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第1章 工程材料及其性能 1

学习重点及难点 1

引导案例 1

1.1 工程材料概述 1

1.1.1 材料的发展 1

1.1.2 工程材料的分类 2

1.2 金属材料的常用力学性能 2

1.2.1 金属材料所受载荷与常用力学性能 2

1.2.2 强度 3

1.2.3 塑性 4

1.2.4 硬度 5

1.2.5 冲击韧度 7

1.2.6 疲劳强度 8

1.3 金属材料的物理性能和化学性能 9

1.3.1 物理性能 9

1.3.2 化学性能 9

1.4 金属材料的工艺性能 9

案例释疑 10

本章小结 11

思考与练习 11

第2章 金属学基础知识 12

学习重点及难点 12

引导案例 12

2.1 纯金属的晶体结构 12

2.1.1 晶体与非晶体 12

2.1.2 晶体结构 12

2.1.3 金属晶格的类型 13

2.1.4 实际金属的晶体结构 14

2.1.5 实际金属的晶体缺陷 14

2.2 金属的结晶 16

2.2.1 纯金属的冷却曲线与过冷度 16

2.2.2 纯金属的结晶过程 17

2.2.3 合金铸件（或铸锭）结晶后的组织结构 17

2.2.4 晶粒大小及其控制 18

2.3 合金的晶体结构 18

2.3.1 合金的基本概念 18

2.3.2 合金的相结构 19

2.4 金属的冷塑性变形 20

2.4.1 金属的塑性变形 21

2.4.2 冷塑性变形对金属组织和性能的影响 22

2.4.3 冷塑性变形后在加热时的回复与再结晶 23

2.5 金属的热塑性变形 24

2.5.1 热加工与冷加工的区别 24

2.5.2 热加工对金属组织和性能的影响 25

案例释疑 25

本章小结 26

思考与练习 26

第3章 铁碳合金及碳素钢 27

学习重点及难点 27

引导案例 27

3.1 铁碳合金及其相图 27

3.1.1 工业纯铁 27

3.1.2 铁碳合金的基本组织 28

3.1.3 铁碳合金相图 29

3.1.4 铁碳合金的分类 31

3.1.5 典型铁碳合金的结晶过程 31

3.1.6 含碳量对钢性能的影响 33

3.1.7 铁碳合金相图在工业中的应用 34

3.2 碳素钢概述 35

3.2.1 常存杂质元素对碳素钢性能的影响 35

3.2.2 碳素钢的分类 35

3.2.3 钢材的品种 36

3.3 碳素结构钢 37

3.3.1 普通碳素结构钢 37

3.3.2 优质碳素结构钢 37

3.4 碳素工具钢 40

3.5 铸造碳钢 41

案例释疑 42

本章小结 43

思考与练习 43

第4章 钢的热处理 44

学习重点及难点 44

引导案例 44

4.1 热处理概述 44

4.2 钢在加热时的转变 45

4.2.1 钢在加热和冷却时的固态临界点 45

4.2.2 钢在加热时的组织转变过程 46

4.2.3 加热时奥氏体的晶粒大小及控制 47

4.3 钢在冷却时的转变 47

4.3.1 过冷奥氏体的等温转变 48

4.3.2 过冷奥氏体的连续冷却转变 50

4.4 钢的退火和正火 50

4.4.1 钢的退火 50

4.4.2 钢的正火 52

4.4.3 退火与正火的应用选择 53

4.5 钢的淬火 53

4.5.1 钢的淬火工艺 54

4.5.2 淬火方法 55

4.5.3 钢的淬透性与淬硬性 56

4.5.4 钢的淬火缺陷及预防 57

4.6 淬火钢的回火 57

4.6.1 淬火钢回火的目的 58

4.6.2 常用的回火方法 58

4.6.3 回火脆性 58

4.7 钢的表面热处理 59

4.7.1 钢的表面淬火 59

4.7.2 钢的化学热处理 61

4.8 其他热处理技术 63

4.8.1 时效处理 63

4.8.2 形变热处理 63

4.8.3 真空热处理 64

4.8.4 可控气氛热处理 64

4.8.5 表面气相沉积 64

4.9 热处理方案选择及工艺位置安排 65

4.9.1 常用热处理方案的选择 66

4.9.2 热处理工艺位置安排 67

4.10 零件的热处理结构工艺性 67

案例释疑 69

本章小结 69

思考与练习 70

第5章 合金钢及硬质合金 71

学习重点及难点 71

引导案例 71

5.1 合金钢概述 71

5.2 合金钢的分类和牌号 72

5.2.1 合金钢的分类 72

5.2.2 合金钢的牌号 73

5.3 合金元素在钢中的作用 74

5.3.1 合金元素对钢力学性能的影响 74

5.3.2 合金元素对钢热处理性能的影响 75

5.3.3 合金元素对钢加工工艺性能的影响 75

5.4 合金结构钢 76

5.4.1 工程构件用合金钢 76

5.4.2 机械结构用合金钢 77

5.5 合金工具钢 81

5.5.1 合金刃具钢 81

5.5.2 合金模具钢 84

5.5.3 合金量具钢 87

