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绪论 1

第一章 工程材料的力学性能 6

第一节 静载时材料的力学性能 6

一、拉伸试验 6

二、弹性和刚性 7

扩充知识1.1 刚度的概念 7

三、强度 7

扩充知识1.2 零件设计的强度条件 8

扩充知识1.3 屈强比 9

四、塑性 9

扩充知识1.4 应力一应变曲线的综合分析 9

扩充知识1.5 某些工程材料的应力-应变曲线 10

扩充知识1.6 金属材料冷弯性及弯曲试验简介 11

五、硬度 12

扩充知识1.7 维氏硬度 13

扩充知识1.8 显微硬度 14

扩充知识1.9 几种硬度之间及硬度与强度的经验换算 14

第二节 动载时材料的力学性能 15

一、冲击韧性 15

扩充知识1.10 冲击韧性的应用 17

二、疲劳强度 17

扩充知识1.11 多冲抗力(冲击疲劳) 19

第三节 断裂韧性及其评定 20

一、断裂韧性 20

二、断裂韧性的评定 20

第二章 金属的晶体结构与结晶 23

第一节 金属的晶体结构 23

一、晶体的概念 23

二、常见的金属晶格 24

第二节 实际金属的组织结构 25

一、多晶体结构 25

三、晶体的各向异性 25

二、晶格缺陷 27

第三节 金属的结晶 28

一、结晶的概念 28

二、金属的结晶过程 29

二、影响晶粒大小的因素 30

扩充知识2.1 形核率与晶核长大速率 31

扩充知识2.2 金属铸锭的组织特点 31

四、金属的同素异晶转变 33

第三章 二元合金与相图 35

第一节 固态合金中的相结构及组织概念 35

一、合金的相结构 35

二、固态合金的相结构 37

第二节 二元合金相图 39

一、相图的基本知识 40

二、二元共晶相图 45

扩充知识3.1 包晶相图简介 53

三、相图与性能的关系 54

第四章 铁碳合金 57

第一节 铁碳合金的基本相 57

一、铁素体 58

二、奥氏体 58

三、渗碳体 58

第二节 Fe-Fe3C相图分析 58

一、上半部分相图的分析 58

二、下半部分相图的分析 61

三、小结 63

第三节 典型铁碳合金的平衡结晶过程及组织 64

一、铁碳合金分类 64

二、典型铁碳合金的平衡结晶过程 65

扩充知识4.1 典型成分的白口铸铁平衡结晶过程 69

三、含碳量对铁碳合金的组织和性能的影响 71

扩充知识4.2 Fe-Fe3C相图的应用及局限性 73

一、常存杂质对碳钢性能的影响 75

扩充知识4.3 蓝脆和氢脆现象 75

第四节 碳钢 75

二、碳钢的分类 76

三、碳钢的编号和用途 77

扩充知识4.4 专用优质碳素钢 81

第五章 金属的塑性变形与再结晶 84

第一节 金属的塑性变形 84

一、金属单晶体的塑性变形 84

扩充知识5.1 分析金属单晶体的塑性变形 86

二、金属多晶体的塑性变形 88

扩充知识5.2 金属多晶体的塑性变形过程 90

第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响 90

一、塑性变形对金属组织的影响 90

二、塑性变形对金属性能的影响 91

扩充知识5.4 金属的强度和位错密度之间的关系 92

扩充知识5.3 产生加工硬化的原因 92

三、残余内应力 93

第三节 塑性变形金属在加热时的组织和性能变化 94

一、回复 94

扩充知识5.5 多边形化 94

二、再结晶 95

三、再结晶后晶粒的生长 96

扩充知识5.6 晶粒的长大过程 96

扩充知识5.7 再结晶温度和再结晶后的晶粒度 96

扩充知识5.8 金属的热加工 98

扩充知识5.9 热加工后的带状组织 99

第六章 钢的热处理 101

第一节 钢在加热时的转变 102

一、奥氏体的形成 102

扩充知识6.1 奥氏体化的相变过程简介 102

二、奥氏体晶粒的长大 103

扩充知识6.2 奥氏体晶粒度的概念 104

扩充知识6.3 影响奥氏体晶粒长大的因素 105

第二节 钢在冷却时的转变 106

一、过冷奥氏体的等温转变曲线 107

扩充知识6.4 先析相的组织形态 108

二、过冷奥氏体等温转变产物的组织与性能 109

扩充知识6.5 珠光体的转变过程 109

扩充知识6.6 贝氏体的形成过程 110

三、影响C曲线的因素 111

四、过冷奥氏体的连续冷却转变及马氏体转变 112

扩充知识6.7 马氏体的含碳量与组织结构和性能的关系 115

扩充知识6.8 过冷奥氏体的连续转变曲线(CCT曲线) 116

第三节 钢的退火和正火 118

一、退火 118

二、正火 121

一、钢的淬火 122

第四节 钢的淬火与回火 122

扩充知识6.9 热处理加热过程中的主要缺陷及其防止方法 123

扩充知识6.10 冷处理 127

扩充知识6.11 变形与开裂 127

二、钢的回火 128

扩充知识6.12 关于低温回火的几点补充说明 131

扩充知识6.13 提高钢铁材料强韧性的部分淬火、回火新工艺简介 133

三、钢的淬透性 134

扩充知识6.14 淬透性的测定与表示方法 136

扩充知识6.15 淬透性曲线的应用 138

第五节 热处理工艺与零件结构的关系 140

