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1　工程材料的分类与性能要求 1

1.1　工程材料的分类 1

1.1.1 结合键的特性 1

1.1.2　材料的分类及用途 3

1.2　机械零件所受载荷和失效形式 4

1.2.1 载荷类型 4

1.2.2 失效形式 7

1.2.3 失效原因 9

1.3　工程材料的性能要求 10

1.3.1 工程材料的力学性能 11

1.3.2 工程材料的物理性能和化学性能 20

1.3.3　工程材料的工艺性能 22

1.3.4 成分-结构-组织-性能关系 23

习题 23

2　金属学基础 25

2.1　金属及合金的结构 25

2.1.1 晶体的基本概念 25

2.1.2 三种常见的金属晶体结构 25

2.1.3 晶面指数和晶向指数 27

2.1.4 实际金属晶体结构的缺陷 28

2.1.5　合金的晶体结构 30

2.2　金属的结晶 32

2.2.1　金属结晶的概念 32

2.2.2　结晶过程 33

2.2.3 结晶后的晶粒大小 33

2.2.4　金属铸锭的结晶组织 34

2.2.5　金属的同素异晶转变 35

2.3　二元合金相图 35

2.3.1　二元合金相图的建立 35

2.3.2 二元匀晶相图 36

2.3.3　二元共晶相图 38

2.3.4　其他二元相图 39

2.3.5 相图与合金性能之间的关系 41

2.4　铁碳合金相图 42

2.4.1　相图分析 43

2.4.2　铁碳合金的分类 43

2.4.3 典型铁碳合金的平衡结晶过程及组织 44

2.4.4　铁碳合金的成分-组织-性能关系 47

2.4.5 Fe-Fe3C相图的应用 48

2.5　金属的塑性变形 48

2.5.1 金属单晶体的塑性变形 49

2.5.2　金属多晶体的塑性变形 50

2.5.3 塑性变形对金属组织的影响 52

2.5.4 塑性变形对金属性能的影响 53

2.5.5　残余内应力 54

2.6 塑性变形金属在加热时的组织和性能变化 55

2.6.1 回复 55

2.6.2　再结晶 56

2.6.3　金属材料的热加工 57

习题 58

3　钢的热处理及表面改性 61

3.1　钢的热处理原理 62

3.1.1　钢在加热时的转变 62

3.1.2　钢在冷却时的转变 66

3.2　钢的整体热处理 73

3.2.1　钢的退火与正火 73

3.2.2　钢的淬火与回火 78

3.3　钢的表面热处理 87

3.3.1 感应加热表面淬火 87

3.3.2 火焰加热表面淬火 89

3.3.3　接触电阻加热淬火 89

3.3.4　激光淬火 89

3.4　钢的化学热处理 91

3.4.1　渗碳处理 91

3.4.2　渗氮处理 92

3.4.3　碳氮共渗 93

3.5 复合电沉积表面改性技术简介 94

3.5.1 电刷镀与化学镀 94

3.5.2 高速电喷镀 95

习题 97

4　常用金属材料 99

4.1 工业用钢 99

4.1.1　钢的分类及编号 100

4.1.2　钢中的杂质及合金元素 102

4.1.3 结构钢 107

4.1.4 工具钢 116

4.1.5　特殊性能钢 123

4.2　铸铁 127

4.2.1　铸铁概述 127

4.2.2　常用铸铁 131

4.2.3　合金铸铁 135

4.3　有色金属及合金 136

4.3.1　铝及铝合金 136

4.3.2　铜及铜合金 140

4.3.3　钛及钛合金 143

4.3.4　轴承合金 146

习题 149

5　其他工程材料 151

5.1　高分子材料 151

5.1.1 概述 151

5.1.2 工程塑料 153

5.1.3　有机纤维 154

5.1.4　橡胶 156

5.1.5　高分子胶粘剂 157

5.2 陶瓷材料 158

5.2.1　概述 158

5.2.2 陶瓷材料的性能 159

5.2.3 常用陶瓷材料 161

5.3　复合材料 163

5.3.1　概述 163

5.3.2　复合材料的特点 164

5.3.3　常用的复合材料 166

5.4　新型材料 171

5.4.1　新型金属材料 171

5.4.2　纳米材料 175

5.4.3　非晶态合金 177

5.4.4　智能材料 179

习题 181

6　机械零件的选材 182

6.1 选用材料的基本原则 182

6.1.1　使用性能原则 182

6.1.2 工艺性能原则 183

6.1.3 经济性原则 184

6.2　典型零部件选材及工艺分析 185

6.2.1　轴的选材及其热处理 185

6.2.2　齿轮的选材及其热处理 186

6.2.3 箱体及支撑类零件的选材及其热处理 188

习题 189

参考文献 191