金属材料学 第2版PDF电子书下载

绪论 1

第1篇 钢铁材料 3

1 钢铁中的合金相 3

1.1 铁基固溶体 3

1.1.1 使A3温度下降，A4温度升高 3

1.1.2 使A3温度升高，A4温度下降 4

1.2 合金元素与钢中晶体缺陷的相互作用 7

1.3 钢铁中的碳化物和氮化物 9

1.4 钢中的金属间化合物 11

1.4.1 σ相 12

1.4.2 AB2相（拉维斯相） 12

1.4.3 AB3相（有序相） 13

1.5 铁碳相图及合金元素的影响 13

1.5.1 铁碳相图 13

1.5.2 合金元素对钢临界点的影响 15

1.5.3 Fe-C-M三元系 16

2 钢的热处理 18

2.1 钢的加热转变 18

2.1.1 奧氏体形成的热力学条件 18

2.1.2 奥氏体形成的机理 19

2.1.3 奧氏体等温形成动力学 20

2.1.4 奥氏体晶粒长大及其控制 23

2.2 钢的过冷奥氏体转变图 24

2.2.1 过冷奧氏体等温转变图 25

2.2.2 过冷奥氏体连续冷却转变图 28

2.3 钢的珠光体转变 29

2.3.1 珠光体的组织形态与性能特点 29

2.3.2 珠光体转变的机理 32

2.3.3 亚（或过）共析钢的珠光体转变 33

2.3.4 合金元素对珠光体转变的影响 35

2.3.5 钢中碳化物的相间析出 36

2.3.6 钢的退火与正火 37

2.4 钢的马氏体转变 39

2.4.1 马氏体的晶体结构及转变特征 39

2.4.2 马氏体的组织形态与性能特点 42

2.4.3 马氏体转变的动力学特点 45

2.4.4 马氏体转变的热力学条件 47

2.4.5 马氏体转变模型简介 49

2.4.6 奧氏体的稳定化 53

2.4.7 钢的淬火 53

2.5 钢的贝氏体转变 61

2.5.1 贝氏体的组织形态与性能特点 61

2.5.2 贝氏体转变的特点及机理 64

2.5.3 影响贝氏体转变的因素 65

2.6 钢的回火转变 66

2.6.1 淬火钢回火时的组织变化 66

2.6.2 淬火钢回火时力学性能的变化 71

2.6.3 合金元素对淬火钢回火转变的影响 73

2.6.4 钢的回火 74

3 工程结构钢 76

3.1 工程结构钢的合金化 76

3.1.1 工程结构钢的强化 76

3.1.2 铁素体-珠光体组织的冷脆性 78

3.1.3 工程结构钢的焊接性 79

3.1.4 工程结构钢的耐大气腐蚀性能 80

3.2 铁素体-珠光体钢 80

3.2.1 碳素工程结构钢 80

3.2.2　高强度低合金钢 81

3.2.3 微合金钢 82

3.3 低碳贝氏体和马氏体钢 84

3.3.1 低碳贝氏体钢 84

3.3.2 针状铁素体钢 85

3.3.3 低碳马氏体钢 86

3.3.4 双相钢 86

3.4 工程结构钢的冶金工艺特点 88

3.4.1 冶炼工艺 88

3.4.2 控制轧制与控制冷却 89

4 机械制造结构钢 91

4.1 结构钢的强度与脆性 91

4.2 结构钢的淬透性 92

4.3 调质钢 94

4.4 低温回火状态下使用的结构钢 96

4.4.1 低温回火钢的显微组织及力学性能 96

4.4.2 低碳马氏体结构钢 97

4.4.3 低合金超高强度结构钢 98

4.5 高合金超高强度结构钢 100

4.5.1 马氏体时效钢中合金元素的作用 100

4.5.2 马氏体时效钢的热处理和性能 101

4.6 轴承钢 102

4.6.1 轴承钢的冶金质量 103

4.6.2 高碳铬轴承钢的热处理 104

4.7 渗碳钢和氮化钢 105

4.7.1 渗碳钢 105

4.7.2 氮化钢 108

4.8 其他机械制造结构钢 109

4.8.1 非调质结构钢 109

4.8.2 弹簧钢 111

4.8.3 易削钢 111

4.8.4 高锰钢 112

5 工具钢 114

5.1 碳素及低合金工具钢 114

5.2 高速工具钢 115

5.2.1 高速钢中的组成相和碳化物不均匀性 115

5.2.2 高速钢的热处理 117

5.2.3 高速钢中合金元素的作用 120

5.2.4 粉末冶金高速钢 123

