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绪论 1

0.1 材料及材料科学的发展 1

0.2 工程材料及其分类 2

0.3 材料科学在机械工程中的地位和作用 3

0.4 工程材料课程的基本任务、学习内容、目的与方法 4

1　材料力学性能 6

1.1 材料的静载力学性能 6

1.1.1 材料承受静拉伸时的力学性能指标 6

1.1.2　硬度 10

1.2.1 冲击韧性 12

1.2 材料的动载力学性能 12

1.2.2 疲劳强度 14

1.3 材料的断裂韧度 14

1.4 材料的高、低温力学性能 15

1.4.1 高温力学性能 15

1.4.2 低温力学性能 16

1.5 材料的磨损性能 17

习题 17

2　材料结构 19

2.1 材料中的原子键合方式 19

2.1.1 金属键 19

2.1.2 离子键 19

2.1.4 分子键 20

2.1.3 共价键 20

2.2 金属晶体结构 21

2.2.1 有关晶体结构的基本概念 21

2.2.2 典型的金属晶体结构 21

2.2.3 实际金属的结构 23

2.3　合金相结构 25

2.3.1 固溶体 25

2.3.2　金属化合物 26

2.4　金属表面结构 27

2.4.1 金属表面的类型 27

2.4.2 金属表面的组织形貌 27

2.5 高分子化合物的结构 28

2.5.1 大分子链结构 29

2.5.2 高分子化合物的聚集态结构 30

2.6 陶瓷材料的组织结构 30

习题 31

3　材料相变基础知识 32

3.1 纯金属的结晶 32

3.1.1 结晶的概念及条件 32

3.1.2 结晶过程 33

3.1.3 结晶晶粒大小及控制 34

3.1.4 晶体的同素异构 35

3.2 二元合金相图 35

3.2.1 合金相图的建立 36

3.2.2 二元合金相图的基本类型 37

3.2.3 相图与合金性能的关系 42

3.3　铁碳合金相图 44

3.3.1　铁碳合金中的基本相 44

3.3.2　铁碳合金相图分析 45

3.3.3 铁碳合金成分、组织与性能的关系 50

3.3.4 铁碳相图的应用简介 53

3.4 钢的固态相变 54

3.4.1 钢在加热时的转变 55

3.4.2 钢在冷却时的转变 57

习题 67

4.1 钢的热处理 69

4　材料的改性 69

4.1.1 钢的整体热处理工艺 70

4.1.2 钢的表面淬火和化学热处理 81

4.1.3　先进热处理技术 87

4.1.4　热处理常见缺陷 91

4.1.5 热处理零件的技术要求 94

4.2 金属材料的固溶处理和时效强化 95

4.3 金属的形变改性 96

4.3.1 塑性变形机理 96

4.3.2 冷塑性变形对金属组织与性能的影响 99

4.3.3 塑性变形金属在加热时组织与性能的变化 102

4.3.4 金属的热塑性变形 104

4.4.1 钢中常存杂质元素对钢性能的影响 106

4.4　钢的合金化改性 106

4.4.2 合金元素在钢中的主要作用 107

4.5 高分子材料的改性 110

4.5.1　物理改性 110

4.5.2　化学改性 111

4.6　材料表面改性技术 112

4.6.1 高能束表面技术 112

4.6.2 气相沉积技术 115

4.6.3 电镀、刷镀和化学镀 117

4.6.4　热喷涂技术 120

4.6.5　化学转化膜技术 121

习题 123

4.6.6　表面形变强化 123

5　金属材料 125

5.1 工业用钢 125

5.1.1 钢的分类与牌号 125

5.1.2 结构钢 132

5.1.3　工具钢 150

5.1.4　特殊性能钢 162

5.2　铸铁 172

5.2.1　铸铁的石墨化 172

5.2.2　铸铁的分类与牌号 173

5.2.3　灰铸铁 174

5.2.4　球墨铸铁 177

