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绪论 1

0.1 材料与材料科学的发展 1

0.2 材料的分类及应用 2

0.3 本课程的学习目的、学习内容和学习要求 3

思考题 3

第1章 材料的性能 4

1.1 材料的力学性能 4

1.1.1 拉伸实验曲线 4

1.1.2 刚度、强度与塑性 6

1.1.3 硬度 8

1.1.4 冲击韧性 11

1.1.5 疲劳强度 13

1.2 材料的工艺性能 14

1.2.1 铸造性能 14

1.2.2 锻造性能 14

1.2.3 焊接性能 14

1.2.4 切削加工性能 14

1.3 材料的物理性能 15

1.4 材料的化学性能 16

思考题 16

第2章 金属的晶体结构与结晶 17

2.1 金属的晶体结构 17

2.1.1 金属的特性与金属键 17

2.1.2 晶体结构的基本概念 18

2.1.3 常见金属的晶格类型 19

2.1.4 晶体的各向异性 21

2.1.5 金属的同素异构转变 21

2.2 实际金属的晶体结构 23

2.2.1 点缺陷 24

2.2.2 线缺陷 25

2.2.3 面缺陷 26

2.3 纯金属的结晶 27

2.3.1 纯金属的冷却曲线和过冷现象 27

2.3.2 纯金属的结晶过程 28

2.3.3 金属结晶后的晶粒大小 29

2.4 金属的铸锭组织 31

2.4.1 铸锭三晶区的形成 31

2.4.2 铸锭三晶区的组织与性能 32

2.4.3 铸锭三晶区相对厚度的控制 33

思考题 33

第3章 合金的结构和结晶 34

3.1 合金中的相结构 34

3.1.1 合金的基本概念 34

3.1.2 固溶体 35

3.1.3 金属化合物 36

3.2 二元合金相图 38

3.2.1 二元合金相图的建立 38

3.2.2 二元匀晶相图 40

3.2.3 二元共晶相图 42

3.3 合金的性能与相图的关系 46

3.3.1 金属力学性能与相图的关系 46

3.3.2 金属工艺性能与相图的关系 47

思考题 48

第4章 铁碳合金相图 49

4.1 铁碳合金的组元、相及组织 49

4.1.1 铁与工业纯铁 49

4.1.2 铁碳合金的相结构、基本组织及性能 51

4.2 Fe-Fe3C相图分析 53

4.2.1 相图分析 54

4.2.2 Fe-Fe3C相图中合金分类 55

4.3 典型合金结晶过程分析 56

4.3.1 共析钢 57

4.3.2 亚共析钢 57

4.3.3 过共析钢 58

4.3.4 共晶白口铸铁 59

4.3.5 亚共晶白口铸铁 60

4.3.6 过共晶白口铸铁 61

4.4 含碳量对铁碳合金组织和性能的影响 62

4.4.1 含碳量对铁碳合金室温平衡组织的影响 62

4.4.2 含碳量对铁碳合金力学性能的影响 63

4.4.3 含碳量对铁碳合金工艺性能的影响 63

4.5 Fe-Fe3C相图的应用 64

4.5.1 作为选用钢铁材料依据 64

4.5.2 制定铸、锻和热处理等热加工工艺的依据 64

思考题 65

第5章 金属的塑性变形与再结晶 66

5.1 金属的塑性变形 66

5.1.1 晶粒内变形 66

5.1.2 晶间变形 67

5.2 塑性变形对金属性能的影响 68

5.2.1 加工硬化 68

5.2.2 回复与再结晶 68

5.3 金属的热加工 69

5.3.1 热加工与冷加工的区别 69

5.3.2 热加工对钢的组织和性能的影响 69

5.3.3 锻造比 70

思考题 71

第6章 钢的热处理 72

6.1 钢在加热时的转变 73

6.1.1 共析钢奥氏体化过程 73

6.1.2 影响珠光体向奥氏体转变速度的因素 74

6.1.3 奥氏体晶粒大小及其影响因素 74

6.2 钢在冷却时的组织转变 77

6.2.1 共析钢过冷奥氏体等温转变曲线 77

6.2.2 共析钢等温转变产物及性能 78

6.2.3 马氏体的转变 81

6.2.4 影响C曲线因素 82

6.2.5 过冷奥氏体连续冷却转变曲线 84

6.3 钢的退火与正火 85

6.3.1 钢的退火 85

6.3.2 钢的正火 87

6.3.3 退火与正火的选用 88

6.4 钢的淬火 88

6.4.1 淬火定义及目的 88

6.4.2 淬火温度的选择 89

6.4.3 淬火冷却介质 89

6.4.4 淬火方法 91

6.4.5 钢的淬透性和淬硬性 93

6.4.6 淬火缺陷 94

6.5 钢的回火 95

