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序言 1

前言 1

绪论 1

目录 1

第1章 材料的性能 4

1.1 静态力学性能 4

1.1.1 拉伸试验和应力-应变曲线 4

1.1.2 硬度 7

1.1.3 硬度与抗拉强度的近似换算 9

1.2 动态力学性能 9

1.2.1 冲击韧度 9

1.2.2 多冲抗力 11

1.2.3 疲劳强度 11

1.3 断裂韧度 13

1.4.1 高温性能 14

1.4.2 低温性能 14

1.4 高、低温性能 14

1.5 材料的工艺性能 15

复习思考题 15

第2章 材料的结构与力学行为 17

2.1 纯金属的晶体结构 17

2.1.1 晶体结构的基本概念 17

2.1.2 常见金属的晶格类型 19

2.1.4 实际金属的结构 22

2.1.3 实际金属的晶体 22

2.2 合金的晶体结构 27

2.2.1 合金概述 27

2.2.2 固溶体 28

2.2.3 金属间化合物 30

2.3 非金属材料的结构 32

2.3.1 高分子材料的结构 32

2.3.2 大分子间的作用力 33

2.3.4 高分子材料的聚集态 34

2.3.3 大分子链的柔顺性 34

2.3.5 陶瓷材料的结构 35

2.4 金属的常温塑性变形 37

2.4.1 单晶体金属的塑性变形 37

2.4.2 实际金属的塑性变形 40

2.5 冷变形对金属组织和性能的影响 42

2.5.1 塑性变形对金属组织结构的影响 42

2.5.2 塑性变形对金属性能的影响 44

2.6 冷变形金属在加热时组织和性能的变化 45

2.6.1 回复 45

2.6.2 再结晶 46

2.6.3 晶粒长大 49

2.7 金属的热变形加工 51

2.7.1 热变形加工与冷变形加工的区别 51

2.7.2 热变形加工对金属组织和性能的影响 51

2.8.1 线型无定形高聚物的三种力学状态 52

2.8 高分子材料的力学状态 52

2.8.2 线型结晶型高聚物的力学状态 54

2.8.3 体型高聚物的力学状态 55

2.9 高聚物的力学行为 55

2.9.1 高弹性 55

2.9.2 粘弹性 56

2.9.3 塑性与受迫弹性 58

2.9.4 强度与断裂 59

复习思考题 61

第3章 材料的成形凝固与二元合金相图 62

3.1 凝固的基本概念 62

3.1.1 结晶概述 62

3.1.2 凝固产物 63

3.2 金属的结晶与冷却曲线 64

3.2.1 金属的结晶过程 64

3.2.2 晶核的形成 64

3.2.3 晶核的长大 65

3.2.4 纯金属结晶的冷却曲线 66

3.2.5 晶粒大小及控制 67

3.2.6 铸锭的凝固组织 69

3.3 材料的同素异构现象 71

3.3.1 晶体的同素异构 71

3.3.2 有机物的同分异构 72

3.4 二元合金相图的建立及其代表的意义 73

3.4.1 二元合金相图的建立 74

3.4.2 相图的物理意义 75

3.5 二元合金相图的基本类型及杠杆定律 76

3.5.1 匀晶相图 76

3.5.2 共晶相图 78

3.5.3 包晶相图 83

3.5.4 其它相图 84

3.5.5 合金的性能与相图的关系 86

复习思考题 88

4.1 铁碳合金相图 89

第4章 铁碳合金 89

4.1.1 铁碳合金中的基本相 90

4.1.2 Fe-Fe3C相图分析 91

4.2 典型合金结晶过程分析 92

4.2.1 共析钢 93

4.2.2 亚共析钢 94

4.2.3 过共析钢 95

4.2.5 亚共晶白口铸铁 96

4.2.4 共晶白口铸铁 96

4.2.6 过共晶白口铸铁 97

4.3 碳的质量分数对铁碳合金组织和性能的影响 98

4.3.1 对组织的影响 98

4.3.2 对性能的影响 98

4.4 铁碳合金相图的应用和局限性 99

4.4.1 铁碳合金相图的应用 99

4.4.2 铁碳合金相图的局限性 100

复习思考题 101

第5章 金属热处理及表面处理技术 102

5.1 钢加热时的组织转变 103

5.1.1 奥氏体的形成 103

5.1.2 奥氏体晶粒的长大及影响因素 104

5.1.3 加热时间 104

5.1.4 加热时常见的缺陷 105

5.2 钢在冷却时的转变 105

5.2.1 过冷奥氏体等温转变曲线 106

5.2.2 过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能 107

5.2.3 影响过冷奥氏体等温转变的因素 114

5.2.4 过冷奥氏体连续转变曲线 116

5.3 钢的退火与正火 117

5.3.1 退火和正火的目的 117

5.3.2 退火工艺及其应用 118

5.3.3 正火工艺及其应用 120

5.4 钢的淬火 120

5.4.1 淬火的目的 120

5.4.2 淬火的一般工艺 121

5.4.3 常用的淬火方法 124

5.5 钢的回火 127

5.5.1 回火的目的 127

5.5.2 淬火钢回火时的组织转变和产物 127

5.5.3 淬火钢回火时性能变化 128

5.5.4 回火的种类及应用 130

5.5.5 自身回火淬火法 131

5.6 钢的淬透性 132

5.6.1 钢的淬透性 132

5.6.2 钢的淬火变形与开裂 136

5.7 钢的表面淬火 142

5.7.1 感应加热表面淬火 142

5.7.2 火焰加热表面淬火 144

5.7.3 激光加热表面淬火 145

5.8 钢的化学热处理 146

5.8.1 高温化学热处理 146

5.8.2 中低温化学热处理 150

5.9 材料的表面处理技术 152

