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第1章 工程材料的性能及表征 1

1.1材料及构件的常见失效形式 1

1.2材料的力学性能 2

1.2.1拉伸试验 2

1.2.2硬度试验 4

1.2.3冲击试验 5

1.2.4疲劳试验 6

1.2.5蠕变与松弛 7

1.3材料的腐蚀与氧化 7

1.3.1材料的腐蚀及耐腐蚀性 7

1.3.2材料的氧化及抗氧化性 8

1.4材料的物理性能 8

1.4.1密度 8

1.4.2熔点 8

1.4.3热膨胀性 8

1.4.4导热性 9

1.4.5导电性 9

1.4.6磁性 9

1.5材料的工艺性能 9

1.5.1金属材料的工艺性能 10

1.5.2高分子材料的工艺性能 10

1.5.3陶瓷材料的工艺性能 11

思考题 11

第2章 材料的原子组合 13

2.1晶体的基本特征 13

2.1.1晶体结构 13

2.1.2晶体中的缺陷 14

2.2常见金属材料的结构 16

2.2.1纯金属的晶体结构 16

2.2.2合金的晶体结构 18

2.3常见陶瓷材料的结构 20

2.3.1硅酸盐的晶体结构 21

2.3.2氧化物的晶体结构 21

2.3.3玻璃相 22

2.4常见高分子材料的结构 22

2.4.1高分子化合物的组成 22

2.4.2大分子链的结构 23

2.4.3高分子化合物的聚集态结构 24

2.5材料结构的表征 24

2.5.1金属材料结构的表征 24

2.5.2陶瓷材料结构的表征 26

2.5.3高分子材料结构的表征 26

思考题 28

第3章 材料的平衡凝固与相变 29

3.1材料的凝固（结晶） 29

3.1.1结晶的热力学条件 29

3.1.2原子迁移 30

3.1.3结晶的基本过程 32

3.1.4同素异构转变 34

3.2合金的凝固及二元平衡相图 34

3.2.1二元相图的建立 34

3.2.2二元匀晶相图 35

3.2.3二元共晶相图 37

3.2.4二元包晶相图 41

3.2.5二元复合相图 42

3.2.6二元相图的分析步骤 42

3.3铁碳合金平衡相图及应用 43

3.3.1铁碳合金的组元和相 44

3.3.2 Fe-Fe3 C合金平衡相图的分析 44

3.3.3典型铁碳合金的平衡结晶过程 46

3.4金属及合金结晶后的组织 50

3.4.1均匀形核时的晶粒长大 51

3.4.2实际铸锭的宏观组织及其缺陷 51

思考题 53

第4章 材料相变的动力学特征及非平衡相变 54

4.1材料相变的动力学特征 54

4.1.1相变宏观过程 54

4.1.2相变微观过程 55

4.2单相固溶体合金结晶时的成分偏析 55

4.3钢的非平衡相变 56

4.3.1珠光体相变 57

4.3.2伪共析相变 57

4.3.3贝氏体相变 58

4.3.4马氏体相变 59

4.3.5冷却转变动力学描述 60

4.4过饱和固溶与析出 64

4.5合金非晶转变 65

4.5.1非晶合金的制备 66

4.5.2非晶合金的性能 67

4.6金属焊缝的组织与力学性能特点 67

思考题 69

第5章 材料固态变形过程微观组织转变 70

5.1纯金属的塑性变形 70

5.1.1单晶体的塑性变形 70

5.1.2多晶体的塑性变形 72

5.1.3形变强化和细晶强化 73

5.2合金的塑性变形 74

5.2.1单相固溶体合金的塑性变形和固溶强化 74

5.2.2多相混合物合金的塑性变形和第二相强化 74

5.3冷加工对金属及合金组织的影响 74

5.4回复与再结晶 75

5.4.1冷变形金属在加热过程中的组织与性能变化 75

5.4.2回复和再结晶温度 76

5.4.3再结晶后晶粒度 77

5.4.4金属热加工与动态回复和再结晶 78

思考题 80

第6章 材料表面技术 82

6.1喷丸处理 82

6.2表面淬火 82

6.2.1表面淬火用材及预备热处理 82

