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第1章　金属的晶体结构和结晶 1

1.1　金属键、金属晶体和金属特性 1

1.1.1　金属键 1

目录 1

1.1.2　金属晶体 2

1.1.3　金属特性 2

1.2　金属的晶体结构 3

1.2.1　金属中常见的晶格类型 4

1.2.2　晶胞中的原子数 6

1.2.3　晶体的致密度 7

1.2.4　晶体的配位数 7

1.2.5 晶面和晶向 8

1.2.6　晶体的各向异性 9

1.3　金属的结晶 10

1.3.1　液态金属的结构 10

1.2.7　金属晶体的特点 10

1.3.2　金属结晶的热力学条件 11

1.3.3　金属结晶时的现象 11

1.3.4　金属结晶的过程 12

1.4　金属的实际晶体结构和缺陷 14

1.4.1　金属的实际晶体结构——多晶体 14

1.4.2　晶体的缺陷 15

1.5　金属的铸锭和铸件 17

1.5.1　金属铸锭组织 18

1.5.2　金属铸件组织 19

习题 21

第2章　金属的塑性变形和再结晶 23

2.1　金属的变形现象 23

2.1.1 弹性变形 24

2.1.2　塑性变形 24

2.2　金属的塑性变形 25

2.2.1　单晶体的塑性变形 25

2.2.2　多晶体的塑性变形 30

2.3　塑性变形对金属组织和性能的影响 31

2.3.1　对金属结构和组织的影响 31

2.3.2　对金属性能的影响 32

2.4　变形金属在加热时组织和性能的变化 35

2.4.1 回复 36

2.4.2　再结晶 36

2.4.3　二次再结晶——晶粒长大 37

2.4.4　影响再结晶后晶粒大小的因素 38

2.5 热加工 40

2.5.1　热加工和冷加工的区别 40

2.5.2　热加工对金属组织和性能的影响 41

习题　 42

第3章　二元合金和相图 44

3.1　合金及其种类 44

3.1.1 固溶体 44

3.1.2　金属化合物 47

3.2　二元合金相图和杠杆定理 49

3.2.1　二元合金相图的建立 49

3.2.2　相图分析 50

3.2.3　杠杆定理 50

3.3　匀晶相图 51

3.3.1　相图分析 52

3.3.2　结晶过程分析 52

3.3.3　晶内偏析及其消除 53

3.4　共晶相图 54

3.4.1　相图分析 54

3.4.2　结晶过程分析 55

3.4.3　相组成物和组织组成物 58

3.5　包晶相图 59

3.5.1　相图分析 60

3.5.2　结晶过程分析 60

3.6　具有共析转变的相图 61

3.7.1　合金的机械性能和相图的关系 62

3.7　合金的性能和相图之间的关系 62

3.7.2　合金的铸造性能和相图的关系 63

习题 64

第4章　铁碳合金 66

4.1　铁碳合金相图 66

4.1.1　铁碳合金中的铁 67

4.1.2 Fe-Fe3C相图中的相区 68

4.1.3 Fe-Fe3C相图中的相线 69

4.2　典型铁碳合金结晶过程的分析 71

4.2.1　工业纯铁的结晶 71

4.2.2　共析钢的结晶 73

4.2.3　亚共析钢的结晶 75

4.2.4　过共析钢的结晶 77

4.2.5　共晶白口铸铁的结晶 79

4.2.6　亚共晶白口铸铁的结晶 81

4.2.7　过共晶白口铸铁的结晶 83

4.2.8　碳对铁碳合金的组织和性能的影响 84

4.3 Fe-Fe3C相图的应用 86

4.3.1　在选用材料方面的应用 86

4.3.2　在铸造工艺方面的应用 87

4.3.3　在锻造工艺方面的应用 87

4.3.4　在热处理工艺方面的应用 87

4.4　碳钢 87

4.4.1　碳钢中的常存杂质 87

4 4.2　碳钢的分类、编号和用途 88

习题 95

第5章　钢的热处理 97

5.1　钢的相变和临界点 97

5.2　钢在加热时的转变 98

5.2.1 P？A转变过程（A的形成） 99

5.2.2　A晶粒的长大及其影响因素 100

5.3　钢在等温冷却时的转变 101

5.3.1 A等温转变图的建立 102

5.3.2　A过等温转变过程和转变产物 103

5.3.3　等温转变的温度、结构、组织和性能 106

5.3.4　影响“C”曲线的因素 107

5.4　钢在连续冷却时的转变 108

5.4.1　冷却速度和转变产物 109

5.4.2　临界冷却速度 110

5.4.3 M转变的条件和过程 110

5.4.4 M转变的特点 110

5.4.5 M的结构和组织 111

5.4.6 M的性能 112

5.5　钢的退火和正火 113

5.5.1　完全退火（重结晶退火） 113

5.5.2　球化退火（不完全退火） 114

5.5.3　去应力退火（低温退火） 114

5.5.4　再结晶退火 114

5.5.5　扩散退火（均匀化退火） 114

5.5.7　正火和退火的选择 115

5.5.6　正火 115

5.6　钢的淬火 116

5.6.1　淬火加热温度的选择 116

5.6.2　冷却介质的确定 117

5.6.3　淬火方法 118

5.6.4　钢的淬硬性和淬透性 119

5.6.5　影响工件实际淬硬层深度的因素 121

5.7　淬火钢的回火 121

5.7.1 回火时组织的变化 122

5.7.2 回火时性能的变化 123

5.7.3 回火的分类和应用 125

5.8　钢的表面热处理 125

5.9　钢的化学热处理 129

5.9.1　渗碳 129

