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绪论 1

第一章　金属的力学性能 3

第一节　强度与塑性 3

一、拉伸试验 3

二、强度 4

三、塑性 5

第二节　硬度 5

一、布氏硬度试验 5

二、洛氏硬度试验 7

三、维氏硬度试验 8

第三节　冲击韧性 9

一、冲击试验 9

二、冲击试验的实际意义 10

第四节　疲劳 10

一、疲劳的概念 10

二、疲劳曲线与疲劳极限 11

三、提高材料疲劳极限的途径 11

第五节　金属的力学性能实验 11

一、硬度实验 11

二、金属夏比冲击试验 14

思考题与练习题 15

第二章　金属的晶体结构与结晶 16

第一节　金属的晶体结构 16

一、晶体与非晶体 16

二、晶体结构的基本知识 16

三、常见金属的晶格类型 17

第二节　金属的实际晶体结构 18

一、单晶体与多晶体 18

二、晶体中的缺陷 19

第三节　纯金属的结晶 21

一、纯金属的冷却曲线和过冷现象 21

二、金属的结晶过程 22

三、晶粒大小对金属力学性能的影响 23

四、细化晶粒的方法 23

第四节　金属的同素异构转变 24

思考题与练习题 25

第三章　加工硬化与再结晶 26

第一节　金属塑性变形简介 26

一、单晶体的塑性变形 26

二、多晶体的塑性变形 27

第二节　加工硬化 27

一、加工硬化现象 27

二、产生加工硬化的原因 28

三、加工硬化在生产中的利弊 28

第三节　回复、再结晶与晶粒长大 29

一、回复 29

二、再结晶 30

三、晶粒长大 31

第四节　热加工与冷加工 32

一、热加工与冷加工的区别 32

二、热加工对金属组织与性能的影响 32

思考题与练习题 33

第四章　合金与二元合金相图 34

第一节　合金的基本概念 34

第二节　合金的相结构 34

一、固溶体 34

二、金属化合物 36

第三节　二元合金相图 37

一、二元合金相图的建立 38

二、匀晶相图 39

三、共晶相图 41

四、共析相图 44

思考题与练习题 45

第五章　铁碳合金相图 46

第一节　铁碳合金的基本相 46

第二节　铁碳合金相图分析 47

一、相图中各点分析 48

二、相图中各线分析 48

三、铁碳合金的分类 49

第三节　钢的结晶过程 50

一、合金Ⅰ（共析碳钢） 51

二、合金Ⅱ（亚共析碳钢） 51

三、合金Ⅲ（过共析碳钢） 52

第四节　铁碳合金的成分、组织与性能间关系和铁碳合金相图的应用 53

一、碳的含量对平衡组织的影响 53

二、碳的含量对力学性能的影响 54

三、铁碳合金相图的应用 55

第五节　课堂讨论铁碳合金相图 55

第六节　铁碳合金平衡组织观察实验 56

一、实验目的 56

二、铁碳合金在平衡状态下的组织特征 56

三、实验设备及材料 58

四、实验步骤 58

五、实验报告要求 58

附录一　金相显微镜的使用 58

附录二　金相试样的制备 61

思考题与练习题 63

第六章　钢的热处理 64

第一节　钢在加热时组织的转变 64

一、奥氏体的形成 64

二、奥氏体晶粒的长大及影响因素 65

第二节　钢在冷却时组织的转变 67

一、过冷奥氏体的等温转变 67

二、过冷奥氏体的连续冷却转变 71

三、马氏体转变 72

第三节　钢的退火与正火 74

一、退火 74

二、正火 76

第四节　钢的淬火 76

一、钢的淬火工艺 76

二、淬火方法 78

三、钢的淬火变形与开裂 79

第五节　钢的回火 79

一、回火的目的 79

二、淬火钢在回火时组织的转变 80

三、回火种类与应用 81

四、回火脆性 82

五、钢的淬透性与淬硬性 82

第六节　钢的表面淬火 84

一、感应加热表面淬火 84

二、火焰加热表面淬火 85

三、接触电阻加热表面淬火 85

第七节　钢的化学热处理 86

一、渗碳 86

二、渗氮 87

三、钢的多元共渗 88

第八节　其它热处理工艺简介 89

一、形变热处理 89

二、真空热处理 90

三、可控气氛热处理 90

四、激光热处理 91

第九节　课堂讨论钢的热处理 91

第十节　钢的热处理实验 92

一、实验目的 92

二、热处理工艺的确定 92

三、实验设备及材料 94

四、实验步骤 94