5.6 特殊性能合金钢 88

5.6.1 不锈钢 88

5.6.2 耐热钢 89

5.6.3 耐磨钢 90

5.6.4 易切削结构钢 91

5.7 硬质合金 92

5.7.1 硬质合金的应用与特性 92

5.7.2 常用硬质合金 92

案例释疑 94

本章小结 94

思考与练习 95

第6章 铸铁 96

学习重点及难点 96

引导案例 96

6.1 铸铁概述 96

6.1.1 铸铁的成分及性能特点 97

6.1.2 铸铁的分类及应用 97

6.2 灰铸铁 98

6.2.1 灰铸铁的成分、组织与性能特点 98

6.2.2 灰铸铁的牌号和应用 99

6.2.3 灰铸铁的孕育处理 100

6.2.4 灰铸铁的热处理 100

6.3 球墨铸铁 101

6.3.1 球墨铸铁的组织与性能 101

6.3.2 球墨铸铁的牌号及用途 102

6.3.3 球墨铸铁的热处理 102

6.4 可锻铸铁 103

6.4.1 可锻铸铁的生产过程及成分 103

6.4.2 可锻铸铁的组织与性能 103

6.4.3 可锻铸铁的牌号及用途 104

6.5 其他铸铁 105

6.5.1 蠕墨铸铁 105

6.5.2 特殊性能铸铁 106

案例释疑 106

本章小结 107

思考与练习 108

第7章 有色金属及其合金 109

学习重点及难点 109

引导案例 109

7.1 有色金属概述 109

7.2 铜及铜合金 109

7.2.1 工业纯铜 109

7.2.2 铜合金 110

7.3 铝及铝合金 112

7.3.1 工业纯铝 112

7.3.2 铝合金 113

7.4 钛及钛合金 115

7.4.1 工业纯钛 115

7.4.2 钛合金 115

7.5 滑动轴承合金 116

7.5.1 轴承及轴承合金的类别 116

7.5.2 铅基轴承合金 117

7.5.3 锡基轴承合金 118

7.5.4 铝基轴承合金 118

7.5.5 铜基轴承合金 119

案例释疑 120

本章小结 120

思考与练习 120

第8章 非金属材料及新型材料 121

学习重点及难点 121

引导案例 121

8.1 非金属材料概述 121

8.2 高分子材料 121

8.2.1 塑料 122

8.2.2 橡胶 125

8.2.3 纤维 127

8.2.4 胶粘剂 128

8.2.5 涂料 129

8.3 陶瓷材料 129

8.3.1 陶瓷的分类 129

8.3.2 陶瓷的性能特点 130

8.3.3 常用陶瓷的种类及应用 130

8.4 复合材料 131

8.4.1 复合材料的概念 131

8.4.2 复合材料的分类 132

8.4.3 复合材料的性能特点 132

8.4.4 常用复合材料 133

8.5 新型材料 134

8.5.1 高温材料 134

8.5.2 形状记忆材料 135

8.5.3 超导材料 136

案例释疑 137

本章小结 137

思考与练习 138

第9章 机械零件材料的选择 139

学习重点及难点 139

引导案例 139

9.1 机械零件的失效 139

9.1.1 失效的概念及特征 139

9.1.2 失效的类型 139

9.1.3 失效的原因 140

9.2 机械零件材料选择的一般原则 141

9.2.1 使用性能的考虑 141

9.2.2 工艺性能的考虑 141

9.2.3 经济性的考虑 142

9.3 典型零件选材实例 142

9.3.1 轴类零件的选材及热处理 142

9.3.2 齿轮类零件的选材与工艺分析 144

9.3.3 箱体类零件的选材 146

案例释疑 146

本章小结 146

思考与练习 146

第10章 零件毛坯成形概论 147

学习重点及难点 147

引导案例 147

10.1 铸造成形基础 147

10.1.1 铸造概述 147

10.1.2 砂型铸造 147

10.1.3 特种铸造简介 153

10.2 焊接成形基础 157

10.2.1 焊接概述 157

10.2.2 手工电弧焊 157

10.2.3 埋弧焊 160

10.2.4 气体保护焊 161

10.2.5 电阻焊 162

10.2.6 钎焊 164

10.3 锻压成形基础 166

10.3.1 锻压概述 166

10.3.2 自由锻 167

10.3.3 模锻 169

10.3.4 板料冲压 172

10.3.5 锻压新技术简介 173

案例释疑 175

本章小结 175

思考与练习 175

附录 177

附录A 简明实验 177

实验1 金属材料的拉伸实验 177

实验2 金属材料硬度的测定 179

实验3 铁碳合金显微组织的观察及分析 181

实验4 碳素钢的热处理 183

附录B 压痕直径与布氏硬度对照表 185

附录C 黑色金属硬度与强度换算表 188

附录D 各类钢铁的牌号表示方法 188

附录E 常用热处理工艺代号及技术条件的表示方法 189

参考文献 190