6.5.1 回火的主要目的 95

6.5.2 淬火钢回火时组织和性能变化 96

6.5.3 回火分类及应用 96

6.5.4 回火脆性 97

6.6 钢的表面热处理和化学热处理 98

6.6.1 表面淬火 99

6.6.2 钢的化学热处理 101

6.6.3 热处理新技术 104

6.7 热处理工艺应用与实例 106

思考题 108

第7章 工业用钢（一） 109

7.1 碳素钢的概念、化学成分和分类 109

7.2 碳素结构钢 110

7.2.1 普通碳素结构钢 110

7.2.2 优质碳素结构钢 110

7.3 碳素工具钢 114

7.4 铸造碳钢 115

7.5 合金钢 116

7.5.1 合金钢的概念 116

7.5.2 合金元素在钢中的主要作用 116

7.5.3 合金钢的分类和牌号 117

7.6 合金结构钢 119

7.6.1 合金结构钢用途与分类 119

7.6.2 低合金高强度结构钢 119

7.6.3 合金渗碳钢 123

7.6.4 合金调质钢 126

7.6.5 合金弹簧钢 129

7.6.6 滚动轴承钢 129

第8章 工业用钢（二） 135

8.1 合金工具钢用途及分类 135

8.2 合金刃具钢 135

8.2.1 低合金刃具钢 135

8.2.2 高速钢 137

8.3 合金模具钢 141

8.3.1 冷作模具钢 141

8.3.2 热作模具钢 141

8.3.3 塑料模具钢 146

8.4 合金量具钢 147

8.4.1 量具钢性能要求 147

8.4.2 量具钢热处理和常用合金量具钢牌号 147

思考题 147

第9章 特殊性能钢 148

9.1 不锈钢 148

9.1.1 金属的腐蚀与保护 148

9.1.2 不锈钢化学成分特点 148

9.1.3 常用不锈钢 149

9.2 耐热钢 152

9.2.1 耐热钢的特点 152

9.2.2 常用耐热钢 152

9.2.3 高温合金 152

9.3 耐磨钢 155

9.3.1 耐磨钢成分和热处理特点 155

9.3.2 高锰钢用途和牌号 155

思考题 158

第10章 粉末冶金与硬质合金 162

10.1 粉末冶金法特点 162

10.2 粉末冶金法基本工艺 162

10.3 硬质合金及性能特点 164

10.4 硬质合金分类与牌号 164

第11章 铸铁 170

11.1 铸铁的分类 170

11.2 铸铁的石墨化及影响因素 171

11.3 灰口铸铁 172

11.4 球墨铸铁 173

11.5 可锻铸铁 174

11.6 蠕墨铸铁 174

11.7 合金铸铁 175

思考题 176

第12章 有色金属及合金 177

12.1 铝及铝合金 177

12.1.1 纯铝 177

12.1.2 铝合金 177

12.2 铜及铜合金 180

12.2.1 纯铜 180

12.2.2 铜合金 180

12.3 钛及钛合金 182

12.3.1 纯钛 183

12.3.2 钛合金 184

12.4 滑动轴承合金 184

12.4.1 滑动轴承工作条件及对性能的要求 184

12.4.2 滑动轴承合金的成分和组织特征 185

12.4.3 滑动轴承合金的分类、牌号 185

12.4.4 常用的滑动轴承合金 185

思考题 186

第13章 非金属材料 187

13.1 高分子材料 187

13.1.1 高分子材料的基本概念 187

13.1.2 塑料 188

13.1.3 橡胶 191

13.1.4 胶黏剂 193

13.1.5 高分子涂料 194

13.2 陶瓷材料 195

13.2.1 陶瓷材料的基本概念 195

13.2.2 陶瓷制品的生产过程 196

13.2.3 陶瓷材料的分类、特点及应用 197

13.3 复合材料 197

13.3.1 复合材料的概念 197

13.3.2 复合材料的特点 197

13.3.3 复合材料的分类及命名 198

13.3.4 常用复合材料简介 199

思考题 200

第14章 机械零件的选材 201

14.1 零部件的失效及选材原则 201

14.1.1 零部件的失效形式 201

14.1.2 选用材料的一般原则 203

14.1.3 热处理工艺的应用 204

14.2 典型零件选材及工艺分析 204

14.2.1 齿轮类零件 204

14.2.2 轴类零件 208

14.2.3 模具零件 210

14.2.4 箱座类零件 211

思考题 212

附录 213

参考文献 222