5.9.2　渗氮（氮化） 131

习题 133

6.1.1　合金元素对钢中基本相的影响 136

6.1　钢的合金化概论 136

第6章　合金钢 136

6.1.2 合金元素对Fe-Fe3C相图的影响 138

6.1.3　合金元素对钢热处理的影响 140

6.2　合金结构钢 143

6.2.1　工程结构钢 144

6.2.2　机械结构钢 147

6.3　合金工具钢 167

6.3.1　刃具钢 167

6.3.2　模具钢 179

6.3.3　量具钢 182

6.4　特殊性能钢 183

6.4.1　不锈钢 183

6.4.2　耐热钢 189

6.4.3　耐磨钢 193

习题 195

7.1.1　铁碳合金的双重相图 197

第7章　铸铁 197

7.1　铸铁的石墨化和分类 197

7.1.2　铸铁石墨化的条件 199

7.1.3　影响石墨化的因素 200

7.1.4　铸铁的分类 200

7.2　灰口铸铁 202

7.2.1　灰口铸铁的牌号和化学成分 202

7.2.2　灰口铸铁的孕育处理 203

7.2.3　灰口铸铁的热处理 204

7.2.4　灰口铸铁的特性和用途 205

7.3　球墨铸铁 205

7.3.1　球墨铸铁的牌号和化学成分 205

7.3.2　球化处理 207

7.3.3　球墨铸铁的热处理 207

7.3.4　球墨铸铁的特性和用途 209

7.4.1　蠕墨铸铁的牌号和化学成分 210

7.4　蠕墨铸铁 210

7.4.2　蠕墨化处理 211

7.4.3　蠕墨铸铁的性能、特点和应用 211

7.5　可锻铸铁 212

7.5.1　可锻铸铁的牌号和化学成分 212

7.5.2　可锻铸铁的石墨化退火 213

7.5.3　可锻铸铁的特性和用途 214

7.6　铸铁性能的特点 215

7.6.1　铸造性能 215

7.6.2　机械性能 215

7.6.3　切削加工性 216

7.6.4　减摩性 216

7.6.5　消振性 216

7.6.6　低的缺口敏感性 216

7.7　特殊性能铸铁 216

7.7.1　耐热铸铁 217

7.7.2　耐磨铸铁 219

7.7.3　耐蚀铸铁 221

习题 223

第8章　有色金属材料 224

8.1　铝及其合金 224

8.1.1　工业纯铝的主要特性及应用 224

8.1.2　铝合金及其热处理 225

8.1.3　常用铝合金 228

8.2.1　纯铜 240

8.2　铜及其合金 240

8.2.2　黄铜 241

8.2.3　青铜 246

8.3　钛及其合金 252

8.3.1　纯钛 252

8.3.2　钛合金 253

8.4　轴承合金 257

8.4.1　锡基轴承合金 258

8.4.2　铅基轴承合金 259

8.4.3　铜基轴承合金 260

8.4.5　粉末冶金含油轴承 262

8.4.4　铝基轴承合金 262

习题 263

第9章　非金属材料 264

9.1　高分子材料的基本知识 264

9.1.1　高分子材料的概念 264

9.1.2 高分子材料的组成 265

9.1.3 高分子链的结构 266

9.1.4　高分子链的形状 267

9.1.5　高分子链的构型和构象 268

9.1.6　高聚物的聚集态结构和性能 269

9.1.7　高聚物的物理状态和性能 270

9.1.8　高分子材料的化学反应 271

9.1.9　高分子化合物性能的特点和加工 273

9.2　常用高分子材料 274

9.2.1　塑料 274

9.1.10　高分子化合物的命名 274

9.2.2　橡胶 279

9.3　陶瓷材料 281

9.3.1 陶瓷的成分和结构 282

9.3.2　陶瓷的性能 283

9.3.3　常用的陶瓷材料 284

9.4　复合材料 286

9.4.1　复合材料提高机械性能的概念 286

9.4.2　复合材料的性能 287

9.4.3　常用复合材料及应用 288

习题 293

第10章　表面技术简介 294

10.1 固体材料表面的基础知识 295

10.1.1 固体的清洁表面结构 296

10.1.2 固体的实际表面结构 297

10.1.3　固体表面的吸附 299

10.2.1 电镀 300

10.1.4　固体表面的扩散 300

10.2　电镀和化学镀 300

10.2.2　化学镀 308

10.3　热喷涂 310

10.3.1　火焰喷涂 311

10.3.2 电弧喷涂 313

10.3.3　等离子喷涂 314

10.3.4　爆炸喷涂 315

10.3.5　超音速喷涂 316

10.4　气相沉积技术 316

10.4.1　物理气相沉积法 317

10.4.2　化学气相沉积法 321

10.5　高能束表面改性 322

10.5.1　激光表面处理 322

10.5.2　电子束表面处理 325

10.5.3　离子束表面处理 326

习题 328

第11章　机械工程材料的选用 329

11.1　选择材料的一般原则 329

11.1.1　使用性能 329

11.1.2　工艺性能 330

11.1.3　经济性 331

11.2　机械零件的失效 332

11.2.1　零件失效的类型 332

11.2.2　零件失效的原因 342

11.2.3　零件失效的一般分析方法 343

11.3　典型机械零件的选材 343

11.3.1　轴类零件 344

11.3.2　齿轮零件 352

习题 356

附录A　常用钢种的临界温度 357

附录B　硬度换算表 360

参考文献 365