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绪论 1

第1章 工程材料基础 3

1.1 材料科学概要 3

1.2 工程材料的分类 5

1.3 静载荷下材料的力学性能 5

1.3.1 强度与塑性 6

1.3.2 硬度 8

1.4 动载荷下材料的力学性能 12

1.4.1 冲击韧度 12

1.4.2 疲劳 14

1.5 工程材料的物理、化学及工艺性能 15

1.5.1 物理性能 15

1.5.2 化学性能 16

1.5.3 工艺性能 16

第2章 金属材料基础知识 17

2.1 金属的特性 17

2.1.1 金属键 17

2.1.2 金属的特性 17

2.2 金属与合金的晶体结构 18

2.2.1 纯金属的晶体结构 18

2.2.2 金属的实际晶体结构 20

2.2.3 合金的晶体结构 23

2.3 金属与合金的结晶 25

2.3.1 纯金属的结晶 25

2.3.2 合金的结晶 29

2.4 金属的塑性变形与再结晶 29

2.4.1 弹性变形与塑性变形 29

2.4.2 金属的塑性变形 30

2.4.3 塑性变形对金属组织和性能的影响 32

2.4.4 冷变形金属在加热时组织和性能的变化 35

2.4.5 金属的热加工 37

2.5 工程材料的其他性能 38

第3章 二元合金相图 43

3.1 二元合金相图的建立 43

3.2 二元合金相图的分析与使用 43

3.2.1 相图的分析步骤 43

3.2.2 合金的性能与相图之间的关系 44

3.3 铁碳合金的基本组织与性能 46

3.4 铁碳合金相图 47

第4章 钢的热处理 56

4.1 钢热处理时的组织转变 56

4.1.1 钢加热时的组织转变 56

4.1.2 钢冷却时的组织转变 58

4.2 退火 65

4.3 正火 67

4.4 淬火 67

4.4.1 淬火加热介质 67

4.4.2 钢的淬火加热 68

4.4.3 钢的淬火介质 69

4.4.4 钢的淬火冷却方法 71

4.4.5 钢的淬透性 72

4.5 回火 74

4.5.1 钢回火时的组织和性能变化 75

4.5.2 回火的分类和应用 76

4.5.3 回火脆性 76

4.6 表面热处理 77

4.6.1 表面淬火 78

4.6.2 化学热处理 79

4.7 其他热处理工艺简介 82

4.7.1 真空热处理 83

4.7.2 可控气氛热处理 83

4.7.3 形变热处理 83

4.7.4 超细化热处理 83

4.7.5 高能束热处理 84

4.8 热处理技术要求标注、工序位置安排与工艺分析 85

4.8.1 热处理技术要求标注 85

4.8.2 热处理工序位置安排 85

4.8.3 热处理工艺举例与分析 86

第5章 工业用钢 89

5.1 钢中常见杂质元素的影响 89

5.2 碳素钢的分类、牌号和用途 91

5.2.1 碳素钢的分类 91

5.2.2 碳素钢的牌号及用途 91

5.3 合金钢 96

5.3.1 合金元素在钢中的作用 96

5.3.2 合金钢的分类与牌号 101

5.3.3 低合金结构钢 103

5.3.4 机械结构用合金钢 108

5.3.5 合金工具钢与高速钢 119

5.3.6 特殊性能钢 128

第6章 铸铁与铸钢 141

6.1 铸铁的石墨化 141

6.1.1 铁碳合金双重相图 141

6.1.2 铸铁的石墨化 141

6.1.3 影响铸铁石墨化的因素 142

6.2 灰口铸铁 143

6.3 球墨铸铁 146

6.4 其他铸铁 150

6.4.1 可锻铸铁 150

6.4.2 蠕墨铸铁 151

6.4.3 合金铸铁 152

6.5 铸钢 153

6.5.1 铸钢的分类 153

6.5.2 铸钢的牌号 153

6.5.3 碳素铸钢（铸造碳素钢） 155

6.5.4 合金铸钢 155

第7章 有色金属及粉末冶金材料 157

7.1 铝及铝合金 157

7.1.1 铝及铝合金的性能特点 158

7.1.2 工业纯铝 158

7.1.3 铝合金 158

7.2 铜及铜合金 162

7.2.1 工业纯铜 162

7.2.2 铜合金 163

7.3 钛及钛合金 166

7.3.1 纯钛 166

7.3.2 钛合金 167

7.4 镁及镁合金 168

7.4.1 纯镁 169

7.4.2 镁合金 169

7.5 轴承合金 170

7.5.1 滑动轴承的性能与组织特征 170

7.5.2 常用轴承合金、牌号及应用 172

第8章 非金属材料 174

8.1 高分子材料 174

8.1.1 工程塑料 174

8.1.2 橡胶 178

8.2 陶瓷材料 180

8.2.1 陶瓷的组织结构 181

8.2.2 陶瓷的性能 181

8.2.3 陶瓷的分类 182

8.3 复合材料 183

8.3.1 复合材料的命名 184

8.3.2 复合材料的分类 184

8.3.3 复合材料的性能特点 184

8.3.4 常用的复合材料 185

第9章 新型材料 191

9.1 形状记忆合金 191

9.1.1 形状记忆效应原理 191

9.1.2 形状记忆合金及应用 192

9.2 非晶态金属 195

9.2.1 非晶态金属的结构特点 196

9.2.2 非晶态金属的性能特点及应用 197

9.3 超导材料 199

9.3.1 超导材料的基本性质 199

9.3.2 超导材料的分类及性能 201

9.3.3 超导材料的应用 202

9.4 储氢合金 203

9.4.1 储氢技术原理 203

9.4.2 储氢合金的条件 204

9.4.3 储氢合金的分类及研究现状 204

9.4.4 储氢合金的应用 205

9.5 纳米材料 206

9.5.1 纳米材料的性质 207

9.5.2 纳米材料的分类 208

9.5.3 纳米材料的性能及应用 210

第10章 工程材料的合理选用 212

10.1 机械零件选材的一般原则 212

10.1.1 材料选择原则 212

10.1.2 材料选择步骤 213

10.2 机械零件的失效 213

10.2.1 失效的概念 213

10.2.2 零件失效类型及原因 214

10.3 常用零件选材的原则方法 216

10.3.1 以防止过量变形为主的选材 216

10.3.2 以抗磨损性能为主的选材 216

10.3.3 以抗疲劳性能为主的选材 217

10.3.4 以综合力学性能为主的选材 217

10.3.5 选材时应注意的事项 217

10.4 轴类零件的选材及热处理 218

10.4.1 轴类零件的工作条件与失效形式 218

10.4.2 轴类零件的主要性能要求 219

10.4.3 轴类零件的选材与工艺路线实例 219

10.5 齿轮零件的选材及热处理 223

10.5.1 齿轮的工作条件与失效形式 223

10.5.2 齿轮的主要性能要求 223

10.5.3 齿轮的选材与热处理 223

10.5.4 齿轮的选材与工艺路线实例 224

10.6 弹簧类零件的选材及热处理 227

10.7 其他常见零件的选材及热处理 228

10.8 工具类零件 229

10.9 模具零件的选材及热处理 230

10.9.1 冷作模具 230

10.9.2 热作模具 237

10.9.3 塑料模具 239

10.10 工程材料的应用举例 240

10.10.1 汽车零件用材 240

10.10.2 机床零件用材 240

10.10.3 仪器仪表用材 242

参考文献 244