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绪论 1

第一章 钢中的合金元素及其对Fe-C相图的影响 4

第一节 基本定义 4

第二节 钢中合金元素的分类及其对Fe-C相图的影响 5

一、合金元素的分类 5

二、合金元素对Fe-C相图的影响 5

第三节 合金钢的分类与编号 8

一、合金钢的分类 8

二、合金钢的编号方法 9

本章小结 12

习题与思考题 12

第二章 合金钢中的相组成 13

第一节 铁基固溶体 13

一、置换式固溶体 14

二、间隙固溶体 14

第二节 碳化物与氮化物 15

一、碳化物（氮化物）形成的一般规律 15

二、钢中常见的碳化物（氮化物） 17

第三节 金属间化合物 18

第四节 非金属相 18

第五节 合金元素在钢中的分布与偏聚 19

一、合金元素在钢中的分布 19

二、合金元素在晶界的偏聚 19

本章小结 20

习题与思考题 21

第三章 合金钢中的相变 22

第一节 合金元素对钢中相变基本因素的影响 22

一、合金元素对α-Fe与γ-Fe自由能的影响 22

二、合金元素对钢中扩散的影响 23

第二节 合金元素对加热过程中的相变——奥氏体形成的影响 23

一、对奥氏体形成的影响 23

二、碳（氮）化物在奥氏体中的溶解规律 24

三、合金元素对奥氏体成分均匀化和奥氏体晶粒长大的影响 25

第三节 合金元素对过冷奥氏体分解的影响 25

一、合金元素对过冷奥氏体稳定性的影响 26

二、合金元素对珠光体转变的影响 27

三、合金元素对贝氏体转变的影响 27

四、合金元素对马氏体转变的影响 28

第四节 合金元素对淬火钢回火转变的影响 28

一、合金元素对马氏体分解的影响 28

二、特殊碳化物的析出与长大 30

三、残余奥氏体的分解 31

四、α相的回复与再结晶 31

五、弥散强化 31

六、回火脆性 32

七、回火稳定性 33

本章小结 33

习题与思考题 34

第四章 合金元素对钢性能的影响 35

第一节 合金元素对钢的强韧化影响 35

一、钢的强化形式及其机理 35

二、钢的韧化途径和合金元素的作用 38

三、合金化和强韧化在提高钢力学性能上综合运用举例 39

第二节 合金元素对钢工艺性能的影响 40

一、合金元素对钢热处理工艺性能的影响 40

二、合金元素对钢的成型加工性能的影响 44

本章小结 46

习题与思考题 46

第五章 钢的微合金化和钢合金化的新方向 48

第一节 钢的微合金化 48

一、常用的微合金化元素 48

二、微合金化元素在钢中的作用 48

三、钢的微合金化 49

第二节 钢合金化的新方向 50

一、生态合金化 51

二、多元高熵合金化 53

本章小结 53

习题与思考题 53

第六章 工程构件用钢 54

第一节 工程构件用钢基本的性能要求 54

第二节 工程构件用钢的合金化 55

一、合金元素对钢力学性能的影响 55

二、合金元素对焊接性能的影响 57

三、合金元素对钢耐大气腐蚀性的影响 57

第三节 低合金高强度钢 58

第四节 微合金化低合金高强度钢 63

一、成分控制 63

二、控制轧制与控制冷却 64

三、微合金化元素的作用 65

第五节 其他低合金高强度钢 65

一、针状铁素体型微合金化钢 65

二、低碳贝氏体钢和马氏体钢 66

三、双相钢 67

四、建筑用抗震耐火钢 68

第六节 低合金高强度钢的发展趋势 69

本章小结 70

习题与思考题 71

第七章 机器零件用钢 72

第一节 典型机器零件用钢的服役条件、失效方式和对钢的性能要求 72

第二节 成分和热处理对性能的保证 73

一、机器零件用钢的合金化 74

二、机器零件用钢含碳量的选择和回火温度的确定 74

第三节 调质钢、弹簧钢和滚动轴承钢 77

一、调质钢 77

二、弹簧钢 81

三、滚动轴承钢 84

第四节 低碳马氏体型结构钢 86

一、低碳马氏体钢的性能特点与成分 86

二、低碳马氏体钢的应用 87

第五节 渗碳钢和氮化钢 88

一、渗碳钢 88

二、氮化钢 91

第六节 超高强度钢 93

一、低合金超高强度钢 94

二、二次硬化型中合金超高强度钢 94

三、马氏体时效型高合金超高强度钢 95

四、沉淀硬化型超高强度不锈钢 96

第七节 特殊用途的结构钢 98

一、高锰耐磨钢 98

二、易切削钢 99

第八节 机械制造中零件材料的选择 100

一、材料选择的基本原则 100

二、选择材料的基本思路与方法 102

三、典型零件钢材选择的实例 103

本章小结 105

习题与思考题 105

第八章 工模具钢 108

第一节 工模具钢的成分与性能特点 108

一、工模具钢的化学成分特点 108

二、工模具钢热处理的特点 109

第二节 刃具用钢 109

一、碳素工具钢 110

二、低合金工具钢 111

三、高速钢 113

第三节 冷作模具钢 126

一、碳素工具钢和低合金工具钢 127

二、高铬和中铬模具钢 127

