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第一章 材料的分类与钢铁生产 1

1.1 材料的分类 1

1.1.1 材料的发展史 1

1.1.2 材料的分类 1

1.2 钢铁材料生产简介 3

1.2.1 炼铁 3

1.2.2 炼钢 4

1.2.3 钢材生产 6

思考题 6

第二章 金属材料的力学性能 8

2.1 概述 8

2.2 静态力学性能 8

2.2.1 金属材料的拉伸试验 8

2.2.2 金属材料的硬度试验 12

2.3 动态力学性能 15

2.3.1 冲击韧度 16

2.3.2 疲劳极限 17

2.3.3 材料的耐磨性能 17

2.4 断裂韧度 18

2.5 高低温性能 19

2.5.1 高温性能 19

2.5.1 低温性能 20

2.6 纯金属的性能特点 20

思考题 21

第三章 金属的结构与固溶强化 22

3.1 纯金属的结构 22

3.1.1 晶体与非晶体 22

3.1.2 晶格与晶胞 22

3.1.3 三种典型的金属晶体结构 23

3.1.4 立方晶系的晶面和晶向表示方法 26

3.2 纯金属的实际晶体结构 27

3.2.1 单晶体与多晶体的基本概念 27

3.2.2 晶体缺陷 28

3.3 合金的晶体结构 30

3.3.1 合金的基本概念 30

3.3.2 合金的相结构 31

3.3.3 固溶强化 33

思考题 34

第四章 纯金属的结晶与细晶强化 35

4.1 结晶的基本概念 35

4.2 冷却曲线与过冷度 36

4.2.1 冷却曲线 36

4.2.2 冷却曲线的热力学分析 37

4.3 金属的结晶过程 38

4.3.1 形核 38

4.3.2　长大 40

4.4 晶粒大小及细晶强化 40

4.4.1 晶粒大小对性能的影响 41

4.4.2 晶粒度及其影响因素 41

4.4.3 控制晶粒度的措施 41

4.5 铸锭组织与缺陷 43

4.5.1 铸锭的宏观组织 43

4.5.2 铸锭结构的特性 44

4.5.3 铸锭的缺陷 44

4.6 金属的同素异晶转变 45

思考题 46

第五章 二元合金与合金化（一） 47

5.1 合金的结晶及二元合金相图的建立 47

5.1.1 基本概念 47

5.1.2 二元合金相图的建立 48

5.2 二元合金相图的基本类型 49

5.2.1 匀晶相图及杠杆定律 49

5.2.2 共晶相图 51

5.2.3 二元包晶相图 54

5.2.4 形成稳定化合物的二元合金相图 55

5.2.5 具有共析反应的二元合金相图 55

5.3 铁碳合金相图 55

5.3.1 铁碳合金的基本相和组织 56

5.3.2 铁碳合金相图 57

5.3.3 含碳量对铁碳合金组织和性能的影响 65

5.3.4 铁碳相图的应用和局限性 66

5.4 非合金钢（碳钢） 68

5.4.1 钢的分类 68

5.4.2 钢的统一数字代号 68

5.4.3 碳素结构钢 69

5.4.4 优质碳素结构钢 70

5.4.5 碳素工具钢 70

5.4.6 铸钢 73

5.5 铸铁 74

5.5.1 铸铁的石墨化过程 74

5.5.2 铸铁的特点及分类 76

5.5.3 常用铸铁 77

思考题 82

第六章 金属的塑性变形与形变强化 83

6.1 金属的塑性变形 83

6.1.1 单晶体的塑性变形 83

6.1.2 多晶体金属的塑性变形 87

6.2 塑性变形对组织和性能的影响 88

6.2.1 加工硬化 89

6.2.2 显微组织的变化 89

6.2.3 织构现象的产生 90

6.2.4 残余內应力 91

6.3 回复与再结晶 91

6.3.1 变形金属在加热时的组织和性能的变化 92

6.3.2 金属的再结晶温度 94

6.3.3 再结晶退火后的晶粒度 95

6.4 金属的热加工 96

6.4.1 热加工与冷加工的区别 96

6.4.2 热加工对金属组织和性能的影响 96

思考题 97

第七章 钢的热处理与相变强化 98

7.1 概述 98

7.2 钢在加热时的组织转变 99

7.2.1 奥氏体的形成 99

7.2.2 影响珠光体向奥氏体转变的因素 100

7.2.3 奥氏体晶粒的长大及其影响因素 101