一、热处理对零件结构工艺性的要求 140

二、热处理技术条件的标注 142

扩充知识6.16 热处理工艺代号的国家标准 144

三、热处理工艺位置的安排 147

一、表面淬火 148

第六节 钢的表面热处理 148

扩充知识6.17 火焰加热表面淬火 150

二、钢的化学热处理 151

扩充知识6.18 渗碳件的淬火方法和组织简介 153

三、几种常用的表面热处理的比较 156

扩充知识6.19 热处理新技术简介 157

第七章 合金钢 165

第一节 合金元素在钢中的作用 165

一、合金元素对钢中基本相的影响 165

二、合金元素对Fe-Fe3C相图的影响 167

三、合金元素对热处理的影响 167

扩充知识7.1 合金元素对合金钢中奥氏体化的四个过程的影响 168

第二节 合金钢的分类及编号 170

一、合金钢的分类 170

二、钢的编号方法 170

一、低合金高强度结构钢 171

第三节 合金结构钢 171

二、渗碳钢 174

三、调质钢 176

四、弹簧钢 178

五、滚动轴承钢 179

扩充知识7.2 易切削结构钢 182

扩充知识7.2 新钢种 182

第四节 合金工具钢 184

一、刃具钢 184

二、模具钢 188

三、量具钢 189

第五节 特殊性能钢 190

一、不锈耐酸钢 190

二、耐热钢 194

三、耐磨钢 196

二、铸铁的石墨化 199

一、铸铁的化学成分 199

第八章 铸铁 199

第一节 概述 199

三、铸铁的分类 201

四、铸铁的性能 202

第二节 灰口铸铁 203

一、灰口铸铁的成分 203

二、灰口铸铁的组织 203

三、灰口铸铁的牌号 203

四、灰口铸铁的热处理 204

第三节 可锻铸铁 205

一、黑心可锻铸铁和珠光体可锻铸铁 205

二、白心可锻铸铁 206

三、可锻铸铁的牌号，性能及用途 206

一、球墨铸铁的化学成分和球化处理 208

二、球墨铸铁的组织和性能特点 208

第四节 球墨铸铁 208

三、球墨铸铁的牌号和应用 209

四、球墨铸铁的热处理 209

第五节 蠕墨铸铁 211

一、蠕墨铸铁的组织和性能特点 211

二、蠕墨铸铁的生产 211

三、蠕墨铸铁的热处理 211

四、蠕墨铸铁的牌号和用途 211

第六节 合金铸铁 212

一、耐磨铸铁 212

二、耐热铸铁 213

三、耐蚀铸铁 213

第九章 有色金属及其合金 215

第一节 铝及铝合金 215

一、纯铝 215

二、铝合金的分类与时效 215

三、形变铝合金 217

四、铸造铝合金 219

第二节 铜及铜合金 220

一、纯铜 220

二、黄铜 221

三、青铜 223

第三节 钛及钛合金 224

一、纯钛 225

二、钛合金 225

第四节 轴承合金 226

一、对轴承合金性能的要求 227

二、轴承合金的组织特点 227

三、常用的轴承合金 227

第十章 工程非金属材料 231

第一节 高分子化合物的基本知识 231

一、高分子化合物的组成及性能特点 231

扩充知识10.1 高分子化合物的聚合方法 232

二、高分子化合物的结构特点 233

扩充知识10.2 高分子化合物的结构 236

三、高聚物的物理状态 238

扩充知识10.3 线型结晶态高聚物和体型高聚物的力学状态简介 240

四、高分子材料的性能简介 241

扩充知识10.4 高聚物的黏弹性 242

扩充知识10.5 高分子材料的改性 243

扩充知识10.6 高分子材料防老化的途径 245

五、高分子材料的应用特点简介 245

第二节 工程塑料 246

一、塑料的组成 246

二、塑料的分类 246

三、塑料的一些主要性能特点 247

扩充知识10.7 塑料的性能及技术性能指标 247

四、部分工程上常用的塑料简介 252

扩充知识10.8 MC尼龙和改性MC尼龙简介 253

扩充知识10.9 其它一些工程上常用的塑料简介 256

扩充知识10.10 塑料的成型和加工简介 261

第三节 橡胶 263

一、工业橡胶的组成 263

二、几种常用橡胶 264

第四节 陶瓷 265

一、陶瓷材料的分类 265

二、陶瓷材料的组织结构 266

三、陶瓷的性能 267

扩充知识10.11 陶瓷增韧的途径 268

四、常用工程结构陶瓷材料 268

扩充知识10.12 碳化物基金属陶瓷 270

第五节 复合材料 271

一、复合材料概述 271

二、复合材料的增强机理和复合原则 273

三、常用复合材料 274

扩充知识10.13 金属基复合材料和陶瓷基复合材料简介 275

扩充知识10.14 纳米材料简介 276

扩充知识10.15 功能材料简介 279

第十一章 机械零件的选材 287

第一节 选材的一般原则 287

一、零件的使用性能与选材的关系 287

扩充知识11.1 零件失效的具体原因 288

扩充知识11.2 失效分析的步骤 289

二、材料的工艺性能与选材关系 293

三、经济性与选材的关系 294

第二节 典型零件的选材 294

一、轴的选材与工艺 294

二、齿轮的选材与工艺 298

三、箱体类零件的选材和工艺 300

扩充知识11.3 塑料的选用 301

参考文献 311