机械工程材料PDF电子书下载

绪论 1

一、材料的分类及其在工程技术中的应用 1

二、材料的发展及材料科学的形成 2

三、本课程的目的、任务和学习方法 3

第一章 金属材料的力学性能 4

第一节 强度、刚度、弹性及塑性 4

一、力-伸长曲线与应力-应变曲线 4

二、刚度和弹性 5

三、强度 6

四、塑性 7

第二节 硬度 8

一、布氏硬度 8

二、洛氏硬度 9

三、维氏硬度 10

第三节 冲击韧度 11

一、冲击试验方法与原理 11

二、冲击试验的应用 12

第四节 断裂韧度 13

一、裂纹扩展的基本形式 13

二、应力场强度因子KI 13

三、断裂韧度KIc及其应用 14

第五节 疲劳 14

一、疲劳现象 14

二、疲劳曲线与疲劳极限 15

三、提高疲劳极限的途径 16

习题与思考题 16

第二章 金属与合金的晶体结构 18

第一节 晶体的基本知识 18

一、晶体与非晶体 18

二、晶格、晶胞和晶格常数 18

第二节 金属的晶体结构 19

一、金属的特性和金属键 19

二、金属中常见的晶格 20

三、晶体结构的致密度 21

四、晶面与晶向 22

第三节 合金的晶体结构 22

一、合金的基本概念 22

二、合金的相结构 23

第四节 实际金属的晶体结构 25

一、多晶体与亚组织 25

二、晶体的缺陷 26

习题与思考题 28

第三章 金属与合金的结晶 29

第一节 纯金属的结晶 29

一、纯金属的冷却曲线和过冷现象 29

二、纯金属的结晶过程 30

三、金属结晶后的晶粒大小 31

四、金属的同素异构转变 32

第二节 合金的结晶 32

一、二元合金相图的基本知识 33

二、二元匀晶相图 34

三、二元共晶相图 36

四、合金性能与相图间的关系 39

习题与思考题 41

第四章 铁碳合金相图 43

第一节 铁碳合金的基本相 44

一、铁素体 44

二、奥氏体 44

三、渗碳体 44

第二节 铁-渗碳体相图分析 45

一、上半部分图形——由液态变为固态的一次结晶（912℃以上部分） 45

二、下半部分图形——固态下相变 46

三、铁-渗碳体相图中各点、线含义的小结 47

四、铁-渗碳体相图中铁碳合金的分类 48

第三节 典型铁碳合金的结晶过程及其组织 48

一、合金I（共析钢） 48

二、合金Ⅱ（亚共析钢） 49

三、合金Ⅲ（过共析钢） 51

四、合金Ⅳ（共晶白口铸铁） 51

五、合金V（亚共晶白口铸铁） 51

六、合金Ⅵ（过共晶白口铸铁） 53

第四节 铁碳合金的成分、组织、性能间的关系 53

一、含碳量与平衡组织间的关系 53

二、含碳量与力学性能间的关系 54

三、含碳量与工艺性能间的关系 54

习题与思考题 55

第五章 钢的热处理 56

第一节 钢在加热时的转变 56

一、钢的奥氏体化 57

二、奥氏体晶粒长大及其控制 58

第二节 钢在冷却时的转变 59

一、过冷奥氏体的等温转变 60

二、过冷奥氏体的连续冷却转变 65

三、马氏体转变 67

第三节 钢的退火与正火 70

一、退火 71

二、正火 72

第四节 钢的淬火 74

一、淬火工艺 74

二、淬火方法 76

第五节 钢的回火 78

一、回火目的 78

二、淬火钢的回火转变 78

三、回火的种类及应用 79

四、回火脆性 80

第六节 钢的淬透性 81

一、淬透性的概念 81

二、淬透性对钢热处理后力学性能的影响 81

三、影响淬透性及淬硬深度的因素 82

四、钢的临界直径 82

第七节 钢的表面淬火 83

一、感应加热的基本原理 83

二、感应加热表面淬火用钢及其应用 83

三、感应加热表面淬火的特点 84

第八节 钢的化学热处理 85

一、概述 85

二、钢的渗碳 85

三、钢的渗氮（氮化） 88

四、钢的碳氮共渗 89

第九节 表面气相沉积 91

一、表面气相沉积的方法 91

二、表面气相沉积的应用 92

第十节 热处理技术条件的标注及工序位置的安排 92

一、热处理技术条件的标注 92

二、热处理工序位置的安排 93

习题与思考题 95

第六章 金属的塑性变形及再结晶 98

第一节 金属的塑性变形 98

一、单晶体的塑性变形 98

