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绪论 1

0.1 材料的发展 1

0.2 材料与机械工程 2

0.3 工程材料及其分类 2

0.4 教学目标 3

第1篇 材料的特性与结构 4

第1章 金属材料的特性与结构 4

1.1 金属的特性与晶体结构 4

1.1.1 金属的特性 4

1.1.2 晶体结构 5

1.2 合金的相结构 11

1.2.1 固溶体 12

1.2.2 金属化合物 13

1.2.3 非晶相 13

思考题 14

第2章 非金属材料的特性与结构 15

2.1 高分子化合物的特性与结构 15

2.1.1 高分子化合物的特性 15

2.1.2 高分子化合物的结构 15

2.1.3 高分子化合物的三态 17

2.2 陶瓷的特性与结构 18

2.2.1 陶瓷的特性 18

2.2.2 陶瓷的结构 18

思考题 19

第3章 复合材料的结构 20

3.1 复合材料的结构 20

3.1.1 复合材料的基体相 20

3.1.2 复合材料的增强相 20

3.1.3 复合材料的界面 21

3.2 复合材料的复合效应 22

思考题 22

小结 22

第2篇 金属的结晶与非金属材料的制备 24

第4章 纯金属的结晶 24

4.1 结晶的能量条件 24

4.2 金属的结晶过程 25

4.3 金属的同素异构转变 28

4.4 铸锭的宏观组织 28

思考题 29

第5章 合金的相变 30

5.1 合金的冷却过程与二元合金相图 30

5.1.1 匀晶相图 30

5.1.2 共晶相图 32

5.1.3 包晶相图 34

5.1.4 具有共析转变的相图 35

5.1.5 形成稳定化合物的二元合金相图 35

5.1.6 二元合金相图的一些几何规律 35

5.1.7 合金的性能与相图的关系 35

5.2 铁碳合金 36

5.2.1 铁碳合金中的基本相 36

5.2.2 铁碳合金相图 37

思考题 44

第6章 高分子材料的合成与陶瓷材料的制备 46

6.1 高分子材料的合成 46

6.2 陶瓷材料的制备 47

思考题 48

小结 48

第3篇 材料的改性 49

第7章 金属材料的强化 49

7.1 形变强化 49

7.1.1 金属的变形过程 49

7.1.2 塑性变形对金属组织和性能的影响 53

7.2 固溶强化 55

7.3 第二相强化 55

7.4 细晶强化 55

思考题 56

第8章 钢的热处理 57

8.1 钢的热处理原理 57

8.1.1 钢在加热时的转变 57

8.1.2 钢在冷却时的转变 59

8.2 钢的整体热处理 65

8.2.1 退火与正火 65

8.2.2 淬火与回火 67

8.2.3 钢的淬透性 70

8.2.4 其它整体热处理工艺 74

思考题 76

第9章 金属材料的表面改性 78

9.1 表面淬火 78

9.1.1 感应加热表面淬火 78

9.1.2 火焰加热表面淬火 79

9.2 化学热处理 79

9.2.1 渗碳 80

9.2.2 渗氮 82

9.2.3 碳氮共渗 82

9.3 其它表面改性技术 83

9.3.1 激光表面改性 83

9.3.2 离子注入表面改性 83

9.3.3 双层辉光渗金属表面改性 83

9.3.4 化学气相沉积 84

9.3.5 物理气相沉积 85

9.3.6 热喷涂 85

9.3.7 电火花表面涂覆 85

9.3.8 化学镀 86

思考题 86

第10章 非金属材料的改性 87

10.1 高分子材料的改性 87

10.2 陶瓷材料的改性 87

思考题 88

小结 88

第4篇 常用工程材料 90

第11章 工业用钢 90

11.1 钢中元素 90

11.1.1 钢中合金元素 90

11.1.2 钢中杂质和纯净钢 91

11.2 钢的合金化 92

11.2.1 合金元素在钢中的存在形式 92

11.2.2 合金元素对铁碳相图的影响 93

11.2.3 合金元素对钢的热处理的影响 94

11.3 钢的分类及牌号表示方法 96

11.3.1 钢的分类 96

11.3.2 钢的牌号表示方法 98

11.4 结构钢 100

11.4.1 工程构件用钢 100

11.4.2 常用机器零件用钢 104

11.4.3 专门用途机械零件用钢 115

11.5 工具钢 119

11.5.1 工具钢牌号表示方法 119

11.5.2 刃具钢 120

11.5.3 模具钢 127

11.5.4 量具用钢 132

11.6 特殊性能钢 134

11.6.1 材料与环境的相互作用 134

11.6.2 不锈钢和耐热钢牌号表示方法 135

11.6.3 不锈钢 136

11.6.4 耐热钢 139

11.6.5 耐磨钢 141

思考题 142

第12章 铸铁 143

12.1 铸铁的石墨化 143

12.2 灰口铸铁 144

12.2.1 灰铸铁 144

12.2.2 球墨铸铁 145

12.2.3 蠕墨铸铁 147

12.2.4 可锻铸铁 148

12.2.5 特殊性能铸铁 150

思考题 151

第13章 有色金属及其合金 152

13.1 铝及铝合金 152

13.1.1 铝及铝合金的分类 152

13.1.2 铝合金的强化及热处理 153

13.1.3 铝及铝合金的牌号表示方法 154

13.1.4 鋁合金 155

13.2 镁及镁合金 159

13.2.1 纯镁 159

13.2.2 镁的合金化 159

13.2.3 镁合金的热处理 159

13.2.4 镁合金 160

13.3 铜及铜合金 161

13.3.1 纯铜 161

13.3.2 铜的合金化 161

13.3.3 铜合金 161

13.4 钛及钛合金 165

13.5 轴承合金 166

思考题 167

第14章 非金属材料 169

14.1 塑料 169

14.2 陶瓷 177

思考题 180

第15章 复合材料 181

15.1 复合材料的分类 181

15.2 复合材料的性能 182

15.3 复合材料中常用的增强材料 183

15.4 常用复合材料 184

15.4.1 聚合物基复合材料 184

15.4.2 金属基复合材料 185

15.4.3 陶瓷基复合材料 186

15.4.4 碳/碳复合材料 187

思考题 187

第16章 功能材料简介 188

16.1 电功能材料 188

16.2 磁功能材料 189

16.3 光功能材料 189

16.4 热功能材料 191

16.5 其它新材料 192

思考题 195

小结 195

第5篇 工程设计中的材料选择 196

第17章 零构件的失效分析与材料的失效抗力指标 196

17.1 零构件服役条件 196

17.2 零构件失效 196

17.3 材料的失效抗力指标 199

17.3.1 静载时材料的力学性能 200

17.3.2 冲击载荷下的力学性能指标 202

17.3.3 交变载荷下的力学性能指标 204

17.3.4 一次加载脆性断裂情况下的力学性能指标 205

17.3.5 热负荷、环境介质作用下的力学性能指标 206

思考题 207

第18章 典型零件的材料选择 208

18.1 选材原则 208

18.1.1 使用性能原则 208

18.1.2 工艺性能原则 209

18.1.3 经济性原则 210

18.1.4 可持续发展原则 211

18.2 典型零件的选材 212

18.2.1 齿轮类零件选材 212

18.2.2 轴类零件选材 216

18.2.3 机架、箱体类零件的选材 217

18.2.4 切削刃具的选材 218

思考题 221

第19章 汽车用材料的选择 222

19.1 汽车轻量化与汽车选材 222

19.2 汽车典型零件选材 227

19.3 汽车车身的科学选材 232

思考题 234

小结 235

附录主要名词中英文对照 236

参考文献 238