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第1章 金属的结构与结晶 1

1.1 金属的晶体结构 1

1.1.1 晶体与非晶体 1

1.1.2 晶体结构的基本概念 1

1.1.3 常见的金属晶格类型 3

1.2 金属的实际结构与晶体缺陷 4

1.2.1 多晶体结构 4

1.2.2 晶体缺陷 4

1.3 金属的结晶与铸锭 7

1.3.1 纯金属的结晶 8

1.3.2 晶粒大小对金属力学性能的影响 9

1.3.3 细化晶粒的措施 9

1.3.4 金属铸锭 10

习题 11

第2章 金属的塑性变形与再结晶 12

2.1 材料的力学性能指标 12

2.1.1 强度指标 12

2.1.2 塑性指标 14

2.1.3 硬度 15

2.1.4 冲击韧度 17

2.1.5 金属的疲劳强度 19

2.2 金属的塑性变形 21

2.2.1 单晶体的塑性变形 21

2.2.2 多晶体金属的塑性变形 23

2.3 塑性变形对组织和性能的影响 23

2.3.1 金属组织和结构的变化 23

2.3.2 残余内应力 25

2.3.3 加工硬化（形变强化） 25

2.4.1 回复 26

2.4 回复与再结晶 26

2.4.2 再结晶 27

2.4.3 晶粒长大 28

2.4.4 影响再结晶退火后晶粒大小的因素 29

2.5 金属的热加工 29

2.5.1 热加工的概念 29

2.5.2 热加工对金属组织与性能的影响 30

习题 32

3.1.2 合金的相结构 33

3.1.1 合金的基本概念 33

3.1 合金的相结构 33

第3章 合金的相结构与二元合金相图 33

3.2 匀晶相图 35

3.2.1 相图的建立 35

3.2.2 相图分析 35

3.2.3 合金的平衡结晶过程 36

3.2.4 杠杆定律 36

3.2.5 枝晶偏析 37

3.3.1 相图分析 38

3.3 共晶相图 38

3.3.2 典型合金的结晶过程 39

3.3.3 标注组织的共晶相图 41

3.4 合金的性能与相图的关系 42

3.4.1 合金的力学性能、物理性能与相图的关系 42

3.4.2 合金的工艺性能与相图的关系 43

习题 43

第4章 铁碳合金 45

4.1 铁碳合金的组元及基本相 45

4.1.1 纯铁 45

4.1.2 铁素体 45

4.1.3 奥氏体 46

4.1.4 渗碳体 47

4.2 Fe-Fe3C相图分析 47

4.2.1 相图中的点、线、区及其意义 47

4.2.2 包晶转变（水平线HJB） 49

4.2.3 共晶转变（水平线ECF） 49

4.2.4 共析转变（水平线PSK） 49

4.3 铁碳合金的平衡结晶过程及组织 50

4.3.1 工业纯铁 50

4.3.2 共析钢 51

4.3.3 亚共析钢 52

4.3.4 过共析钢 53

4.3.5 共晶白口铁 54

4.3.6 亚共晶白口铁 55

4.3.7 过共晶白口铁 56

4.4 碳对铁碳合金平衡组织和性能的影响 58

4.4.1 碳的质量分数对平衡组织的影响 58

4.4.2 碳的质量分数对力学性能的影响 58

4.4.3 碳的质量分数对工艺性能的影响 59

4.5 碳钢 60

4.5.1 钢中的杂质元素及其影响 60

4.5.2 钢的分类 62

4.5.3 非合金钢的牌号和用途 64

习题 66

第5章 钢的热处理 68

5.1 钢在加热时的组织转变 68

5.1.1 奥氏体的形成 69

5.1.2 奥氏体晶粒大小及其影响因素 70

5.2 钢在冷却时的组织转变 71

5.2.1 过冷奥氏体等温转变曲线 72

5.2.2 过冷奥氏体等温转变产物及转变过程 74

5.2.3 过冷奥氏体连续转变曲线 80

5.3 钢的退火与正火 81

5.3.1 退火 82

5.3.2 正火 84

5.4 钢的淬火 84

5.4.1 淬火加热温度的选择 84

5.4.2 淬火冷却介质 85

5.4.3 常用淬火方法 86

5.4.4 钢的淬透性 87

5.5 钢的回火 88

5.5.1 淬火钢在回火时的转变 89

5.5.2 回火种类及应用 91

5.5.3 回火脆性 92

5.6 钢的表面淬火 92

5.6.1 概述 92

5.6.2 感应加热表面淬火 93

