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第一章 钢中的合金元素 1

1-1 基本定义与概念 1

1-2 合金元素的分类及铁基二元相图的类型 1

一、 合金元素的分类 1

二、铁基二元相图的类型 2

1-3 合金元素对钢的临界点和Fe-C相图的影响 4

1-4 合金钢的分类与编号 5

一、钢的分类 5

二、合金钢的编号方法 6

第二章 合金钢中的相组成 7

2-1 铁基固液体 7

一、置换固溶体的形成规律 7

二、间隙固溶体的形成规律 8

一、一般规律 10

2-2 碳化物与氮化物 10

二、Ⅳ、Ⅴ族金属的碳化物与氮化物 11

三、Ⅳ～Ⅶ族金属的碳化物与氮化物 12

2-3 金属间化合物 13

2-4 非金属相 13

2-5 元素在晶界的偏聚 14

习题 15

进一步阅读文献 15

第三章 合金钢中的相变 16

3-1 合金元素对相变基本因素的影响 16

一、合金元素对γ、α相自由能的影响 16

二、合金钢中的扩散和碳在铁中的活度 16

3-2 合金元素对奥氏体形成的影响 19

一、钢的重结晶 19

二、碳化物和氮化物在奥氏体中的溶解规律 22

三、奥氏体的晶粒长大 23

一、合金元素对过冷奥氏体稳定性的影响 24

3-3 合金元素对过冷奥氏体分解的影响 24

二、合金元素对珠光体转变的影响 26

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动力学的影响 28

3-4 合金元素对淬火钢回火转变的影响 29

一、马氏体的分解 29

二、特殊碳化物的形成及其聚集长大 30

三、残余奥氏体的分解 31

四、α相的回复与再结晶 32

五、弥散(沉淀)强化 33

六、合金钢的回火脆性 34

习题 36

进一步阅读文献 36

一、强化机理 37

第四章 合金元素对钢的强韧性和工艺性能的影响 37

4-1 钢的强化机理与韧化途径 37

二、韧化途径 39

4-2 合金化与强韧化机理的综合运用举例 41

4-3 合金元素对钢的工艺性能的影响 43

一、合金元素对钢的冷态成型性的影响 43

二、合金元素对钢的切削加工性的影响 45

三、合金元素对钢的焊接性的影响 47

四、合金元素对钢的热处理工艺性的影响 49

习题 52

进一步阅读文献 52

第五章 微量元素在钢中的作用 53

5-1 微量元素在周期表中的位置 53

5-2 微量痕迹元素对钢的性能的有害影响 53

三、控制夹杂物形态 54

二、变质作用 54

5-3 微量元素对钢的有益效应 54

一、净化作用 54

5-4 钢的微合金化 57

一、微合金化的一般规律 57

二、钢的微合金化技术的发展 58

习题 58

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第六章 工程构件用钢 59

6-1 低合金高强度钢 60

一、对低合金高强度钢的性能要求 60

二、合金元素在低合金高强度钢中的作用 61

三、我国的低合金高强度钢 65

四、国外低合金高强度钢的概况 66

一、一般微合金化低合金高强度钢 67

6-2 微合金化低合金高强度钢 67

二、针状铁素体型微合金化钢 69

三、双相钢 71

6-3 低合金高强度钢的研究发展趋势 72

习题 74

进一步阅读文献 74

第七章 机器零件用钢 75

7-1 典型机器零件的服役条件、常见失效方式和对钢材机械性能的要求 75

7-2 成分及热处理对性能的保证 76

一、机器零件用钢的合金化特点 76

二、含碳量的选择和回火温度的确定 77

7-3 调质钢、弹簧钢和滚动轴承钢 79

一、合金化原则 79

二、热处理特点和组织、性能的变化规律 81

一、渗碳钢的合金化发展历程及合金元素对渗碳钢的影响 89

7-4 渗碳钢和氮化钢 89

二、渗碳钢的热处理特点 90

三、氮化用钢 92

7-5 低碳马氏体型结构钢 94

7-6 超高强度钢 98

一、低合金中碳马氏体型超高强度钢 99

二、中合金中碳二次硬化型超高强度钢 102

三、中合金低碳马氏体型超高强度钢 102

四、马氏体时效钢 102

7-7 特殊用途的结构钢 105

一、高锰耐磨钢 105

二、易削钢 105

7-8 机械制造中的材料选择问题 106

一、选材的依据 107

二、选材的具体方法 109

三、钢材选择的典型实例 110

习题 112

进一步阅读文献 112

第八章 工模具用钢 113

8-1 工模具用钢的性能要求、化学成分与热处理特点 113

一、工具钢的化学成分特点 113

二、工具钢热处理方面的特点 113

8-2 刃具用钢 114

一、刃具的工作条件和对刃具钢的基本性能要求 114

