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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 2

0.3 机械工程材料课程的目的、性质和学习要求 3

第1章 材料的性能 4

1.1 材料的力学性能 4

1.1.1 材料的应力-应变曲线 4

1.1.2 强度与塑性 5

1.1.3 硬度 6

1.1.4 冲击韧性 8

1.1.5 疲劳 9

1.1.6 断裂韧性 10

1.1.7 热疲劳 11

1.2 材料的物理和化学性能 11

1.2.1 材料的物理性能 11

1.2.2 材料的化学性能 12

1.3 材料的工艺性能 12

1.3.1 铸造性 12

1.3.2 可锻性 12

1.3.3 可焊性 12

1.3.4 切削加工性 13

思考题 13

第2章 材料的结构 14

2.1 原子的结合方式 14

2.1.1 离子键 14

2.1.2 共价键 14

2.1.3 金属键 15

2.1.4 分子键 15

2.2 晶体结构的基本概念 16

2.2.1 晶体与非晶体 16

2.2.2 晶格 16

2.2.3 晶胞 16

2.2.4 方晶系的晶面和晶向表示方法 17

2.3 金属的结构 18

2.3.1 金属的晶态结构 18

2.3.2 金属的非晶态结构 25

2.4 陶瓷的结构 26

2.4.1 晶相 26

2.4.2 玻璃相 28

2.4.3 气相 28

2.5 高分子材料的结构 28

2.5.1 高分子化合物的组成 29

2.5.2 大分子链的结构 29

2.5.3 高分子的聚集态结构 30

2.6 扩散 30

2.6.1 扩散的宏观规律 30

2.6.2 扩散机制 32

2.6.3 影响扩散的因素 32

思考题 33

第3章 材料的凝固 34

3.1 纯金属的结晶 34

3.1.1 结晶的热力学条件 34

3.1.2 纯金属的结晶过程 35

3.1.3 同素异构转变 36

3.2 合金的结晶 37

3.2.1 二元相图的建立 37

3.2.2 元相图的基本类型与分析 38

3.3 铁碳合金相图 47

3.3.1 铁碳合金的组元和相 47

3.3.2 铁碳合金相图的分析 48

3.3.3 典型铁碳合金的平衡结晶过程 50

3.3.4 含碳量对铁碳合金组织和性能的影响 57

3.4 凝固组织及其控制 58

3.4.1 金属及合金结晶后的晶粒大小及其控制 59

3.4.2 铸锭的组织及其控制 60

思考题 61

第4章 金属的塑性变形与再结晶 62

4.1 金属的塑性变形 62

4.1.1 单晶体金属的塑性变形 62

4.1.2 多晶体金属的塑性变形 65

4.2 合金的塑性变形与强化 66

4.2.1 单相固溶体合金的塑性变形与固溶强化 66

4.2.2 多相混合物合金的塑性变形与弥散强化 66

4.3 塑性变形对金属组织和性能的影响 67

4.3.1 塑性变形对金属组织的影响 67

4.3.2 塑性变形对金属性能的影响 68

4.3.3 残余内应力 68

4.4 回复与再结晶 68

4.4.1 冷变形金属在加热时的组织和性能变化 68

4.4.2 再结晶温度 70

4.4.3 再结晶退火后的晶粒度 70

4.5 金属的热加工 71

4.5.1 冷加工与热加工的区别 71

4.5.2 热加工对金属组织和性能的影响 71

思考题 72

第5章 钢的热处理 73

5.1 概述 73

5.2 钢在加热时的转变 74

5.2.1 奥氏体的形成过程 74

5.2.2 奥氏体的晶粒大小及其影响因素 75

5.3 钢在冷却时的转变 75

5.3.1 过冷奥氏体的转变产物及转变过程 75

5.3.2 过冷奥氏体转变图 81

5.4 钢的退火与正火 84

5.4.1 退火 84

5.4.2 正火 85

5.5 钢的淬火与回火 85

5.5.1 淬火 85

5.5.2 回火 90

5.6 钢的表面热处理 92

5.6.1 表面淬火 92

5.6.2 化学热处理 94

5.7 金属材料表面处理新技术 97

5.7.1 热喷涂技术 97

5.7.2 气相沉积技术 98

5.7.3 三束表面改性技术 99

思考题 100

第6章 工业用钢 102

6.1 钢的分类与编号 102

6.1.1 钢的分类 102

6.1.2 钢的编号 103

6.2 钢中杂质与合金元素 105

6.2.1 钢中常存杂质元素对性能的影响 105