5.7 钢的化学热处理 94

5.7.1 概述 94

5.7.2 钢的渗碳 95

5.7.3 钢的渗氮 97

5.7.4 钢的碳氮共渗 99

5.8 热处理新技术简介 100

5.8.1 真空热处理 100

5.8.2 可控气氛热处理 100

5.8.3 离子注入 101

5.8.4 激光热处理 101

习题 102

6.1.1 钢中合金元素 104

6.1.2 合金钢的分类及编号方法 104

6.1 概述 104

第6章 合金钢 104

6.2 合金元素在钢中的作用 105

6.2.1 合金元素对钢中基本相的影响 105

6.2.2 合金元素对Fe-Fe3C相图的影响 106

6.2.3 合金元素对热处理过程的影响 106

6.3 合金结构钢 108

6.3.1 工程结构钢 108

6.3.2 机械结构钢 111

6.4.2 化学成分 119

6.4.1 工作条件及性能要求 119

6.4 轴承钢 119

6.4.3 热处理特点 120

6.5 合金工具钢 121

6.5.1 刃具钢 121

6.5.2 模具钢 127

6.6 不锈耐蚀和耐热钢 133

6.6.1 不锈钢 133

6.6.2 耐热钢 135

习题 136

7.1.1 铸铁的石墨化过程 137

第7章 铸铁 137

7.1 概述 137

7.1.2 铸铁的分类 138

7.2 灰铸铁 139

7.2.1 灰铸铁的成分、组织和性能 139

7.2.2 灰铸铁的孕育（变质）处理 139

7.2.3 灰铸铁的牌号、性能及应用 140

7.2.4 灰铸铁的热处理 140

7.3 可锻铸铁 141

7.3.1 可锻铸铁的生产过程、成分、组织和性能 141

7.3.2 可锻铸铁的牌号及用途 142

7.4 球墨铸铁 143

7.4.1 球墨铸铁的成分、组织和性能 143

7.4.2 球墨铸铁的牌号和用途 143

7.4.3 球墨铸铁的热处理 144

7.5 蠕墨铸铁 145

7.5.1 蠕墨铸铁的成分、组织和性能 145

7.5.2 蠕墨铸铁的牌号和应用 145

7.6 特殊性能铸铁 145

7.6.1 耐热铸铁 145

习题 146

7.6.2 耐磨铸铁 146

7.6.3 耐蚀铸铁 146

第8章 有色金属及其合金 147

8.1 铝及铝合金 147

8.1.1 工业纯铝 147

8.1.2 铝合金 148

8.1.3 铝合金热处理特点 152

8.2 铜及铜合金 153

8.2.1 纯铜 153

8.2.2 铜合金 153

8.3.2 轴承合金的组织 157

8.3 轴承合金 157

8.3.1 对轴承合金的性能要求 157

8.3.3 常用轴承合金 158

8.4 钛及钛合金 159

8.4.1 工业纯钛 159

8.4.2 钛合金 160

8.4.3 钛及钛合金的热处理 161

8.5 镁合金 161

8.6.3 粉末冶金的应用 162

8.6.2 粉末冶金的生产工艺 162

8.6 粉末冶金 162

8.6.1 粉末冶金的分类 162

习题 163

第9章 非金属材料 165

9.1 高分子合成材料 165

9.1.1 常用塑料 165

9.1.2 合成橡胶 170

9.1.3 胶粘剂 171

9.2.2 陶瓷的组织结构 174

9.2.1 陶瓷的分类 174

9.2 陶瓷 174

9.2.3 陶瓷的性能 175

9.2.4 常用陶瓷材料 175

9.3 复合材料 176

9.3.1 复合材料的分类 177

9.3.2 复合材料的性能特点 177

9.3.3 复合材料的制造方法 178

9.3.4 常用复合材料的特点及用途 178

习题 179

第10章 纳米材料与功能材料 180

10.1 纳米材料 180

10.1.1 纳米科学与技术 180

10.1.2 纳米材料的定义 181

10.1.3 纳米材料的结构和优异性能 181

10.1.4 纳米材料的制备 184

10.1.5 纳米材料的应用 185

10.2 超导材料 186

10.2.1 超导材料的分类及特点 186

10.2.2 超导材料的应用 188

10.3 贮氢合金 190

10.3.1 金属贮氢原理 190

10.3.2 贮氢合金分类 190

10.3.3 贮氢合金的应用 191

10.4 形状记忆合金 192