7.3 钢在冷却时的组织转变 102

7.3.1 过冷奥氏体等温转变曲线 102

7.3.2 过冷奥氏体连续转变曲线 111

7.4 钢的退火和正火 112

7.4.1 退火和正火的目的 112

7.4.2 退火和正火操作及其应用 112

7.4.3 退火和正火的选择 114

7.5 钢的淬火 115

7.5.1 淬火的目的 115

7.5.2 淬火温度的选择 115

7.5.3 淬火冷却介质 116

7.5.4 常用的淬火方法 117

7.5.5 钢的淬透性 118

7.6 钢的回火 120

7.7 钢的表面淬火 121

7.7.1 感应加热表面淬火 122

7.7.2 火焰加热表面淬火 123

8 钢的化学热处理 123

7.8.1 渗碳 124

7.8.2 氮化 126

7.9　热处理新技术 127

思考题 128

第八章 合金钢与合金化（二） 130

8.1 合金元素在钢中的作用 130

8.1.1 合金元素对钢中基本相的影响 130

8.1.2 合金元素对铁碳相图的影响 131

8.1.3 合金元素对钢热处理组织转变的影响 132

8.1.4 合金元素对钢的力学性能的影响 134

8.2 合金钢的分类与编号 135

8.2.1 分类 135

8.2.2 编号 136

8.3　合金结构钢 138

8.3.1 低合金高强度结构钢 138

8.3.2 合金渗碳钢 138

8.3.3 合金调质钢 141

8.3.4　合金弹簧钢 142

8.3.5 滚动轴承钢 146

8.3.6 高锰耐磨钢 148

8.4　合金工具钢 149

8.4.1 合金刃具钢 149

8.4.2 合金模具钢 151

8.4.3 合金量具钢 155

8.5　特殊性能钢 155

8.5.1 不锈钢 155

8.5.2 耐热钢 159

思考题 161

第九章 有色金属与时效强化 163

9.1 固溶与时效强化 163

9.1.1 固溶处理与时效 163

9.1.2 时效过程 164

9.1.3 时效处理的影响因素 165

9.1.4 时效强化的应用 166

9.2 铝及铝合金 167

9.2.1 纯铝 167

9.2.2 铝合金 167

9.3　铜及铜合金 171

9.3.1 纯铜 171

9.3.2　铜合金 171

9.4 镁合金 174

9.4.1 纯镁 174

9.4.2　镁合金 175

9.4.3 镁合金的热处理 176

9.4.4 镁合金的特点与应用 177

9.5 钛及钛合金 178

9.5.1 纯钛 178

9.5.2 钛合金 178

9.6 轴承合金 179

思考题 181

第十章 非金属材料及其他材料 182

10.1 高分子材料 182

10.1.1 高分子材料的定义 182

10.1.2 高分子聚合物的组成 182

10.1.3 高分子聚合物的合成 183

10.1.4 高分子材料的命名及分类 183

10.1.5 工程塑料 184

10.1.6 合成橡胶与合成纤维 190

10.1.7 合成胶粘剂和涂料 192

10.2 陶瓷材料 193

10.2.1 陶瓷材料的分类 194

10.2.2 陶瓷的制造工艺 195

10.2.3 陶瓷的结构 196

10.2.4 常用工业陶瓷 197

10.2.5 金属陶瓷 198

10.3 复合材料 201

10.3.1 复合材料的定义 201

10.3.2 复合材料的分类 202

10.3.3 复合材料的性能特点 202

10.3.4 复合材料简介 203

10.4 纳米材料 207

10.4.1 纳米材料的性能特点 207

10.4.2 纳米材料的制备 208

10.4.3 几种纳米材料及其应用 208

思考题 210

第十一章 工程材料的选用 211

11.1 机械零件的失效分析 211

11.1.1 失效的形式 201

11.1.2 失效的原因 219

11.1.3 失效分析的方法 220

11.2 选材的基本原则与方法 222

11.3 选材实例——汽车材料的选用 226

11.3.1 材料与汽车能耗 226

11.3.2 汽车车身的选材 227

思考题 230

实验Ⅰ 铁碳合金平衡组织观察 231

实验Ⅱ　碳钢的热处理及硬度测定 235

参考文献 242