【基础知识】 17

一、金属的疲劳 18

二、疲劳曲线和疲劳强度 18

三、疲劳的其他种类 19

【应用实例】 21

【本章练习】 22

第二章 钢的热处理 25

第一节 温度变化对钢的影响 25

【学习目标】 25

【基础知识】 25

一、钢在加热时的转变 26

二、钢在冷却时的转变 26

第二节 钢的退火与正火 29

【学习目标】 29

【基础知识】 29

一、退火 29

二、正火 31

【应用实例】 32

第三节 钢的淬火 35

【学习目标】 35

【基础知识】 35

一、淬火工艺 36

二、淬火方法 37

三、钢的淬透性及影响因素 38

【应用实例】 40

第四节 钢的回火 42

【学习目标】 42

【基础知识】 42

一、回火目的 43

二、回火的种类及应用 43

三、回火脆性 44

【应用实例】 45

第五节 钢的表面淬火 48

【学习目标】 48

【基础知识】 48

一、表面淬火热处理 49

二、表面处理强化的方法 54

【应用实例】 55

第六节 钢的化学热处理 57

【学习目标】 57

【基础知识】 57

一、钢的渗碳 57

二、钢的渗氮（氮化） 61

三、钢的碳氮共渗 62

第七节 影响热处理件质量的因素 67

【学习目标】 67

【基础知识】 67

一、热处理工艺因素 67

二、工件的结构因素 68

【应用实例】 68

【本章练习】 69

第三章 工业用钢 73

一、常存元素和杂质对钢性能的影响 73

二、合金元素在钢中的作用 73

第一节 钢的分类及编号 74

【学习目标】 74

【基础知识】 74

一、按用途分类 74

二、按冶金质量分类 74

三、按化学成分分类 75

四、钢的编号 75

【应用实例】 77

第二节 碳素结构钢与合金结构钢 77

【学习目标】 77

【基础知识】 78

一、碳素结构钢 78

二、低合金高强度结构钢 80

三、优质碳素结构钢及合金结构钢 80

四、常用型钢图片 83

【应用实例】 84

第三节 渗碳钢 84

【学习目标】 84

【基础知识】 84

一、常用渗碳钢化学成分 84

二、常用的渗碳钢 85

三、热处理 87

四、渗碳钢产品图例 87

【应用实例】 89

第四节 调质钢 89

【学习目标】 89

【基础知识】 90

一、化学成分 90

二、常用调质钢 90

三、热处理 93

四、常用调质型钢图片 93

【应用实例】 95

第五节 碳素工具钢与热作模具钢 96

【学习目标】 96

【基础知识】 97

一、碳素工具钢 97

二、热作模具钢 98

三、产品图例 100

【应用实例】 101

第六节 不锈钢与耐热钢 101

【学习目标】 101

【基础知识】 101

一、不锈钢 102

二、耐热钢 104

三、不锈钢与耐热钢产品图例 105

【应用实例】 106

【本章练习】 107

第四章 铸钢 110

第一节 铸造碳钢 110

【学习目标】 110

【基础知识】 110

一、铸件 110

二、铸造碳钢的牌号 111

三、铸态组织 112

四、热处理 112

五、铸造合金钢 113

六、铸造碳钢件产品图例 115

【应用实例】 116

第二节 高锰钢 117

【学习目标】 117

【基础知识】 117

一、高锰钢牌号、成分及适用范围 117

二、高锰钢水韧处理 118

三、高锰钢的应用 119

【应用实例】 119

【本章练习】 120

第五章 铸铁 123

一、铸铁的分类 123

二、铁碳合金双重相图 123

三、石墨化过程 124

第一节 灰铸铁 125

【学习目标】 125

【基础知识】 125

一、灰铸铁的化学成分、组织和性能 125

二、灰铸铁的孕育处理 127

三、铸铁熔炼配料 127

四、灰铸铁的热处理 128

五、冲天炉配料计算 129

【应用实例】 131

第二节 球墨铸铁 133