6.2.2 合金元素在钢中的主要作用 106

6.3 结构钢 109

6.3.1 碳素结构钢 109

6.3.2 优质碳素结构钢 109

6.3.3 低合金高强度结构钢 110

6.3.4 渗碳钢 112

6.3.5 调质钢 114

6.3.6 弹簧钢 116

6.3.7 滚动轴承钢 116

6.3.8 耐磨钢 119

6.4 工具钢 119

6.4.1 刃具 120

6.4.2 模具钢 124

6.4.3 量具 128

6.5 特殊性能钢 128

6.5.1 不锈钢 128

6.5.2 耐热钢和高温合金 131

思考题 135

第7章 铸铁 137

7.1 概述 137

7.1.1 铸铁的石墨化过程 137

7.1.2 铸铁的特点及分类 138

7.2 常用铸铁 140

7.2.1 灰铸铁 140

7.2.2 可锻铸铁 141

7.2.3 球墨铸铁 143

7.2.4 蠕墨铸铁 145

思考题 146

第8章 有色金属及其合金 147

8.1 铝及铝合金 147

8.1.1 铝及铝合金的性能特点 147

8.1.2 铝合金的分类 147

8.1.3 铝合金的热处 148

8.1.4 铝合金的牌号、性能及用途 148

8.2 铜及铜合金 153

8.2.1 铜及铜合金的性能特点 153

8.2.2 黄 153

8.2.3 青铜 155

8.2.4 白铜 158

8.3 钛及钛合金 158

8.3.1 钛 158

8.3.2 钛合金 159

8.4 轴承合金 160

8.4.1 组织性能要求 160

8.4.2 常用轴承合金 161

思考题 162

第9章 高分子材料 164

9.1 概述 164

9.1.1 高分子材料的分类和命名 164

9.1.2 高分子材料的力学状态 165

9.1.3 常用高分子材料的化学反应 166

9.2 常用高分子工程材料 166

9.2.1 工程塑料 166

9.2.2 合成橡胶 170

思考题 171

第10章 陶瓷材料 172

10.1 概述 172

10.1.1 陶瓷材料的特点 172

10.1.2 陶瓷材料的分类 172

10.2 常用工业陶瓷 173

10.2.1 普通陶瓷 173

10.2.2 特种陶瓷 173

思考题 177

第11章 复合材料 178

11.1 概述 178

11.1.1 复合材料的分类和命名 178

11.1.2 复合材料的特点 179

11.2 粒子增强复合材料 179

11.3 层状复合材料 182

11.4 纤维增强复合材料 182

11.4.1 纤维增强复合原则 182

11.4.2 纤维的种类和性能 182

11.4.3 纤维增强聚合物基复合材料 184

11.4.4 纤维增强金属基复合材料 185

11.4.5 纤维增强陶瓷基复合材料 186

思考题 186

第12章 新型材料 187

12.1 形状记忆合金 187

12.1.1 形状记忆效应 187

12.1.2 形状记忆效应的机理 187

12.1.3 形状记忆合金的应用 188

12.2 非晶态合金 189

12.2.1 非晶态合金的制备 189

12.2.2 非晶态合金的特性 190

12.2.3 非晶态合金的应用 191

12.3 超塑性合金 193

12.3.1 超塑性现象 193

12.3.2 超塑性合金 194

12.3.3 超塑性合金的应用 195

12.4 纳米材料 195

12.4.1 纳米材料的特性 196

12.4.2 纳米材料的分类 197

12.4.3 纳米材料的制备 197

12.4.4 纳米新材料 198

12.4.5 纳米复合材料 198

12.4.6 纳米材料的应用 199

思考题 201

第13章 零部件的失效与选材 202

13.1 零部件的失效 202

13.1.1 失效概念 202

13.1.2 失效形式 202

13.1.3 失效原因 204

13.1.4 失效分析 205

13.2 零部件的选材 206

13.2.1 选材的基本原则 207

13.2.2 典型零部件选材及工艺分析 209

13.2.3 典型设备及装置选材 215

思考题 221

附录 223

附录1 常用钢种的临界温度 223

附录2 金属热处理工艺分类及代号 224

附录3 变形铝及铝合金状态代号 226

附录4 新旧GB 700标准牌号对照 226

附录5 国内外部分钢号对照 227

附录6 化学元素周期表 228

附录7 关键词汉英对照及索引 229

参考文献 234