二、碳素工具钢 115

三、低合金工具钢 116

四、高速钢的合金化与热处理 121

8-3 冷变形模具钢 135

一、冷变形模具的服役条件、失效方式和性能要求 135

二、碳素及低合金模具钢 136

三、高铬和中铬模具钢 137

四、基体钢 141

8-4 热变形模具钢 142

一、热变形模具的服役条件、失效方式和性能要求 142

二、热变形模具钢的化学成分、热处理工艺特点 143

三、国内外常用热变形模具钢 143

8-5 典型冷、热变形模具的材料选择举例 146

习题 149

进一步阅读文献 149

第九章 不锈钢 150

9-1 概论 150

一、不锈钢的工作条件及其对性能的要求 150

二、金属腐蚀的基本概念 151

三、不锈钢的分类 156

一、提高钢的耐蚀性的途径 157

9-2 合金元素对不锈钢组织和性能的影响 157

二、合金元素对铁的极化和电极电位的影响 158

三、合金元素对不锈钢基体组织的影响 159

四、合金成分、组织对不锈钢机械性能的影响 162

9-3 铁素体不锈钢 163

一、钢种和成分 163

二、平衡组织 164

三、铁素体不锈钢的脆性 165

四、铁素体不锈钢的热处理 165

9-4 马氏体不锈钢 166

一、钢种和成分 166

二、平衡组织 167

三、Cr13型马氏体类钢的热处理 168

四、1Cr17N12钢 169

一、钢种和成分 171

9-5 奥氏体不锈钢 171

二、奥氏体不锈钢的平衡组织 173

三、奥氏体不锈钢的晶间腐蚀 173

四、奥氏体不锈钢的热处理 175

五、铬锰及铬锰镍不锈钢 176

9-6 铁素体-奥氏体不锈钢(双相不锈钢) 178

9-7 奥氏体-马氏体不锈钢(超高强度不锈钢) 179

9-8 不锈钢近年来研究发展动向 181

习题 183

进一步阅读文献 184

第十章 耐热钢 185

10-1 概论 185

一、耐热钢的工作条件和对性能的要求 185

二、钢的抗氧化性能 185

三、钢的热强性能 189

四、耐热金属材料的分类 195

10-2 抗氧化钢 195

一、铁素体型抗氧化钢 195

二、奥氏体型抗氧化钢 196

10-3 珠光体型热强钢 197

一、低碳珠光体型热强钢 197

二、中碳珠光体型热强钢 202

10-4 马氏体型热强钢 203

一、叶片用钢 203

二、排气阀用钢 204

10-5 奥氏体型热强钢及合金 206

10-6 镍基高温合金 209

10-7 耐热钢的研究发展动向 212

习题 214

进一步阅读文献 215

第十一章 铸铁 216

11-1 铸铁的分类及各类铸铁的特征 216

一、铸铁中的石墨形态与分类 216

二、灰口铸铁的基本特征 217

三、球墨铸铁的基本特征 220

四、蠕墨铸铁的基本特征 222

五、可锻铸铁的基本特征 224

11-2 铸铁的石墨化 224

一、Fe-Fe3C和Fe-C双重状态图 224

二、铸铁石墨化过程的热力学和动力学条件 225

三、铸铁的石墨化过程 226

四、各类铸铁铸态组织的形成条件 227

五、影响铸铁石墨化的因素 227

一、灰口铸铁中石墨的生长方式 231

11-3 提高铸铁性能的途径 231

二、铸铁的石墨细化强化--孕育处理 232

三、铸铁的石墨球化强化--球化处理 233

四、铸铁的石墨蠕化强化--变质处理 235

11-4 铸铁的合金化 237

一、耐热铸铁 237

二、耐磨铸铁 237

三、耐蚀铸铁 238

11-5 铸铁的热处理 240

一、Fe-C-Si三元状态图 240

二、铸铁热处理原理 241

三、铸铁热处理工艺 242

习题 246

进一步阅读文献 246

一、概述 247

12-1 铝及其合金 247

第十二章 有色金属及其合金 247

二、铝合金的时效强化 248

三、铝合金的细化组织强化 256

四、各类铝合金的简介 260

12-2 铜及其合金 267

一、 概述 267

二、 黄铜 272

三、 青铜 274

四、 白铜 278

12-3 钛及钛合金 279

一、 纯钛的基本特性 279

二、 钛合金的分类及其主要合金的特征 280

三、 钛的合金化 282

四、 钛合金的热处理 283

一、滑动轴承的工作条件及其对性能的要求 287

12-4 滑动轴承合金 287

二、减摩理论简介 288

三、各类轴承合金简介 288

12-5 其他有色合金 292

一、镁及其合金 292

二、锌及其合金 296

12-6 有色合金的研究发展动向 299

一、铝合金的发展 299

二、铜合金的发展 299

三、钛合金的发展 300

四、其他方面的发展 300

习题 300

进一步阅读文献 301

附录 302