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绪论 1

0.1 材料的发展对人类文明进步的贡献 1

0.2 材料、资源与环境的循环以及生命周期评价 3

0.3 金属材料的制备 5

0.3.1 炼铁 5

0.3.2 炼钢 6

0.4 学习本课程的重要意义 9

0.5 本课程的性质、任务及学习方法 10

习题 11

第1章 工程材料的分类与键合方式 12

1.1 工程材料的分类 13

1.1.1 金属材料 13

1.1.2 陶瓷材料 13

1.1.3 高分子材料 13

1.1.4 复合材料 14

1.2 材料的键合方式 14

1.3 金属的晶体结构 16

1.3.1 晶体与非晶体 16

1.3.2 晶格与晶胞 16

1.3.3 晶面和晶向表示法 17

1.3.4 三种常见的金属晶格类型 18

1.3.5 合金的晶体结构 20

1.3.6 实际金属中的晶体缺陷 22

1.4 合金的相结构 25

小结 28

习题 28

第2章 工程材料的基础性能 30

2.1 静载时材料的力学性能 31

2.2 材料的动载力学性能 38

2.2.1 冲击韧度 39

2.2.2 疲劳强度 40

2.2.3 断裂韧性 42

2.3 材料的高、低温力学性能 43

2.3.1 高温力学性能 43

2.3.2 低温力学性能 44

2.4 材料的物理和化学性能 45

2.4.1 材料的物理性能 45

2.4.2 材料的化学性能 46

2.5 材料的工艺性能 47

2.6 工程材料的主要性能的比较 48

小结 49

习题 50

第3章 材料的凝固与铁碳合金相图 52

3.1 二元合金的结晶 53

3.1.1 凝固与结晶 53

3.1.2 晶粒大小及控制方法 55

3.1.3 金属铸态组织的形成及其性能 56

3.1.4 铸锭的缺陷 58

3.2 二元合金相图 59

3.2.1 二元合金相图的建立 59

3.2.2 相组成分析与杠杆定律 60

3.2.3 二元合金相图的基本类型 61

3.3 合金的性能与相图的关系 66

3.4 铁碳合金的结晶 68

3.4.1 纯铁的组织和性能 68

3.4.2 铁碳合金中的组成物 69

3.4.3 Fe-Fe3C相图分析及应用 71

小结 82

习题 82

第4章 金属的塑性变形与再结晶 84

4.1 金属的塑性变形 84

4.1.1 单晶体金属的塑性变形 85

4.1.2 多晶体金属塑性变形 88

4.1.3 合金的塑性变形 89

4.2 冷塑性变形对金属组织和性能的影响 90

4.2.1 塑性变形对金属组织结构的影响 90

4.2.2 塑性变形对金属性能的影响 91

4.2.3 残余应力 92

4.3 冷塑性变形后金属在加热时组织和性能的变化 92

4.4 金属的热加工 95

小结 97

习题 97

第5章 热处理 99

5.1 概述 100

5.2 钢在加热时的转变 101

5.3 钢在冷却时的转变 103

5.4 钢的退火与正火 108

5.4.1 退火 108

5.4.2 正火 109

5.5 钢的淬火与回火 109

5.5.1 淬火 109

5.5.2 回火 114

5.6 钢的表面热处理 117

5.6.1 钢的表面淬火 118

5.6.2 钢的化学热处理 120

5.7 钢的特种热处理 123

5.7.1 形变热处理 123

5.7.2 真空热处理 125

5.7.3 热喷涂技术 125

5.7.4 气相沉积技术 126

5.7.5 激光表面改性 127

小结 128

习题 128

第6章 工业用钢 131

6.1 钢的分类与编号 133

6.1.1 钢的分类 133

6.1.2 钢的编号 134

6.2 钢中常存杂质与合金元素 136

6.2.1 钢中常存杂质元素对钢性能的影响 136

6.2.2 合金元素在钢中的作用 137

6.3 结构钢 139

6.3.1 碳素结构钢 139

6.3.2 优质碳素结构钢 140

6.3.3 低合金高强度结构钢 142

6.3.4 渗碳钢 146

6.3.5 调质钢 148

6.3.6 弹簧钢 151

6.3.7 滚动轴承钢 152

6.3.8 易切削钢 154