5.9.1 气相沉积技术 152

5.9.2 离子注入表面强化技术 157

5.9.3 激光表面处理 160

复习思考题 161

第6章 工业用钢 163

6.1 钢材生产及其品种和规格 163

6.1.1 钢材生产简述 163

6.1.2 钢材的品种和规格 164

6.2 钢的分类 166

6.3 钢中的常存元素和杂质元素 167

6.4 钢中合金元素的作用 168

6.4.1 合金元素在钢中的存在形式和对基本相的影响 169

6.4.2 合金元素对铁碳合金相图的影响 170

6.4.3 合金元素对钢热处理组织转变的影响 172

6.4.4 合金元素对钢性能的影响 176

6.4.5 碳素钢与合金钢的比较 180

6.5 碳素钢及其应用 182

6.5.1 普通碳素结构钢 182

6.5.2 优质碳素结构钢 183

6.5.3 碳素工具钢 185

6.5.4 铸钢 187

6.6 合金结构钢及其应用 188

6.6.1 合金结构钢的分类与编号 188

6.6.2 合金渗碳钢 188

6.6.3 合金调质钢 191

6.6.4 合金弹簧钢 196

6.6.5 滚动轴承钢 199

6.7 其它常用合金结构钢 202

6.7.1 低合金结构钢 202

6.7.2 易切削结构钢 205

6.8.2 低合金刃具钢 206

6.8.1 合金工具钢的分类和编号 206

6.8 合金工具钢及其应用 206

6.8.3 高速钢 209

6.8.4 合金冷作模具钢 214

6.8.5 合金热作模具钢 217

6.8.6 合金量具钢 220

6.9 特殊性能钢及其应用 222

6.9.1 不锈钢 222

6.9.2 耐热钢及耐热合金 228

6.9.3 耐磨钢 234

复习思考题 235

第7章 铸铁 237

7.1 概论 237

7.1.1 铸铁的石墨化 237

7.1.2 铸铁的分类 239

7.2 灰铸铁 240

7.2.1 灰铸铁的牌号 241

7.2.2 影响灰铸铁组织和性能的因素 242

7.2.3 孕育处理 243

7.2.4 灰铸铁的热处理 244

7.3 球墨铸铁 244

7.3.1 球墨铸铁的成分和球化处理 244

7.3.2 球墨铸铁的牌号、组织和性能 245

7.3.3 球墨铸铁的热处理 246

7.4 其它铸铁 249

7.4.1 可锻铸铁 249

7.4.2 蠕墨铸铁 250

7.4.3 特殊性能铸铁 251

复习思考题 253

第8章 非铁金属材料 254

8.1 铝及铝合金 255

8.1.1 工业纯铝 255

8.1.2 铝合金 256

8.2.1 工业纯铜的性质及用途 264

8.2 铜及铜合金 264

8.2.2 铜合金 265

8.3 滑动轴承合金 269

8.3.1 滑动轴承工作条件及对材料性能、组织的要求 269

8.3.2 各类轴承合金简介 270

8.4 钛及钛合金 272

8.4.1 纯钛 272

8.4.2 钛合金 272

8.5 粉末冶金材料 274

8.5.1 粉末冶金工艺及烧结技术进展简介 274

8.5.2 硬质合金 275

复习思考题 276

第9章 非金属材料及其它材料 278

9.1 高分子材料 278

9.1.1 高分子材料的定义 278

9.1.2 高分子化合物的组成 278

9.1.3 高分子化合物的合成 279

9.1.4 高分子材料的命名及分类 280

9.1.5 工程塑料 281

9.1.6 合成橡胶与合成纤维 289

9.1.7 合成胶粘剂和涂料 292

9.2 工业陶瓷 295

9.2.1 陶瓷材料的分类 295

9.2.2 常用工业陶瓷 297

9.3 复合材料 298

9.3.1 复合材料的定义 298

9.3.2 复合材料的分类 300

9.3.3 复合材料的性能特点和增强机制 300

9.3.4 复合材料简介 303

9.4 其它新型材料 309

9.4.1 梯度功能材料 309

9.4.2 纳米材料 312

9.4.3 形状记忆合金 316

9.4.4 非晶态合金 319

9.4.5 阻尼合金 322

复习思考题 324

第10章 机械设计与选材 326

10.1 机械零件的失效分析 326

10.1.1 失效的概念 326

10.1.2 失效的形式 326

10.1.3 失效的原因 328

10.1.4 失效分析的方法 329

10.2.1 使用性能与选材 331

10.2 选材的依据和基本原则 331

10.2.2 选材与材料工艺性能的关系 335

10.2.3 经济性与选材 336

10.2.4 选材的定量方法 341

10.3 机械零件的强度与材料力学性能的关系 345

10.3.1 小试件试验数据与实际情况的差异 346

10.3.2 材料的强度、塑性、韧度对零件强度的作用 346

10.4.1 零件结构和夹具的设计 348

10.4 淬火零件的结构工艺性和热处理工序安排 348

10.4.2 预防淬火缺陷的其它办法 349

10.4.3 热处理方案的选择和技术条件的标注 351

10.4.4 热处理工艺路线的合理安排 353

10.5 常用机械零件的选材 354

10.5.1 工程材料的使用概况 354

10.5.2 轴类零件的选材 355

10.5.3 齿轮类零件的选材 359

10.5.4 发动机主要构件的选材 361

10.5.5 壳体类零件的选材 362

10.5.6 常用动力装置的选材 363

复习思考题 365

附表1 钢铁材料的硬度及强度换算表 367

附表2 淬火钢回火温度与硬度的关系 369

附表3 国内外部分钢号对照 370

附表4 常用塑料、复合材料缩写代号 372

参考文献 373