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1绪论 1

1.1材料的概念、分类及在人类社会发展进程中的地位和作用 1

1.1.1材料的概念和分类 1

1.1.2材料在人类社会发展进程中的地位和作用 2

1.2材料科学与工程的内容及相互关系 3

1.3材料的发展 5

1.3.1传统材料的改进 5

1.3.2新材料的开发 6

1.4材料与机械工程 7

1.4.1材料与机械工程的关系 7

1.4.2机械工程材料 7

1.4.3机械工程材料的主要内容 8

习题 9

2材料的力学性能 10

2.1概述 10

2.2静载力学性能 10

2.2.1拉伸试验 10

2.2.2弹性和刚度 11

2.2.3强度 12

2.2.4塑性 13

2.2.5真实应力-应变 14

2.2.6形变强化模数和形变强化指数 15

2.2.7强度与塑性、韧性之间的关系 16

2.2.8影响断裂的因素 16

2.3硬度试验 17

2.3.1布氏硬度 18

2.3.2洛氏硬度 18

2.3.3维氏硬度 19

2.4冲击韧性 20

2.4.1冲击试验 20

2.4.2冷脆转变 21

2.5断裂韧性 21

2.6疲劳 22

2.7高温力学性能 23

2.8材料力学性能的变异 24

习题 24

3晶体结构与结晶 25

3.1金属的晶体结构 25

3.1.1晶体的概念 25

3.1.2晶系 26

3.1.3晶向指数 27

3.1.4晶面指数 28

3.1.5常见的金属晶体结构 30

3.1.6单晶体的各向异性 32

3.2实际金属结构 33

3.2.1多晶体结构 33

3.2.2晶体缺陷 33

3.3金属的结晶 36

3.3.1金属结晶的概念 37

3.3.2金属的结晶过程 37

3.3.3影响生核与长大的因素 39

3.3.4难熔杂质、振动和搅拌的影响 39

3.3.5金属的同素异构转变 39

3.3.6金属铸锭组织与缺陷 40

习题 41

4金属的塑性变形与再结晶 42

4.1金属的塑性变形 42

4.1.1单晶体的塑性变形 42

4.1.2多晶体的塑性变形 45

4.2塑性变形对金属组织和性能的影响 46

4.3变形金属在加热时的组织和性能的变化 49

4.4金属的热加工 53

4.4.1热加工的概念 53

4.4.2热加工的优点和缺点 54

4.5超塑性 56

4.5.1超塑性的概念 56

4.5.2超塑性的历史及发展 56

4.5.3超塑性的分类及工艺特点 57

4.5.4典型的超塑性材料 58

4.5.5超塑性的应用 59

习题 59

5二元合金 60

5.1合金相结构 60

5.1.1固溶体 61

5.1.2金属间化合物 63

5.2二元合金相图 65

5.2.1合金相图概述 65

5.2.2二元合金相图 66

5.3合金性能与相图的关系 73

习题 75

6铁碳合金 76

6.1铁碳合金的相结构与性能 76

6.2铁碳合金相图 78

6.2.1相图分析 78

6.2.2典型合金的结晶过程 79

6.2.3含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响 87

6.3碳钢 89

6.3.1常存杂质对碳钢性能的影响 89

6.3.2碳钢的分类 89

6.3.3碳钢的编号和用途 90

习题 93

7钢的热处理 95

7.1概述 95

7.2钢加热时的奥氏体的转变 96

7.2.1奥氏体的形成（以共析钢为例） 96

7.2.2影响奥氏体化的因素 98

7.2.3奥氏体晶粒在加热时的生长 99

7.2.4不同奥氏体晶粒度的应用 100

7.3奥氏体在冷却过程中的分解 100

7.3.1等温转变曲线 100

7.3.2过冷奥氏体转变产物的组织与性能 101

7.4钢的退火 109

7.5钢的正火 111

7.6钢的淬火 112

7.6.1淬火温度的选择和加热时间 112

7.6.2淬火介质 114

7.6.3钢的淬透性 114

7.6.4淬火的方法 118

7.7钢的回火 121

7.7.1淬火钢回火时组织和性能的变化 121

7.7.2回火的分类及应用 122

7.7.3回火脆性 124

7.8钢的表面淬火 124

7.8.1感应加热表面淬火 124

7.8.2火焰加热表面淬火 126

7.9钢的化学热处理 127

7.9.1渗碳 127

7.9.2氮化 128

7.9.3碳氮共渗 130

习题 131

8合金钢 133

8.1合金元素在钢中的作用 133

8.1.1合金元素对钢中基本相的影响 133

8.1.2合金元素对Fe-Fe3C相图的影响 135