5.3 冷作模具钢 123

5.3.1 高铬和中铬模具钢 124

5.3.2 基体钢和低碳高速钢 125

5.3.3 新型冷作模具钢 126

5.4 热作模具钢 127

5.4.1 锤锻模具钢 127

5.4.2 挤压及压铸模具钢 128

6 不锈耐蚀钢 131

6.1 钢的耐蚀性 131

6.1.1 钢的钝化现象 131

6.1.2 成分对钢钝化的影响 132

6.1.3 环境对不锈钢耐蚀性的影响 135

6.2 不锈耐蚀钢的组织 135

6.3 不锈耐蚀钢的腐蚀特性 138

6.3.1 奥氏体不锈钢的晶间腐蚀 138

6.3.2 不锈钢的应力腐蚀 139

6.3.3 不锈钢的点腐蚀 141

6.4 不锈钢的强化与脆化 142

6.4.1 铁素体不锈钢 142

6.4.2 奥氏体不锈钢 143

6.4.3 高强度不锈钢 145

6.4.4 复相不锈钢 145

6.5 不锈耐蚀钢钢种 146

7 耐热钢和耐热合金 148

7.1 耐热钢和合金的工作条件及性能 148

7.2 铁素体型耐热钢 149

7.2.1 铁素体-珠光体耐热钢 149

7.2.2 马氏体耐热钢 151

7.3 工业炉用耐热钢 152

7.3.1 铁铝锰系炉用耐热钢 153

7.3.2 铬锰碳氮炉用耐热钢 153

7.3.3 铬镍奥氏体炉用钢 154

7.4 奥氏体型耐热钢 154

7.4.1 碳化物沉淀强化耐热钢 154

7.4.2 金属间化合物沉淀强化耐热钢 155

7.5 镍基耐热合金 158

7.6 新型耐热合金 161

7.6.1 定向凝固耐热合金 161

7.6.2 粉末高温合金 163

7.6.3 氧化物弥散强化（ODS）高温材料 163

8 铸铁 165

8.1 铸铁中石墨的形态控制 165

8.1.1 片状石墨形态 166

8.1.2 球状石墨形态 166

8.1.3 蠕虫状石墨形态 168

8.1.4 团絮状石墨形态 168

8.2 常用的铸铁 168

8.2.1 灰口铸铁 168

8.2.2 球墨铸铁 170

8.2.3 蠕墨铸铁 171

8.2.4 展性铸铁 172

8.3 合金铸铁 173

8.3.1 耐磨合金铸铁 173

8.3.2 耐热合金铸铁 175

8.3.3 耐蚀合金铸铁 175

第2篇 非铁金属材料 177

9 铝合金 177

9.1 铝合金中的合金元素 177

9.1.1 铝基固溶体 177

9.1.2 铝合金中的沉淀强化相 178

9.1.3 铝合金共晶中的过剩相 181

9.1.4 铝合金中的微量合金相 182

9.1.5 铝合金中的微量元素 183

9.2 变形铝合金 183

9.2.1 非热处理强化变形铝合金 184

9.2.2 热处理强化变形铝合金 185

9.2.3 快速凝固铝合金 191

9.2.4 超塑性铝合金 192

9.2.5 烧结铝粉 193

9.3 铸造铝合金 194

9.3.1 铝硅及铝硅镁合金 194

9.3.2 铝铜铸造合金 195

9.3.3 铝镁铸造合金 195

10 镁合金 197

10.1 镁合金中的合金元素 197

10.1.1 镁基固溶体 197

10.1.2 镁合金中的强化相 201

10.1.3 镁合金的强韧化 203

10.2 镁合金 203

10.2.1 变形镁合金 203

10.2.2 铸造镁合金 209

11 铜合金 214

11.1 铜中的合金元素 214

11.1.1 铜基固溶体 214

11.1.2 铜合金中的强化相 215

11.1.3 铜合金的退火硬化 216

11.1.4 铜合金中的马氏体型相变 217

11.2 工业纯铜 218

11.2.1 工业纯铜的性能 218

11.2.2 杂质元素对铜塑性的影响 219

11.2.3 工业纯铜的应用 219

11.2.4 弥散强化铜 219

11.3 黄铜 220

11.3.1 二元黄铜的组织和性能 220

11.3.2 多元黄铜 221

11.4 青铜 222

11.4.1 锡青铜 222

11.4.2 多元锡青铜 224

11.4.3 铝青铜 224

11.4.4 铍青铜 225

