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第0章 绪论 1

0.1 材料与材料科学 1

0.2 工程材料的分类及应用 3

0.3 课程的目的、内容和学习要求 3

第1章 材料的性能及表征 5

1.1 材料及构件的常见失效形式 5

1.2 材料的力学性能 6

1.2.1 拉伸试验 7

1.2.2 硬度试验 9

1.2.3 冲击试验 11

1.2.4 疲劳试验 12

1.2.5 断裂韧性 13

1.2.6 蠕变与松弛 14

1.3 材料的化学性能 15

1.3.1 材料腐蚀及耐腐蚀性 15

1.3.2 材料氧化及抗氧化性 15

1.4 材料的物理性能 16

1.4.1 密度 16

1.4.2 熔点 16

1.4.3 热膨胀性 16

1.4.4 导热性 17

1.4.5 导电性 17

1.4.6 磁性 17

1.5 材料的工艺性能 17

1.5.1 金属材料的工艺性能 18

1.5.2 高分子材料的工艺性能 18

1.5.3 陶瓷材料的工艺性能 19

扩展读物 19

思考题 19

第2章 材料的结构 20

2.1 原子的结合方式 20

2.1.1 离子键 20

2.1.2 共价键 21

2.1.3 金属键 21

2.1.4 分子键 22

2.2 晶体结构的基本概念 22

2.2.1 晶体与非晶体 22

2.2.2 晶格 22

2.2.3 晶胞 22

2.2.4 立方晶系的晶面和晶向表示方法 23

2.3 金属材料的结构 24

2.3.1 晶态结构 24

2.3.2 非晶态结构 31

2.4 陶瓷材料的结构 32

2.4.1 晶体相 32

2.4.2 玻璃相 33

2.4.3 气相 34

2.5 高分子材料的结构 34

2.5.1 高分子化合物的组成 34

2.5.2 大分子链的结构 35

2.5.3 高分子的聚集态结构 36

2.6 扩散 36

2.6.1 扩散的宏观规律 36

2.6.2 扩散的机制 37

2.6.3 影响扩散的因素 38

2.7 材料的结构表征 39

2.7.1 金属材料的结构表征 39

2.7.2 陶瓷材料的结构表征 40

2.7.3 高分子材料的结构表征 40

扩展读物 41

思考题 42

第3章 材料的平衡凝固及相变 43

3.1 纯金属的结晶 43

3.1.1 结晶的热力学条件 44

3.1.2 结晶的过程 44

3.1.3 同素异构转变 46

3.2 合金的结晶 47

3.2.1 二元相图的建立 47

3.2.2 二元相图的基本类型与分析 48

3.3 铁-碳合金相图 57

3.3.1 铁-碳合金的组元和相 57

3.3.2 铁-碳合金相图的分析 58

3.3.3 典型铁-碳合金的平衡结晶过程 60

3.3.4 含碳量对铁-碳合金组织和性能的影响 67

扩展读物 68

思考题 69

第4章 金属的塑性变形与再结晶 70

4.1 纯金属的塑性变形 70

4.1.1 单晶体的塑性变形 70

4.1.2 多晶体的塑性变形 73

4.1.3 形变强化和细晶强化 73

4.2 合金的塑性变形 74

4.2.1 单相固溶体合金的塑性变形和固溶强化 74

4.2.2 多相混合物合金的塑性变形和第二相强化 74

4.3 冷加工对金属及合金组织的影响 75

4.4 回复与再结晶 75

4.4.1 冷塑性变形金属在加热过程中的组织与性能变化 75

4.4.2 回复与再结晶温度 77

4.4.3 再结晶退火后晶粒度 78

4.4.4 金属热加工及动态回复与再结晶 79

扩展读物 80

思考题 80

第5章 材料相变的动力学特征及非平衡相变 81

5.1 材料相变的动力学特征 81

5.2 材料相变的微观过程 82

5.3 凝固组织及其控制 82

5.3.1 金属及合金结晶后的晶粒大小及其控制 83

5.3.2 铸锭的组织及缺陷 84

5.4 单相固溶体合金结晶时的成分偏析 85

5.5 过饱和固溶与析出 86

5.6 伪共析转变 87

5.7 钢的非平衡转变 88

5.7.1 钢在加热时的转变 89

5.7.2 钢在冷却时的转变 90

5.7.3 过冷奥氏体转变图 95

5.7.4 钢的退火 98

5.7.5 钢的正火 99

5.7.6 钢的淬火 100

5.7.7 钢的回火 103

5.8 非晶合金转变 106

5.8.1 非晶合金的制备 107

5.8.2 非晶合金的性能 107

5.9 金属焊缝的组织与力学性能特点 108

扩展读物 109

思考题 109

第6章 材料表面技术 111

6.1 喷丸处理 111

6.2 表面淬火 111

6.2.1 表面淬火用材及预备热处理 111

6.2.2 表面淬火方式 112

6.2.3 表面淬火后的回火及组织 113

6.3 热喷涂 114

6.3.1 热喷涂方法 114

6.3.2 热喷涂工艺 115