6.3.9 超高强度钢 154

6.4 工具钢 155

6.4.1 碳素工具钢 155

6.4.2 量具刃具钢 156

6.4.3 冷作模具钢 157

6.4.4 热作模具钢 159

6.4.5 耐冲击工具钢、无磁模具钢、塑料模具钢 159

6.4.6 高速工具钢（简称高速钢） 160

6.5 特殊性能钢 162

6.5.1 不锈钢 162

6.5.2 耐热钢 164

6.5.3 耐磨钢 166

小结 167

习题 167

第7章 铸铁与铸钢 169

7.1 概述 170

7.1.1 铸铁的石墨化过程 171

7.1.2 铸铁的分类与特点 172

7.2 灰铸铁 173

7.3 球墨铸铁 174

7.4 蠕墨铸铁 178

7.5 可锻铸铁 180

7.6 铸钢 182

7.6.1 铸钢的分类与编号 182

7.6.2 铸钢的化学成分与力学性能 182

7.6.3 铸钢的组织与热处理 183

小结 184

习题 184

第8章 有色金属及其合金 186

8.1 概述 187

8.2 铝及铝合金 187

8.2.1 变形铝合金 188

8.2.2 铸造铝合金 193

8.3 铜及铜合金 195

8.3.1 概述 195

8.3.2 黄铜 196

8.3.3 青铜 198

8.3.4 白铜 201

8.4 镁及镁合金 201

8.4.1 概述 201

8.4.2 无锆镁合金 205

8.4.3 含锆镁合金 206

8.5 钛及钛合金 207

8.5.1 概述 207

8.5.2 钛合金的性能特点 207

8.5.3 钛合金 208

8.5.4 钛合金的应用与发展 210

8.6 轴承合金 210

8.6.1 锡基轴承合金 211

8.6.2 铅基轴承合金 212

8.6.3 其他轴承合金 213

8.7 其他有色金属及其合金 214

8.7.1 锌基合金 214

8.7.2 镍基合金 215

小结 215

习题 216

第9章 高分子材料、陶瓷材料与复合材料 218

9.1 高分子材料 219

9.1.1 工程塑料 219

9.1.2 橡胶 227

9.2 陶瓷材料 232

9.2.1 陶瓷的分类 232

9.2.2 陶瓷的组织结构 233

9.2.3 陶瓷的性能 233

9.2.4 常用的特种陶瓷 233

9.3 复合材料 235

9.3.1 复合材料概述 236

9.3.2 常用的复合材料 240

9.3.3 复合材料的发展与应用 241

小结 244

习题 245

第10章 新材料简介 247

10.1 减振合金 248

10.1.1 减振合金的类型及其机理 248

10.1.2 减振合金的应用和发展 250

10.2 记忆合金 250

10.2.1 记忆合金简介 251

10.2.2 记忆合金的应用 251

10.3 磁性材料 252

10.3.1 磁性材料的分类及其应用 253

10.3.2 磁性材料的基本特性 255

10.4 超导材料 256

10.4.1 超导材料特性 257

10.4.2 超导材料基本临界参量 257

10.4.3 超导材料分类 258

10.4.4 超导材料应用 258

10.5 纳米材料 259

10.5.1 纳米材料简介 259

10.5.2 纳米材料的特性 260

10.5.3 纳米材料的分类 261

10.5.4 纳米材料的应用 262

10.5.5 纳米结构材料 262

10.5.6 纳米仿生材料 263

10.5.7 纳米技术在国内的研究情况及取得的成果 264

小结 265

习题 265

第11章 零件的失效与选材 267

11.1 零件的失效形式 268

11.1.1 失效概念 268

11.1.2 失效形式 268

11.1.3 失效原因 269

11.1.4 安装与使用 270

11.2 工程材料的选用原则 276

11.2.1 使用性能原则 276

11.2.2 工艺性能原则 280

11.2.3 经济性原则 283

11.2.4 生命周期环境资源原则 283

11.3 典型零件的选材与工艺分析 284

11.3.1 齿轮类零件的选材 284

11.3.2 轴类零件的选材 286

小结 289

习题 290

参考文献 291