【学习目标】 133

【基础知识】 133

一、球墨铸铁的化学成分、组织和性能 133

三、球墨铸铁的热处理 135

四、蠕墨铸铁 135

五、球墨铸铁产品图例 136

【应用实例】 138

第三节 可锻铸铁 138

【学习目标】 138

【基础知识】 139

一、可锻铸铁的化学成分和组织 139

二、可锻铸铁的牌号、性能及用途 140

三、可锻铸铁产品图例 141

【应用实例】 142

第四节 合金铸铁 143

【学习目标】 143

【基础知识】 143

一、耐磨铸铁 143

二、抗磨铸铁 143

三、耐热铸铁 145

四、耐蚀铸铁 145

五、冷硬铸铁 146

六、合金铸铁产品图例 146

【应用实例】 147

【本章练习】 148

第六章 有色金属 151

第一节 铝及铝合金 151

【学习目标】 151

【基础知识】 151

一、工业纯铝 151

二、铝合金分类及时效强化 151

三、变形铝合金 153

四、铸造铝合金 154

五、铝合金产品图例 157

【应用实例】 158

第二节 铜及铜合金 158

【学习目标】 158

【基础知识】 158

一、工业纯铜 159

二、铜合金的分类及牌号表示方法 159

三、黄铜 159

四、青铜 161

五、铜合金产品图例 162

【应用实例】 163

【本章练习】 163

第七章 粉末冶金材料 166

第一节 粉末冶金法及其应用 166

【学习目标】 166

【基础知识】 166

一、粉末金属材料的特点 166

二、在机械制造中的应用 167

第二节 硬质合金 169

【学习目标】 169

【基础知识】 169

一、硬质合金的性能特点 169

二、常用的硬质合金 170

三、硬质合金产品图例 172

【本章练习】 173

第八章 金属的结构与结晶 175

第一节 金属的晶体结构 175

【学习目标】 175

【基础知识】 175

一、晶体与非晶体 175

二、晶体结构的概念 175

三、金属常见晶格类型 176

四、晶面和晶向 177

第二节 纯金属的结晶 178

【学习目标】 178

【基础知识】 178

一、纯金属的冷却曲线及过冷度 178

二、纯金属的结晶过程 178

三、晶粒大小对金属力学性能的影响 179

四、金属晶体结构的缺陷 180

五、金属的同素异构转变 182

第九章 铁碳合金 184

第一节 合金的晶体结构 184

【学习目标】 184

【基础知识】 184

一、合金的基本概念 184

二、合金的相结构 185

第二节 铁碳合金相图 186

【学习目标】 186

【基础知识】 187

一、铁碳合金的相及组织 187

二、铁碳合金相图的组成 190

三、Fe-Fe3C相图中特性点的含义 191

四、铁碳合金的分类 192

五、典型铁碳合金的结晶过程 192

六、铁碳合金的成分、组织与性能的关系 196

七、Fe—Fe3C相图的应用 197

第十章 金属的塑性变形与再结晶 198

第一节 金属的塑性变形 198

【学习目标】 198

【基础知识】 198

一、晶粒位向的影响 198

二、晶界的作用 198

三、晶粒大小的影响 199

第二节 金属的热塑性变形 199

【学习目标】 199

【基础知识】 199

一、热加工与冷加工的区别 199

二、热加工对金属性能和组织的影响 199

第三节 回复与再结晶 201

【学习目标】 201

【基础知识】 201

一、回复 201

二、再结晶 202

三、晶粒长大 202

第四节 冷塑性变形对金属性能与组织的影响 203

【学习目标】 203

【基础知识】 203

一、冷塑性变形对金属性能的影响 203

二、冷塑性变形对金属组织结构的影响 204

附录一：各种硬度值换算表 205

附录二：常用国内外钢材牌号对照表 208

附录三：热处理行业规范条件 212

参考文献 217