二、多晶体的塑性变形 102

第二节 冷塑性变形对金属组织与性能的影响 102

一、冷塑性变形对金属性能的影响 102

二、冷塑性变形对金属组织的影响 103

三、产生残余应力 105

第三节 冷变形金属在加热时的变化 105

一、回复 105

二、再结晶 105

三、晶粒长大 106

第四节 金属的热塑性变形（热变形加工） 107

一、热变形加工与冷变形加工的区别 107

二、热变形加工对金属组织与性能的影响 108

习题与思考题 109

第七章钢 111

第一节 常存元素和杂质对钢性能的影响 111

一、锰的影响 111

二、硅的影响 112

三、硫的影响 112

四、磷的影响 112

五、非金属夹杂物的影响 112

第二节 合金元素在钢中的作用 112

一、合金元素在钢中存在形式 112

二、合金元素对铁-渗碳体相图的影响 113

三、合金元素对钢热处理的影响 114

第三节 结构钢 115

一、碳素结构钢 116

二、低合金高强度结构钢 117

三、优质碳素结构钢及合金结构钢 119

四、弹簧钢 127

五、滚动轴承钢 128

第四节 工具钢 130

一、刃具钢 130

二、模具钢 135

三、量具用钢 139

第五节 特殊性能钢 140

一、不锈钢 140

二、耐热钢 143

三、耐磨钢 146

习题与思考题 147

第八章 铸铁 149

第一节 铸铁的石墨化 149

一、铁碳合金双重相图 149

二、石墨化过程 150

三、影响石墨化的因素 151

第二节 灰铸铁 151

一、灰铸铁的化学成分、组织和性能 151

二、灰铸铁的孕育处理 153

三、灰铸铁的牌号和应用 153

四、灰铸铁的热处理 154

第三节 球墨铸铁 154

一、球墨铸铁的化学成分、组织和性能 155

二、球墨铸铁的牌号和用途 155

三、球墨铸铁的热处理 157

第四节 蠕墨铸铁 158

一、蠕墨铸铁的化学成分 158

二、蠕墨铸铁的组织与性能 158

第五节 可锻铸铁 159

一、可锻铸铁的化学成分和组织 159

二、可锻铸铁的牌号、性能及用途 159

第六节 合金铸铁 161

一、耐磨铸铁 161

二、耐热铸铁 161

三、耐蚀铸铁 162

习题与思考题 162

第九章 有色金属及其合金 163

第一节 铝及铝合金 163

一、工业纯铝 163

二、铝合金分类及时效强化 163

三、变形铝合金 165

四、铸造铝合金 166

第二节 铜及铜合金 169

一、工业纯铜 169

二、铜合金的分类及牌号表示方法 169

三、黄铜 170

四、青铜 171

第三节 滑动轴承合金 173

一、对轴承合金性能的要求 173

二、轴承合金的组织特征 173

三、常用的轴承合金 174

习题与思考题 176

第十章 高分子材料、陶瓷材料及复合材料 177

第一节 高分子材料 177

一、基本概念 177

二、高聚物的合成 178

三、高聚物结构的特点 178

四、高聚物的物理状态（流变行为） 180

五、高聚物的分类和命名 181

六、常用高聚物材料——塑料 182

第二节 陶瓷材料 185

一、概述 185

二、陶瓷的组成相及其结构 185

三、陶瓷的性能及应用 186

第三节 复合材料 188

一、概述 188

二、复合材料的性能 188

三、常用复合材料 188

习题与思考题 190

第十一章 零件的选材及工艺路线 191

第一节 机械零件的失效概述 191

一、失效的概念 191

二、零件的失效形式 191

三、零件的失效原因 191

第二节 机械零件的材料选择 192

一、材料的使用性能应满足使用要求 192

二、材料的工艺性能应满足加工要求 194

三、材料的价格和总成本应经济、低廉 196

第三节 典型零件的选材实例分析 196

一、齿轮类零件的选材 196

二、轴的选材 199

三、手用丝锥的选材 200

四、冷作模具的选材 200

习题与思考题 202

附录 203

附录A平均布氏硬度值计算表 203

附录B黑色金属硬度及强度换算表 209

附录C国内外常用钢钢号对照表 214

附录D国内外部分铝及其合金牌号对照表 219

参考文献 221