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绪论 1

0.1 课程的任务与目的 1

0.2 中华民族对材料发展的重大贡献 1

0.3 材料的结合键与分类 4

0.3.1 材料的结合键 4

0.3.2 工程材料的分类 6

第1章 材料的结构与性能特点 8

1.1 金属材料的结构与组织 8

1.1.1 纯金属的晶体结构 8

1.1.2 合金的晶体结构 16

1.1.3 金属材料的组织 19

1.2 金属材料的性能特点 20

1.2.1 金属材料的工艺性能 21

1.2.2 金属材料的力学性能 22

1.2.3 金属材料的理化性能 27

1.3 高分子材料的结构与性能特点 29

1.3.1 高分子材料的结构 29

1.3.2 高分子材料的性能特点 32

1.4 陶瓷材料的结构与性能特点 36

1.4.1 陶瓷材料的结构 36

1.4.2 陶瓷材料的性能特点 38

习题 40

第2章 金属材料组织和性能的控制 41

2.1 纯金属结晶 41

2.1.1 纯金属的结晶 41

2.1.2 同素异构转变 44

2.1.3 铸锭的结构 44

2.1.4 结晶理论的工程应用 45

2.2 合金的结晶 47

2.2.1 二元合金的结晶 48

2.2.2 合金的性能与相图的关系 54

2.2.3 铁碳合金的结晶 55

2.3 金属的塑性加工 68

2.3.1 金属的塑性变形 68

2.3.2 金属的再结晶 73

2.3.3 塑性变形和再结晶的工程应用 75

2.4 钢的热处理 76

2.4.1 钢在加热时的转变 77

2.4.2 钢在冷却时的转变 79

2.4.3 钢的普通热处理 86

2.4.4 钢的表面热处理 94

2.4.5 钢的化学热处理 95

2.4.6 其他热处理技术 100

2.4.7 计算机技术在热处理中的应用 102

2.4.8 热处理的工程应用 103

2.5 钢的合金化 103

2.5.1 合金元素与铁、碳的作用 103

2.5.2 合金元素对Fe-Fe3C相图的影响 104

2.5.3 合金元素对钢热处理的影响 105

2.5.4 合金元素对钢的工艺性能的影响 107

2.5.5 合金元素对钢的性能的影响 107

2.5.6 合金化的工程应用 108

2.6 表面技术 109

2.6.1 电刷镀技术 109

2.6.2 热喷涂技术 110

2.6.3 气相沉积技术 111

2.6.4 激光表面改性技术 112

习题 113

第3章 金属材料 117

3.1 碳钢 117

3.1.1 碳钢的成分和分类 117

3.1.2 碳钢的牌号及用途 118

3.2 合金钢 122

3.2.1 概述 122

3.2.2 合金结构钢 123

3.2.3 合金工具钢 137

3.2.4 特殊性能钢 146

3.3 铸钢与铸铁 156

3.3.1 铸钢 156

3.3.2 铸铁 158

3.4 有色金属及其合金 170

3.4.1 铝及铝合金 170

3.4.2 铜及铜合金 178

3.4.3 钛及钛合金 186

3.4.4 镁及镁合金 189

3.4.5 镍及镍合金 189

3.4.6 轴承合金 191

习题 194

第4章 高分子材料 196

4.1 工程塑料 196

4.1.1 塑料的分类 196

4.1.2 常用工程塑料 196

4.2 合成纤维 200

4.2.1 合成纤维的生产方法 200

4.2.2 常用合成纤维 201

4.3 合成橡胶 203

4.3.1 通用合成橡胶 203

4.3.2 特种合成橡胶 204

习题 205

第5章 陶瓷材料 206

5.1 普通陶瓷 206

5.1.1 普通日用陶瓷 206

5.1.2 普通工业陶瓷 206

5.2 特种陶瓷 207

5.2.1 氧化物陶瓷 207

5.2.2 碳化物陶瓷 208

5.2.3 硼化物陶瓷 210

5.2.4 氮化物陶瓷 210

习题 210

第6章 复合材料 212

6.1 复合材料的复合原则与性能特点 212

6.1.1 复合材料的复合原则 213

6.1.2 复合材料的性能特点 214

6.2 非金属基复合材料 215

6.2.1 聚合物基复合材料 215

6.2.2 陶瓷基复合材料 217

6.2.3 碳基复合材料 218

6.3 金属基复合材料 218

6.3.1 金属陶瓷 218

6.3.2 纤维增强金属基复合材料 220