5.2.5　蠕墨铸铁 180

5.2.6　可锻铸铁 181

5.2.7　合金铸铁 183

5.3 非铁金属及其合金 184

5.3.1　铝及铝合金 184

5.3.2　铜及铜合金 188

5.3.3　钛及钛合金 192

5.3.4 轴承合金 194

5.4　粉末冶金材料 196

5.4.1 粉末冶金机器零件材料 196

5.4.2　粉末冶金工具材料 197

5.5 新型金属功能材料 198

5.5.1 形状记忆材料 198

5.5.2　磁性材料 200

5.5.3　超导材料 202

5.5.4　储氢材料 203

5.5.5 智能材料 205

5.5.6　功能梯度材料 206

5.5.7 纳米材料 207

5.5.8 非晶态金属 209

习题 211

6　高分子材料 213

6.1 高分子材料的基本概念 213

6.1.1 高分子化合物的组成 213

6.1.2 高分子化合物的合成方法 213

6.2.1 力学性能 214

6.1.3 高分子化合物的分类 214

6.2　高分子材料的性能 214

6.2.2 物理化学性能 215

6.2.3 高分子化合物的老化及防止措施 215

6.2.4 高分子材料性能影响因素分析 215

6.3　工程塑料 217

6.3.1 塑料的组成及分类 217

6.3.2　常用塑料 218

6.3.3 几类典型塑料零件的选材 220

6.4　橡胶 221

6.4.1 橡胶的组成 221

6.4.2　常用橡胶 222

6.5.1 合成纤维的分类 223

6.5　合成纤维 223

6.5.2 常用合成纤维 224

6.6　胶黏剂 224

6.6.1 胶黏剂的分类 224

6.6.2 常用胶黏剂 225

6.7　涂料 226

6.7.1 涂料的组成 226

6.7.2　常用涂料 226

6.8　功能高分子材料 227

6.8.1 离子交换树脂 228

6.8.4 生物医用高分子材料 229

6.8.3 液晶高分子材料 229

6.8.2 导电高分子材料 229

习题 230

7　陶瓷材料 231

7.1 陶瓷材料的性能 231

7.1.1　力学性能 231

7.1.2 物理化学性能 231

7.2 常用陶瓷材料 231

7.2.1 陶瓷材料的分类 231

7.2.2　结构陶瓷材料 232

7.3 功能陶瓷材料 234

7.3.1　铁电陶瓷 235

7.3.2 热释电陶瓷 235

7.3.4　铁氧体磁性材料 236

7.3.3 压电陶瓷 236

7.3.5　半导体陶瓷 237

7.3.6 超导陶瓷 238

7.3.7 生物陶瓷 239

7.3.8　功能陶瓷薄膜 240

7.3.9　纳米陶瓷 240

习题 241

8　复合材料 242

8.1 复合材料基本知识 242

8.1.1 复合材料的分类 242

8.1.2 复合材料中的增强材料 242

8.2.1 复合材料的性能 244

8.2 复合材料的性能及复合增强原理 244

8.2.2　复合增强原理 245

8.3 常用复合材料 246

8.3.1　树脂基复合材料 246

8.3.2　金属基复合材料 249

8.3.3 陶瓷基复合材料 250

8.3.4　其他类型复合材料 251

8.4　功能复合材料 252

8.4.1 电功能复合材料 252

8.4.2 光功能复合材料 253

8.4.3 隐身复合材料 253

8.4.4　其他功能复合材料 254

习题 255

9　材料的选用 256

9.1 选材的基本原则、过程和方法 256

9.1.1 选材的基本原则 256

9.1.2　选材的基本过程 260

9.1.3　选材方法 262

9.2　典型机械零件的选材 266

9.2.1 齿轮类零件的选材 266

9.2.2　轴类零件的选材 270

9.2.3 箱体支承类零件的选材 274

习题 276

参考文献 277