五、实验报告要求（格式可由学生自行设计） 94

思考题与练习题 95

第七章　碳素钢与合金钢 97

第一节　钢的分类与编号 97

一、钢的分类 97

二、钢的编号 98

第二节　钢中常存杂质元素的影响 99

第三节 合金元素在钢中的作用 100

一、合金元素在钢中存在形式 100

二、合金元素对铁碳合金相图的影响 101

三、合金元素对钢的热处理影响 102

第四节　结构钢 104

一、工程结构用结构钢 104

二、机器零件用结构钢 108

三、其它结构钢 117

第五节　工具钢 119

一、刃具钢 119

二、模具钢 126

三、量具钢 131

第六节　特殊性能钢 132

一、不锈钢 132

二、耐热钢 135

三、耐磨钢 137

第七节　课堂讨论碳素钢与合金钢 138

思考题与练习题 139

第八章　铸铁 141

第一节　铸铁的石墨化 141

一、铁碳合金双重相图 141

二、石墨化过程及影响因素 142

第二节　灰铸铁 143

一、灰铸铁的成分、组织和性能 143

二、灰铸铁的孕育处理 145

三、灰铸铁的牌号和应用 145

四、灰铸铁的热处理 146

第三节　球墨铸铁 147

一、球墨铸铁的成分、组织和性能 147

二、球墨铸铁的牌号和应用 148

三、球墨铸铁的热处理 149

第四节　蠕墨铸铁 150

一、蠕墨铸铁的成分、组织和性能 150

二、蠕墨铸铁的牌号和应用 151

三、蠕墨铸铁的热处理 151

第五节　可锻铸铁 152

一、可锻铸铁的生产 152

二、可锻铸铁的牌号、性能和应用 152

第六节　合金铸铁 154

一、耐磨铸铁 154

二、耐热铸铁 154

三、耐蚀铸铁 155

第七节　常见铸铁组织的观察实验 155

一、实验目的 155

二、概述 155

三、实验设备及材料 156

四、实验内容 156

五、实验报告要求 156

思考题与练习题 156

第九章　有色金属及粉末冶金材料 158

第一节　铝及铝合金 158

一、工业纯铝 158

二、铝合金的分类 158

三、铝合金的热处理——固溶＋时效强化 159

四、变形铝合金 160

五、铸造铝合金 161

第二节　铜及铜合金 163

一、工业纯铜 163

二、黄铜 164

三、青铜 166

第三节　滑动轴承合金 167

一、对轴承合金性能的要求 167

二、轴承合金的组织特征 168

三、常用的轴承合金 168

第四节　粉末冶金材料 170

一、粉末冶金工艺简介 170

二、常用粉末冶金材料 171

思考题与练习题 173

第十章　非金属材料及复合材料 174

第一节　高分子化合物的基本知识 174

一、基本概念 174

二、高分子化合物的合成 175

三、高分子材料的分类与命名 176

第二节　高分子材料 177

一、工程塑料 177

二、橡胶 180

第三节　工业陶瓷 182

一、工业陶瓷的性能 182

二、常用工业陶瓷 183

第四节　复合材料 184

一、复合材料的分类 184

二、复合材料的性能 184

三、常用复合材料及其应用 185

思考题与练习题 186

第十一章　典型零件和工具的选材及工艺路线分析 187

第一节　零件和工具的失效方式 187

一、变形失效 187

二、断裂失效 188

三、表面损伤失效 188

第二节　选用材料的一般原则 189

一、材料的使用性能 189

二、材料的工艺性能 189

三、材料的经济性 190

第三节　热处理的技术条件、工序位置和结构工艺性 190

一、热处理的技术条件 190

二、热处理工序位置的安排 191

三、热处理零件的结构工艺性 192

第四节　典型零件的选材及工艺路线分析 194

一、齿轮 194

二、轴类 196

第五节　典型工具的选材及工艺路线分析 198

一、手用丝锥 198

二、冷作模具 199

第六节　习题课 202

一、生产实例 202

二、习题 205

思考题与练习题 205

附录 207

附录A　布氏硬度换算表 207

附录B　黑色金属硬度及强度换算表 211

附录C　常用结构钢退火与正火工艺规范 214

附录D　常用工具钢退火与正火工艺规范 215

附录E　常用钢材回火温度与硬度对照表 216

附录F　国内外常用钢牌号对照表 217

参考文献 222