6.3.3 细粒和晶须增强金属基复合材料 220

习题 220

第7章 功能材料及新材料 221

7.1 电功能材料 221

7.1.1 金属导电与电接点材料 221

7.1.2 电阻材料 222

7.1.3 导电高分子材料 222

7.1.4 超导材料 222

7.2 磁功能材料 223

7.2.1 软磁材料 223

7.2.2 永磁材料 223

7.2.3 信息磁材料 224

7.3 热功能材料 225

7.3.1 膨胀材料 225

7.3.2 形状记忆材料 226

7.3.3 测温材料 226

7.4 光功能材料 226

7.4.1 光学材料 226

7.4.2 固体激光器材料 227

7.4.3 信息显示材料 227

7.4.4 光纤 227

7.5 纳米材料 228

7.5.1 纳米材料及其特性 228

7.5.2 碳纳米材料 228

7.5.3 纳米陶瓷材料 229

7.5.4 纳米复合材料 229

习题 230

第8章 零件失效分析与选材原则 231

8.1 机械零件的失效 231

8.1.1 畸变失效 231

8.1.2 断裂失效 231

8.1.3 磨损失效 234

8.1.4 腐蚀失效 234

8.2 机械零件失效分析 235

8.2.1 零件失效基本原因 235

8.2.2 零件失效分析 235

8.3 机械零件选材原则 237

8.3.1 使用性能原则 237

8.3.2 工艺性能原则 238

8.3.3 经济及环境友好性原则 239

习题 240

第9章 典型工件的选材及工艺路线设计 241

9.1 齿轮选材 241

9.1.1 齿轮的工作条件与失效形式 241

9.1.2 齿轮材料的性能要求与选材 242

9.1.3 典型齿轮选材 242

9.2 轴类零件选材 245

9.2.1 轴类零件的工作条件与失效形式 245

9.2.2 轴类零件材料的性能要求与选材 246

9.2.3 典型轴的选材 246

9.3 弹簧选材 249

9.3.1 弹簧的工作条件与失效形式 249

9.3.2 弹簧材料的性能要求与选材 250

9.3.3 典型弹簧选材 250

9.4 刃具选材 251

9.4.1 刃具的工作条件与失效形式 251

9.4.2 刃具材料的性能要求与选材 252

9.4.3 刃具选材举例 253

习题 254

第10章 工程材料的应用 255

10.1 汽车用材 255

10.1.1 汽车发动机零件用材 255

10.1.2 汽车底盘零件用材 255

10.1.3 汽车配件用材 257

10.1.4 汽车新材料 257

10.2 机床用材 258

10.2.1 机身与底座用材 258

10.2.2 传动件用材 258

10.2.3 轴承用材 259

10.3 仪器仪表用材 259

10.3.1 壳体用材 259

10.3.2 轴类零件用材 260

10.3.3 凸轮与齿轮用材 260

10.3.4 蜗轮与蜗杆用材 260

10.3.5 微型机电系统用材 261

10.4 热能设备用材 261

10.4.1 锅炉用材 261

10.4.2 汽轮机用材 262

10.4.3 发电机转子用材 263

10.5 化工设备用材 263

10.5.1 压力容器用材 263

10.5.2 耐蚀设备用材 263

10.5.3 高温设备用材 264

10.5.4 低温设备用材 265

10.6 航空航天器用材 265

10.6.1 飞机用材 265

10.6.2 火箭与航天器用材 267

习题 268

课堂讨论指导书 270

课堂讨论1 铁碳相图 270

课堂讨论2 钢的热处理 270

课堂讨论3 材料的选择和使用 271

实验指导书 272

实验1 金相试样的制备 272

实验2 铁碳合金平衡组织分析 273

实验3 钢的热处理及热处理后的显微组织观察 273

附：洛氏硬度计的使用 275

实验4 常用工程材料的显微组织观察 276

附录1 金属材料室温拉伸试验方法新、旧国家标准性能名称和符号对照表 277

附录2 金属热处理工艺的分类及代号 278

附录3 常用钢的临界点 280

附录4 钢铁及合金牌号统一数字代号体系 281

附录5 国内外常用钢号对照表 282

附录6 常用铝及铝合金状态代号与说明 284

附录7 若干物理量单位换算表 285

附录8 工程材料常用词汇中英文对照表 286

参考文献 290