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绪论 1

0.1 材料的含义及分类 1

0.2 材料的发展历程 2

0.3 材料科学的发展趋势 4

0.4 工程材料的应用 5

0.5 本教材的主要内容 6

第一篇 工程材料的基本理论 9

第一章 材料的结构与性能 9

1.1 材料的键合方式 9

1.1.1 金属键 9

1.1.2 离子键 10

1.1.3 共价键 10

1.1.4 分子间作用力 11

1.1.5 氢键 12

1.2 晶体结构常识 12

1.2.1 晶体的概念 12

1.2.2 晶体的主要类型 16

1.3 金属的晶体结构与性能 17

1.3.1 纯金属的晶体结构 17

1.3.2 实际金属的晶体结构 19

1.3.3 合金的相结构 21

1.3.4 金属材料的力学性能 25

1.3.5 金属材料的工艺性 29

1.4 高分子材料的结构与性能 30

1.4.1 高分子化合物的基本概念 30

1.4.2 高分子化合物的结构 32

1.4.3 高分子材料的性能 35

1.5 陶瓷材料的组织结构与性能 36

1.5.1 陶瓷的概念 36

1.5.2 陶瓷的组织结构 37

1.5.3 陶瓷的性能 40

第二章 金属材料组织与性能的控制 41

2.1 纯金属的结晶 41

2.1.1 冷却曲线和过冷现象 41

2.1.2 纯金属的结晶过程 43

2.2 二元合金相图 47

2.2.1 二元合金相图的建立 47

2.2.2 匀晶相图 49

2.2.3 共晶相图 52

2.2.4 共析相图 56

2.3 铁碳合金相图 57

2.3.1 纯铁的同素异构转变 57

2.3.2 纯铁的性能与应用 57

2.3.3 铁碳合金的基本相和组织 58

2.3.4 铁碳合金相图分析 58

2.3.5 铁碳合金成分、组织与性能的关系 72

2.3.6 铁碳合金相图的应用 76

2.4 金属的塑性加工 78

2.4.1 塑性变形机理 79

2.4.2 冷塑性变形对金属组织与性能的影响 84

2.4.3 塑性变形金属在加热时组织与性能的变化 86

2.4.4 金属的热加工 89

2.5 钢的热处理 91

2.5.1 钢在加热时的转变 91

2.5.2 钢在冷却时的转变 95

2.5.3 钢的过冷奥氏体转变图 105

2.5.4 钢的退火与正火 108

2.5.5 钢的淬火 110

2.5.6 钢的回火 121

2.5.7 钢的表面热处理 126

第二篇 工程材料 135

第三章 金属材料 135

3.1 工业用钢 135

3.1.1 钢的分类与编号 135

3.1.2 工程结构用钢 137

3.1.3 合金钢 143

3.2 铸铁 179

3.2.1 铸铁的分类及性能 179

3.2.2 铸铁的石墨化及其影响因素 180

3.2.3 常用普通铸铁 182

3.3 有色金属及合金 189

3.3.1 铝及铝合金 190

3.3.2 钛及钛合金 201

3.3.3 铜及铜合金 207

3.3.4 镁合金 217

3.3.5 轴承合金 223

第四章 高分子材料 226

4.1 高分子材料基础 226

4.1.1 基本概念 226

4.1.2 聚合反应 226

4.1.3 聚合物的结构与性能 227

4.2 工程塑料 227

4.2.1 塑料的组成及分类 227

4.2.2 塑料制品的成型与加工 230

4.2.3 塑料的性能特点 233

4.2.4 常用工程塑料 234

4.2.5 塑料在机械工程中的应用 241

4.3 橡胶与合成纤维 241

4.3.1 橡胶 241

4.3.2 合成纤维 245

4.4 合成胶黏剂和涂料 247

4.4.1 合成胶黏剂 247

4.4.2 涂料 249

第五章 陶瓷材料 253

5.1 概述 253

5.1.1 陶瓷的分类 253

5.1.2 陶瓷的制造工艺 257

5.2 常用工程结构陶瓷材料 259

5.2.1 普通陶瓷 259

5.2.2 特种陶瓷 259

第六章 复合材料 271

6.1 概述 271

6.1.1 复合材料的基本类型与组成 271

6.1.2 复合材料的性能 272

6.1.3 复合理论简介 273

6.1.4 复合材料中常用的纤维增强材料 274

6.2 树脂基复合材料 275

6.2.1 塑料基复合材料 275

6.2.2 橡胶基复合材料 275

6.3 陶瓷基复合材料 276

6.4 金属基复合材料 276

6.4.1 纤维增强金属基复合材料 277

6.4.2 颗粒增强金属基复合材料 277

6.5 碳／碳复合材料 278

第七章 功能材料 279

7.1 功能材料概述 279

7.1.1 导电功能材料 281

7.1.2 磁性功能材料 282

7.1.3 发光功能材料 283

7.1.4 声光功能材料 285

7.1.5 生物医学功能材料 286

7.1.6 隐身功能材料 288

7.1.7 形状记忆材料 289

7.1.8 梯度功能材料 290

7.2 纳米材料概述 291

7.2.1 纳米材料的性能特点 292

7.2.2 纳米材料的应用 297

第三篇 机械零件的失效、强化、选材及工程材料的应用 303

第八章 机械零件的失效与强化 303

8.1 零件的失效形式与分析方法 303

8.1.1 过量变形失效 303

8.1.2 断裂失效 305

8.1.3 表面损伤失效 310

8.1.4 零件失效分析的一般方法 322

8.2 工程材料的强化与强韧化 324

8.2.1 工程材料的强化方法 324

8.2.2 工程材料的强韧化 327

第九章 机械工程材料的选用 332

9.1 选择材料的一般原则 332

9.1.1 选材的使用性原则 332

9.1.2 选材的工艺性能原则 333

9.1.3 选材的经济性原则 335

9.2 工程材料在汽车上的应用概况 335

9.2.1 汽车用金属材料 336

9.2.2 汽车用塑料 339

9.2.3 汽车用橡胶 341

9.2.4 汽车用陶瓷材料 342

9.3 典型机械零件的选材及工艺分析 343

9.3.1 轴类零件 343

9.3.2 齿轮类零件 348

参考文献 353