11.4.5 其他青铜 225

11.5 白铜 226

11.5.1 结构白铜 227

11.5.2 电工白铜 227

12 钛合金 229

12.1 钛的特性及钛冶金基础 229

12.1.1 钛的基本性质 229

12.1.2 钛冶金基础 230

12.2 钛合金物理冶金基础 231

12.2.1 钛合金二元相图 231

12.2.2 主要合金元素与相的形成 232

12.2.3 气体杂质元素的作用 234

12.2.4 钛合金分类 235

12.2.5 钛合金热处理基础 236

12.2.6 钛合金的强韧化基础 238

12.3 钛合金的发展与应用 243

12.4 钛合金的生产工艺 247

12.4.1 熔炼 247

12.4.2 热加工 248

12.4.3 粉末冶金钛合金 249

12.5 钛合金的近期发展 249

12.5.1 改善工艺，提高质量，降低成本 249

12.5.2 钛合金的新发展和新应用 250

第3篇 金属功能材料 255

13 磁性合金 255

13.1 金属及合金的磁性 255

13.1.1 物质的磁性起源 255

13.1.2 铁磁性材料特性及相关能量 256

13.1.3 金属及合金的技术磁化 257

13.1.4 磁性材料交流磁化时的损耗 259

13.2 铁基软磁合金 259

13.2.1 工业纯铁 261

13.2.2 Fe-Si软磁合金 261

13.2.3 其他铁基软磁合金 264

13.3 Fe-Ni系软磁合金 265

13.3.1 Fe-Ni合金的基本物理特性 266

13.3.2 典型的Fe-Ni系软磁合金 267

13.4 非晶态及纳米晶软磁合金材料 272

13.4.1 非晶态软磁合金 272

13.4.2 纳米晶软磁合金 273

13.5 硬磁合金概述 275

13.6 Alnico永磁合金 277

13.6.1 磁硬化机理 277

13.6.2 合金成分及制备工艺 278

13.7 稀土永磁 280

13.7.1 合金系相图与晶体结构 281

13.7.2 稀土永磁的磁性 283

13.7.3 1∶5型RCo5永磁合金 285

13.7.4 2∶17型R2Co17永磁合金 286

13.7.5 Nd-Fe-B永磁 288

13.8 纳米晶多相永磁合金 294

14 电性合金 297

14.1 金属与合金的电学性能 297

14.1.1 一般金属材料的导电性 297

14.1.2 金属材料的超导性 298

14.1.3 材料的热电势 300

14.2 导电合金 301

14.2.1 铝及铝合金 301

14.2.2 铜及其合金 302

14.2.3 复合导电材料 302

14.2.4 超导合金 302

14.3 精密电阻合金 304

14.3.1 Cu-Mn系合金 304

14.3.2 Cu-Ni系合金 305

14.3.3 Cr-Ni系合金 305

14.3.4 Fe-Cr-Al合金 306

14.3.5 贵金属系合金及其他精密电阻合金 306

14.3.6 非晶态精密电阻合金 306

14.4 电热合金 307

14.4.1 金属电热材料 307

14.4.2 Ni-Cr系合金 307

14.4.3 Fe-Cr-Al系合金 308

14.5 热电偶合金 309

14.5.1 热电偶电极材料 309

14.5.2 热电偶的使用 311

15 热膨胀、弹性与减振合金 312

15.1 热膨胀合金 312

15.1.1 低膨胀合金 313

15.1.2 定膨胀合金 314

15.1.3 热双金属 316

15.2 弹性合金 317

15.2.1 高弹性合金 318

15.2.2 恒弹性合金 319

15.3 减振合金 322

15.3.1 复相型减振合金 324

15.3.2 铁磁性减振合金 324

15.3.3 位错型减振合金 324

15.3.4 孪晶型减振合金 325

15.3.5 具有形状记忆特性的减振合金 325

16 形状记忆合金 326

16.1 合金的形状记忆效应 326

16.1.1 形状记忆效应的基本原理 327

16.1.2 形状记忆合金的伪弹性 328

