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绪论 1

第1章 金属材料的性能 3

1.1 金属材料的力学性能 3

1.1.1 强度指标 3

1.1.2 刚度指标 6

1.1.3 塑性指标 7

1.1.4 韧性指标 7

1.1.5 硬度指标 9

1.2 金属材料的物理和化学性能 12

1.2.1 物理性能 12

1.2.2 化学性能 13

1.3 金属材料的工艺性能 14

复习思考题 15

第2章 金属的晶体结构与结晶 16

2.1 金属的晶体结构 16

2.1.1 金属 16

2.1.2 晶体与非晶体 18

2.1.3 金属的晶体结构 18

2.2 实际金属的结构 25

2.2.1 单晶、多晶和非晶态 25

2.2.2 晶体缺陷 26

2.3 纯金属的结晶 33

2.3.1 结晶过程的现象 33

2.3.2 金属结晶的热力学条件 34

2.3.3 金属结晶的结晶条件 35

2.3.4 晶核的形成 35

2.3.5 晶核的长大 36

2.4 金属铸锭组织与缺陷 39

2.4.1 金属铸锭组织 40

2.4.2 铸锭缺陷 43

复习思考题 44

第3章 合金的相结构与结晶 45

3.1 合金中的相结构 45

3.1.1 固溶体 45

3.1.2 金属化合物 46

3.2 二元合金相图 46

3.2.1 二元合金相图的建立 46

3.2.2 相律及杠杆定律 47

3.2.3 匀晶相图及固溶体的结晶 49

3.2.4 共晶相图及其合金的结晶 51

3.2.5 包晶相图及其合金的结晶 53

3.3 相图与合金性能的关系 54

3.3.1 相图与合金力学性能及物理性能的关系 55

3.3.2 相图与合金铸造性能的关系 55

复习思考题 56

第4章 铁碳合金相图 57

4.1 铁碳合金的结构及相图 57

4.1.1 铁碳合金的基本组元和基本相 57

4.1.2 Fe-Fe3C相图分析 58

4.1.3 典型铁碳合金的结晶过程分析 60

4.2 铁碳合金相图的应用 64

4.2.1 含碳量、组织与力学性能的关系 64

4.2.2 铁碳合金相图的应用 65

复习思考题 66

第5章 金属的塑性变形与再结晶 68

5.1 金属的塑性变形与断裂 68

5.1.1 单晶体的塑性变形 68

5.1.2 多晶体的塑性变形 71

5.1.3 合金的塑性变形 72

5.1.4 金属的断裂 73

5.2 金属在塑性加工中组织和性能的变化 75

5.2.1 金属在冷塑性加工中组织和性能的变化 75

5.2.2 冷塑性加工金属在加热时组织和性能的变化 77

5.2.3 金属在热塑性加工中组织和性能的变化 84

复习思考题 90

第6章 钢的热处理 92

6.1 钢的热处理原理 92

6.1.1 钢在加热时的转变 92

6.1.2 钢在冷却时的转变 96

6.1.3 淬火钢在回火时的转变 110

6.2 钢的热处理工艺 114

6.2.1 钢的退火与正火 114

6.2.2 钢的淬火与回火 119

6.2.3 钢的表面热处理 127

6.2.4 钢的形变热处理和钢的控制轧制与控制冷却 130

复习思考题 133

第7章 碳素钢 135

7.1 常存杂质元素对碳素钢性能的影响 135

7.1.1 锰的影响 135

7.1.2 硅的影响 135

7.1.3 硫的影响 135

7.1.4 磷的影响 136

7.2 碳素钢的分类与牌号 136

7.2.1 碳素钢的分类 136

7.2.2 普通碳素结构钢的牌号 137

7.2.3 优质碳素结构钢的牌号 138

7.3 碳素结构钢 139

7.3.1 普通碳素结构钢 139

7.3.2 优质碳素结构钢 139

7.4 碳素工具钢 140

复习思考题 140

第8章 合金钢 141

8.1 合金元素在钢中的存在形式及对铁-渗碳体相图、热处理的影响 141

8.1.1 合金元素在钢中的存在形式 141

8.1.2 合金元素对铁-渗碳体相图的影响 142

8.1.3 合金元素对钢热处理的影响 143

8.2 合金钢的分类和编号 147

8.2.1 合金钢的分类 147

8.2.2 合金钢的编号 147

8.3 合金结构钢 153

8.3.1 低合金高强度结构钢 153

8.3.2 普通低合金结构钢的种类 155

8.4 合金工具钢 163

8.4.1 合金刃具钢 164

8.4.2 合金模具钢 168

8.4.3 合金量具钢 171

8.5 特殊性能钢 172

8.5.1 不锈钢 172

8.5.2 耐热钢 175

8.5.3 耐磨钢 177

复习思考题 177

第9章 铸铁 180

9.1 铸铁的石墨化 181

9.1.1 铁碳合金双重相图 181

9.1.2 铸铁的石墨化过程 181

9.1.3 影响石墨化的因素 182

9.2 灰铸铁 184

9.2.1 灰铸铁的化学成分、组织和性能 184

9.2.2 灰铸铁的孕育处理 186

9.2.3 灰铸铁的牌号及应用 187

9.2.4 灰铸铁的热处理 189

9.3 球墨铸铁 190

9.3.1 球墨铸铁的化学成分、组织和性能 190

9.3.2 球墨铸铁的牌号 191

9.3.3 球墨铸铁的热处理 192

9.4 蠕墨铸铁 196

9.4.1 蠕墨铸铁的力学性能特点 196

9.4.2 其他性能特点 196

9.5 可锻铸铁 197

9.5.1 可锻铸铁的组织 197

9.5.2 可锻铸铁的牌号 198

9.5.3 可锻铸铁的性能及用途 199

9.5.4 可锻铸铁的热处理 200

9.6 特殊性能铸铁 201

9.6.1 耐热铸铁 201

9.6.2 耐蚀铸铁 202

9.6.3 抗磨白口铸铁 203

复习思考题 204

第10章 非铁金属材料 205

10.1 铝及其合金 205

10.1.1 工业纯铝 205

10.1.2 铝合金 205

10.2 铜及其合金 211

10.2.1 工业纯铜 211

10.2.2 铜合金 212

10.3 钛及其合金 216

10.3.1 工业纯钛 216

10.3.2 钛合金 217

10.4 镁及其合金 219

10.4.1 工业纯镁 219

10.4.2 镁合金 220

10.5 轴承合金 221

10.5.1 轴承合金的组织和性能 221

10.5.2 常用的轴承合金 222

10.6 粉末冶金材料 224

复习思考题 226

第11章 非金属材料 227

11.1 高分子材料 227

11.1.1 塑料 227

11.1.2 橡胶 230

11.2 陶瓷材料 231

11.2.1 陶瓷的分类 231

11.2.2 陶瓷材料的组织结构 232

11.2.3 陶瓷材料的性能特点 232

11.3 复合材料 233

11.3.1 复合材料强化原理 233

11.3.2 复合材料的种类 234

11.3.3 复合材料的性能特点 236

复习思考题 237

第12章 新型材料 238

12.1 纳米材料 238

12.2 超导材料 239

12.3 形状记忆合金 240

12.4 非晶态合金 241

12.5 磁性材料 242

12.6 智能材料 243

12.7 梯度功能材料 244

12.8 功能复合材料 245

复习思考题 247

第13章 机械零件材料的选择 248

13.1 零件的失效 248

13.2 机械零件的材料选择原则 249

13.3 典型零件选材及工艺分析 252

13.3.1 齿轮类 252

13.3.2 轴类 253

复习思考题 256

参考文献 257