10.5 非晶态合金 193

习题 194

第11章 铸造 195

11.1 概述 195

11.2.2 合金的收缩 196

11.2 合金的铸造性能 196

11.2.1 合金的流动性 196

11.3 砂型铸造 200

11.3.1 造型材料 201

11.3.2 造型方法的选择 203

11.4 铸造工艺设计 204

11.4.1 铸件结构设计的原则 204

11.4.2 铸造工艺方案的选择 211

11.5.1 金属型铸造 217

11.5 特种铸造 217

11.5.2 压力铸造 218

11.5.3 低压铸造 220

11.5.4 离心铸造 221

11.5.5 熔模铸造 222

习题 225

第12章 金属压力加工 227

12.1 概述 227

12.2 锻造加热和冷却 228

12.2.1 金属的加热 228

12.2.3 加热产生的缺陷及其防止方法 229

12.2.2 锻造温度范围 229

12.2.4 加热设备 230

12.2.5 锻后冷却 231

12.3 自由锻 231

12.3.1 空气锤 231

12.3.2 自由锻基本工序 232

12.3.3 自由锻件的结构工艺性 235

12.3.4 制定锻件的自由锻造工艺过程 236

12.3.5 自由锻的锻造缺陷 237

12.4.1 锤上模锻 238

12.4 模锻 238

12.4.2 胎模锻 240

12.4.3 特种模锻 241

12.5 冲压 243

12.5.1 板料冲压的基本工序 243

12.5.2 冲床及冲模 248

12.6 其他压力加工方法 251

12.6.1 挤压 251

12.6.2 轧制 252

12.6.3 拉拔 254

习题 255

第13章 焊接 256

13.1 焊接方法的本质及分类 256

13.1.1 焊接的定义 256

13.1.2 焊接过程的本质 256

13.1.3 焊接方法的分类 257

13.2 气焊及气割 257

13.2.1 气焊、气割的基本概念 257

13.2.2 气焊、气割的应用设备及工具 258

13.2.3 气焊用材料 259

13.2.4 气焊工艺 260

13.3 焊接电弧和弧焊电源 261

13.4 手工电弧焊 263

13.4.1 手工电弧焊原理 263

13.4.2 焊条 264

13.4.3 手工电弧焊的操作技术及规范参数的选择 266

13.5 埋弧焊 267

13.5.1 埋弧焊原理及特点 267

13.5.2 埋弧焊设备及材料 268

13.6.1 熔化极气体保护焊 269

13.6 气体保护电弧焊 269

13.5.3 埋弧焊工艺 269

13.6.2 非熔化极气体保护焊 271

13.7 电阻焊 272

13.7.1 点焊 273

13.7.2 缝焊 273

13.8 钎焊 274

13.8.2 钎焊分类 274

13.8.1 钎焊原理 274

13.7.4 对焊 274

13.7.3 凸焊 274

13.8.3 钎焊的接头形式 275

13.8.4 钎焊的应用 276

13.9 常用金属材料的焊接 276

13.9.1 金属材料的焊接性 276

13.9.2 碳素钢和低合金结构钢的焊接 277

13.9.3 不锈钢的焊接 278

13.9.4 铸铁的焊接 278

13.9.5 非铁金属的焊接 278

13.10.1 焊接接头的组织及性能 279

13.10 焊接接头及焊接结构基础 279

13.10.2 焊接应力与变形 280

13.10.3 焊接结构设计基础 282

习题 285

第14章 机械零件的选材及工艺路线分析 286

14.1 零件选材的一般原则 286

14.1.1 实用性能原则 286

14.1.2 工艺性能原则 286

14.2 零件的失效与选材 287

14.2.1 失效的概念 287

14.1.3 经济性原则 287

14.2.2 失效的形式及分类 288

14.2.3 失效与材料的关系 289

14.2.4 失效的分析 289

14.2.5 不同失效形式的选材 290

14.3 热处理技术条件的标注 291

14.4 典型零件的选材及工艺分析 293

14.4.1 齿轮类零件 294

14.4.2 轴类零件 295

习题 296

参考文献 298