16.2 钛镍与铜基形状记忆合金 330

16.3 铁基形状记忆合金 332

16.4 磁控形状记忆合金 333

17 其他功能材料 336

17.1 贮氢合金 336

17.2 超大磁致伸缩合金 338

17.2.1 合金成分对于性能的影响 339

17.2.2 合金制备工艺、组织结构与磁致伸缩性能的关系 340

17.2.3 应力作用对合金磁致伸缩性能的影响 341

17.3 磁阻与磁阻抗合金 342

17.3.1 磁阻材料 342

17.3.2 巨磁阻抗材料 345

17.4 磁蓄冷与磁制冷合金 347

17.4.1 磁蓄冷材料 348

17.4.2 磁制冷材料 349

17.5 生物医学材料 354

第4篇 新型金属材料 355

18 有序金属间化合物结构材料 355

18.1 金属间化合物的基本结构 356

18.1.1 金属间化合物的晶体结构及缺陷 356

18.1.2 金属间化合物的电子结构与键性 363

18.1.3 金属间化合物的晶界结构 365

18.2 金属间化合物结构材料的基本力学性能特征 367

18.2.1 金属间化合物的屈服强度反常温度关系 368

18.2.2 金属间化合物的本征脆性 373

18.2.3 金属间化合物的室温环境脆性 374

18.3 金属间化合物结构材料的发展 378

18.3.1 Ni-Al系金属间化合物合金 379

18.3.2 Fe-Al系富铁金属间化合物 381

18.3.3 Ti-Al系金属间化合物合金 382

18.3.4 其他金属间化合物结构合金研究 385

19 金属基复合材料 388

19.1 金属基复合材料体系选择 388

19.1.1 基体材料 388

19.1.2 增强体材料 390

19.2 金属基复合材料性能设计 393

19.2.1 连续纤维增强金属基复合材料的强度 393

19.2.2 非连续金属基复合材料的强度 394

19.2.3 颗粒增强金属基复合材料的强度 394

19.3 金属基复合材料的界面 395

19.3.1 金属基复合材料的界面化学 395

19.3.2 纤维覆盖层 397

19.4 金属基复合材料的强化与断裂 398

19.4.1 金属基复合材料的强化 398

19.4.2 金属基复合材料的断裂 399

19.4.3 金属基复合材料的磨损 403

19.4.4 金属基复合材料的蠕变特点 403

19.5 金属基复合材料的制造工艺 404

19.5.1 液相工艺 404

19.5.2 固相工艺 406

19.5.3 金属基复合材料的加工 407

19.6 金属基复合材料的工程性能和应用 407

19.6.1 铝基复合材料 408

19.6.2 镁基复合材料 415

19.6.3 钛基复合材料 416

20 金属玻璃 418

20.1 金属玻璃的形成 418

20.1.1 金属玻璃形成热力学 419

20.1.2 非晶形成动力学 420

20.1.3 玻璃形成能力判据 421

20.2 金属玻璃的制备方法 423

20.2.1 快淬和平流铸造技术 423

20.2.2 净化和深过冷技术 424

20.2.3 粉末法 424

20.2.4 金属模铸造法 425

20.2.5 水淬法 426

20.2.6 喷铸吸铸法 426

20.2.7 电弧熔炼吸铸法 426

20.2.8 定向凝固法 426

20.2.9 压铸法 427

20.3 金属玻璃体系 427

20.3.1 Pd基合金系 428

20.3.2 Mg基合金系 428

20.3.3 稀土基合金系 428

20.3.4 La基合金 428

20.3.5 Nd基和Pr基合金 428

20.3.6 Ce基及其他稀土基合金 429

20.3.7 Ti基合金系 429

20.3.8 Fe基合金系 429

20.3.9 Cu基块合金系 430

20.3.10 Ni基金属玻璃合金系 430

20.3.11 Zr基合金系 431

20.3.12 Al基合金系 431

20.4 金属玻璃的性能及应用 432

20.4.1 高性能结构材料 432

20.4.2 微型精密器件 434