6.3.3 涂层的结构 115

6.3.4 热喷涂的特点及应用 115

6.4 表面氧化 116

6.4.1 钢铁的化学氧化 116

6.4.2 有色金属的阳极氧化 116

6.5 表面渗镀 117

6.5.1 钢的渗碳 118

6.5.2 钢的渗氮 119

6.5.3 钢的热浸镀 120

6.5.4 离子镀（渗） 121

6.6 离子注入 121

扩展读物 122

思考题 122

第7章 工程用钢 123

7.1 钢的分类 123

7.2 钢的编号方法 125

7.2.1 标准钢号表示方法 125

7.2.2 标准ISC表示方法 126

7.3 钢中合金元素的作用 126

7.3.1 提高淬透性 126

7.3.2 固溶强化 127

7.3.3 弥散强化 127

7.3.4 提高耐蚀性 127

7.3.5 奥氏体或铁素体稳定化 127

7.4 典型工程用钢 128

7.4.1 以力学性能为主的钢 128

7.4.2 以化学性能为主的钢 148

7.4.3 以物理性能为主的钢 155

7.4.4 以工艺性能为主的钢 157

扩展读物 161

思考题 161

第8章 铸铁 163

8.1铁-石墨相图 163

8.1.1 Fe-Fe3 C和Fe-G双重相图 163

8.1.2 铸铁的石墨化过程 164

8.1.3 影响铸铁石墨化的因素 165

8.2 铸铁的特点及分类 165

8.2.1 铸铁的特点 165

8.2.2 铸铁的分类 166

8.3 常用铸铁 166

8.3.1 灰铸铁 166

8.3.2 可锻铸铁 168

8.3.3 球墨铸铁 170

8.3.4 蠕墨铸铁 172

8.4 特殊性能铸铁 173

8.4.1 耐磨铸铁 173

8.4.2 耐热铸铁 174

8.4.3 耐腐蚀铸铁 175

扩展读物 177

思考题 177

第9章 有色金属及合金 179

9.1 铝及铝合金 179

9.1.1 铝及铝合金的特点 179

9.1.2 铝合金的分类及热处理 179

9.1.3 常用铝合金 181

9.2 铜及铜合金 183

9.2.1 铜及铜合金的特点 183

9.2.2 黄铜 183

9.2.3 白铜 185

9.2.4 青铜 185

9.3 钛及钛合金 186

9.3.1 钛及钛合金的特点 186

9.3.2 钛合金的分类 187

9.4 镁及镁合金 189

9.4.1 镁及镁合金的特点 189

9.4.2 镁合金的分类 189

9.5 镍及镍合金 190

9.6 钴及钴合金 192

9.7 难熔金属及合金 193

扩展读物 194

思考题 194

第10章 陶瓷材料 195

10.1 陶瓷材料的概况 195

10.2 陶瓷材料的结构 196

10.3 陶瓷材料的制备 197

10.3.1 坯料制备 197

10.3.2 成型 197

10.3.3 烧结 198

10.4 常用工程陶瓷 198

10.4.1 普通陶瓷 199

10.4.2 特种陶瓷 200

扩展读物 203

思考题 203

第11章 高分子材料 205

11.1 高分子材料的概况 205

11.1.1 高分子材料的分类 205

11.1.2 高分子材料的命名 207

11.2 高分子材料的性能 207

11.2.1 高分子材料的力学状态 207

11.2.2 高分子材料的力学性能 209

11.3 高分子材料的加工 209

11.3.1 高分子的聚合 209

11.3.2 高分子材料的成型 210

11.4 常用高分子材料 211

11.4.1 工程塑料 211

11.4.2 合成橡胶 215

11.4.3 合成纤维 217

扩展读物 217

思考题 217

第12章 复合材料 218

12.1 概述 218

12.2 复合材料的分类 220

12.2.1 按基体材料分类 220

12.2.2 按增强体种类分类 220

12.2.3 按增强体形态分类 221

12.2.4 按用途分类 222

12.3 复合材料的成型工艺 222

12.3.1 聚合物基复合材料的成型工艺 222

12.3.2 金属基复合材料的成型工艺 223

12.3.3 陶瓷基复合材料的成型工艺 223

12.4 典型复合材料 223

12.4.1 纤维增强聚合物基复合材料 223

12.4.2 纤维增强金属基复合材料 225

12.4.3 纤维增强陶瓷基复合材料 226

12.4.3 粒子增强金属基复合材料 227

扩展读物 229

思考题 229

附录 230

附录1 常用钢种的临界温度 230

附录2 金属热处理工艺分类及代号 231

附录3 变形铝及铝合金的状态代号 232

附录4 有色金属的铸造方法及合金状态代号 233

附录5 力学性能新旧符号对照表 233

附录6 国内外部分钢号对照 234

附录7 化学元素周期表 235

附录8 关键词汉英对照及索引 236

参考文献 241