第四节 热作模具钢 132

一、热锤锻模具钢 133

二、热挤压模具钢 134

三、压铸模具钢 136

四、塑料模具钢 136

五、量具用钢 137

本章小结 138

习题与思考题 139

第九章 不锈钢 141

第一节 概论 141

一、不锈钢的工作条件及其性能要求 141

二、金属腐蚀的类型 142

三、金属腐蚀时的极化与钝化 143

四、不锈钢的分类 145

第二节 合金元素对钢耐蚀性能的影响 145

一、提高钢耐蚀性的途径 145

二、合金元素对Fe的极化和电极电位的影响 145

三、合金元素对不锈钢组织的影响 146

四、不锈钢中各元素的作用 147

五、腐蚀介质对钢耐蚀性的影响 148

第三节 铁素体不锈钢 149

一、铁素体不锈钢的钢种及其成分 149

二、铁素体不锈钢的脆性 150

三、铁素体不锈钢的热加工和热处理 150

第四节 马氏体不锈钢 151

一、马氏体不锈钢的成分与组织 151

二、马氏体不锈钢的热处理 152

三、14Cr17Ni2钢 153

第五节 奥氏体不锈钢 154

一、奥氏体不锈钢的成分特点 154

二、奥氏体不锈钢的晶间腐蚀与应力腐蚀 155

三、奥氏体不锈钢的热处理 157

四、Cr-Mn及Cr-Ni-Mn型不锈钢 158

第六节 奥氏体-铁素体双相钢 159

本章小结 160

习题与思考题 160

第十章 耐热钢及耐热合金 162

第一节 概述 162

一、耐热钢的高温性能要求 162

二、钢的抗氧化性能 162

三、钢的热强性能 165

四、提高热强性的途径 166

第二节 抗氧化钢 168

一、铁素体型抗氧化钢 168

二、奥氏体型抗氧化钢 169

第三节 热强钢 169

一、珠光体型热强钢 169

二、马氏体型热强钢 172

三、奥氏体型热强钢 174

第四节 镍基高温合金 175

本章小结 178

习题与思考题 178

第十一章 铸铁 180

第一节 概述 180

一、铸铁中C的存在形式及石墨的形态 180

二、铸铁的分类 180

三、铸铁牌号的表示方法 181

第二节 铸铁的石墨化及其控制 182

一、Fe-Fe3C和Fe-G双重状态图 182

二、铸铁石墨化过程的热力学和动力学条件 182

三、铸铁的石墨化过程 184

四、影响铸铁石墨化的因素 184

五、石墨的形成和生长机理 186

第三节 灰铸铁 188

一、灰铸铁的化学成分与组织 189

二、灰铸铁的孕育处理 189

三、灰铸铁的性能和应用 190

第四节 球墨铸铁 191

一、球墨铸铁的化学成分与组织 192

二、球墨铸铁的球化处理 192

三、球墨铸铁的性能与应用 193

四、球墨铸铁的热处理 193

第五节 蠕墨铸铁 196

一、蠕墨铸铁的化学成分与组织 197

二、蠕墨铸铁的性能与应用 197

第六节 可锻铸铁 198

一、可锻铸铁的化学成分与组织 198

二、可锻铸铁的性能与应用 199

第七节 铸铁的合金化及特殊性能铸铁 199

一、耐热合金铸铁 199

二、耐磨铸铁 200

三、耐蚀铸铁 202

本章小结 203

习题与思考题 203

第十二章 有色金属及其合金 205

第一节 铝及其合金 205

一、概述 205

二、铝合金的分类 206

三、铝合金的热处理时效强化 207

四、铝合金的细化组织强化 210

五、变形铝合金 211

六、铸造铝合金 214

第二节 铜及其合金 216

一、概述 216

二、黄铜 217

三、青铜 220

四、白铜 223

第三节 钛及其合金 224

一、纯钛的一些基本性质 224

二、钛合金的分类与钛的合金化 225

三、钛合金的热处理 227

四、常用钛合金 229

第四节 镁及其合金 231

一、镁和镁合金的基本特性 231

二、镁的合金化 232

三、镁合金的热处理 232

四、镁合金的分类和工业用镁合金简介 233

第五节 其他有色金属及其合金 234

一、锌合金 234

二、滑动轴承合金 236

本章小结 238

习题与思考题 239

第十三章 金属功能材料 241

第一节 磁性合金 241

一、软磁合金 242

二、硬磁合金 244

第二节 电性合金 246

一、电阻合金 246

二、热电偶合金 248

三、电触头材料 249

第三节 形状记忆合金 250

一、形状记忆效应及形状记忆效应的分类 250

二、形状记忆效应产生原理 251

三、形状记忆合金的伪弹性 252

四、形状记忆合金的种类 252

第四节 储氢合金 253

一、对储氢合金的性能要求 253

二、金属的储氢原理 253

三、常用的储氢合金 254

四、储氢合金的应用 255

第五节 其他金属功能材料 255

一、超导材料 255

二、热膨胀合金 256

三、弹性合金 257

四、减振合金 258

五、磁阻合金或磁阻抗合金 258

六、生物医学金属材料 259

本章小结 260

习题与思考题 262

参考文献 263