8.1.3合金元素对热处理的影响 135

8.1.4常用的各种合金元素对合金钢的力学性能影响 137

8.2合金的强韧化机理 138

8.2.1合金的强化 138

8.2.2材料强化应用举例 140

8.2.3合金的韧化 141

8.3合金钢的分类和编号方法 141

8.3.1合金钢的分类 141

8.3.2合金钢的编号 142

8.4合金结构钢 142

8.4.1低合金高强度结构钢 142

8.4.2渗碳钢 145

8.4.3调质钢 147

8.4.4弹簧钢 151

8.4.5滚动轴承钢 152

8.4.6易切削钢 156

8.4.7渗氮钢 156

8.4.8超高强度钢 157

8.5合金工具钢 157

8.5.1合金刃具钢 158

8.5.2合金模具钢 160

8.5.3量具用钢 163

8.5.4新型合金工具钢 165

8.6特殊性能钢及合金 166

8.6.1不锈钢 166

8.6.2耐热钢 169

8.6.3耐磨钢 170

习题 170

9铸铁 172

9.1铸铁的石墨化 172

9.2铸铁分类 173

9.2.1按碳存在的形式分类 173

9.2.2按化学成分分类 174

9.3普通灰铸铁 174

9.3.1灰铸铁的化学成分、组织、性能及用途 174

9.3.2灰铸铁的孕育处理及孕育铸铁 176

9.3.3灰铸铁的热处理 177

9.4可锻铸铁 178

9.4.1可锻铸铁的组织与性能 178

9.4.2可锻铸铁分类 178

9.4.3可锻铸铁的牌号及用途 178

9.5球墨铸铁 179

9.5.1球墨铸铁的化学成分 179

9.5.2球墨铸铁的组织和性能 179

9.5.3球墨铸铁的牌号及用途 180

9.5.4球墨铸铁的热处理 180

9.6合金铸铁 181

9.6.1耐磨铸铁 181

9.6.2耐热铸铁 182

9.6.3耐蚀铸铁 182

习题 182

10有色金属及其合金 183

10.1铝及其合金 183

10.1.1纯铝 184

10.1.2铝合金 184

10.2铜及其合金 190

10.2.1纯铜 190

10.2.2铜合金 191

10.3镁及镁合金 194

10.3.1纯镁 194

10.3.2镁合金 194

10.4钛及钛合金 195

10.4.1纯钛 195

10.4.2钛合金 195

10.5轴承合金 197

10.5.1轴承合金性能要求和组织特点 197

10.5.2常用轴承合金 198

习题 199

11高分子材料 200

11.1概述 200

11.1.1高分子材料的基本概念 200

11.1.2高分子化合物的结构 201

11.1.3高分子化合物的物理状态 206

11.1.4高分子化合物的力学行为 208

11.1.5高分子材料的性能特点 212

11.2工程塑料 214

11.2.1塑料的性能特点 214

11.2.2塑料的组成 214

11.2.3塑料的分类 216

11.2.4常用工程塑料的性能和用途 217

11.3橡胶 219

11.3.1橡胶的特性和应用 219

11.3.2橡胶的组成 220

11.3.3橡胶的分类 220

11.3.4常用橡胶材料 220

11.4合成纤维 222

11.5胶黏剂 222

11.5.1胶结特点 222

11.5.2胶黏剂的组成 223

11.5.3胶黏剂的表示方法及分类原则 223

11.5.4胶黏剂的选择 226

11.5.5常用胶黏剂 226

11.6涂料 226

11.6.1涂料的作用 226

11.6.2涂料的组成 226

11.6.3常用涂料 226

习题 227

12先进材料 228

12.1概述 228

12.1.1先进材料发展的历史和社会地位 228

12.1.2先进材料研究与应用现状 229

12.1.3先进材料发展前景的展望 232

12.2纳米材料 232

12.2.1纳米科学技术 232

12.2.2纳米材料的性能及用途 233

12.3复合材料 236

习题 242

13材料的选用及加工路线 243

13.1机械零件的失效 243

13.1.1零件失效分析 243

13.1.2零件变形失效分析及选材 244

13.1.3零件断裂失效分析与选材 244

13.1.4零件表面损伤失效分析与选材 245

13.2材料选用的一般原则 246

13.2.1使用性能原则 246

13.2.2工艺性能原则 247

13.2.3经济性原则 249

13.3典型零件的选材与加工工艺 249

13.3.1齿轮选材 249

13.3.2轴类零件选材 251

13.3.3箱体类选材 252

13.3.4弹簧选材 253

13.3.5刃具选材 257

习题 259

参考文献 261