6.2.2表面淬火方式 83

6.2.3表面淬火后的回火及组织 84

6.3热喷涂 84

6.3.1热喷涂方法 85

6.3.2热喷涂工艺 86

6.3.3热喷涂涂层的结构 86

6.3.4热喷涂的特点及应用 86

6.4表面氧化 87

6.4.1钢铁的化学氧化 87

6.4.2有色金属的阳极氧化 87

6.5表面渗镀 88

6.5.1钢的渗碳 88

6.5.2钢的渗氮 90

6.5.3钢的热浸镀 91

6.5.4等离子体渗 92

6.6离子注入 92

思考题 93

第7章 工程用钢 94

7.1钢的分类 94

7.2钢中合金元素的作用 96

7.2.1淬透性 96

7.2.2固溶强化 96

7.2.3弥散强化 97

7.2.4耐腐蚀性 97

7.2.5奥氏体或铁素体稳定化 97

7.3典型工程用钢 98

7.3.1以力学性能为主的钢 98

7.3.2以化学性能为主的钢 110

7.3.3以物理性能为主的钢 114

7.3.4以工艺性能为主的钢 116

思考题 120

第8章 铸铁 121

8.1铸铁的石墨化 121

8.1.1 Fe-Fe3 C和Fe-G双重相图 121

8.1.2铸铁的石墨化过程 122

8.1.3铸铁石墨化的影响因素 122

8.2铸铁的特点及分类 123

8.2.1铸铁的特点 123

8.2.2铸铁的分类 124

8.3常用铸铁 124

8.3.1灰铸铁 124

8.3.2可锻铸铁 126

8.3.3球墨铸铁 127

8.3.4蠕墨铸铁 128

8.4特殊性能铸铁 129

8.4.1耐磨铸铁 129

8.4.2耐热铸铁 131

8.4.3耐腐蚀铸铁 132

思考题 134

第9章 有色金属及合金 136

9.1铝及铝合金 137

9.1.1铝及铝合金的特点 137

9.1.2铝合金的分类及热处理 137

9.1.3常用铝合金 139

9.2铜及铜合金 141

9.2.1铜及铜合金的特点 141

9.2.2黄铜 141

9.2.3白铜 143

9.2.4青铜 143

9.3钛及钛合金 144

9.3.1钛及钛合金的特点 144

9.3.2钛合金的分类 144

9.4镁及镁合金 146

9.4.1镁及镁合金的特点 146

9.4.2镁合金的分类 146

9.5镍及镍合金 147

9.6难熔金属及合金 148

思考题 149

第10章 陶瓷材料 150

10.1陶瓷材料概况 150

10.2陶瓷材料的结构 151

10.3陶瓷材料的成型 152

10.3.1坯料制备 152

10.3.2成型 152

10.3.3烧结 152

10.4常用工业陶瓷 153

10.4.1普通陶瓷 153

10.4.2特种陶瓷 153

思考题 156

第11章 高分子材料 157

11.1高分子材料概况 157

11.1.1高分子材料的分类 158

11.1.2高分子材料的命名 159

11.2高分子材料的性能 160

11.3高分子材料的成型 161

11.3.1高分子材料的聚合 161

11.3.2高分子材料的成型 162

11.4常用高分子工程材料 163

11.4.1工程塑料 163

11.4.2合成橡胶 166

11.4.3合成纤维 168

思考题 169

第12章 复合材料 170

12.1复合材料概述 170

12.2复合材料的分类 172

12.2.1按基体材料分类 172

12.2.2按增强纤维种类分类 172

12.2.3按增强体形态分类 173

12.2.4按用途分类 173

12.3复合材料的成型工艺 174

12.4典型工程复合材料 175

12.4.1纤维增强聚合物基复合材料 175

12.4.2纤维增强金属基复合材料 176

12.4.3纤维增强陶瓷基复合材料 177

思考题 178

附录 179

附录1 化学元素中英文名称、常见结构及基本物理化学参数 179

附录2 部分国内外钢号对照 184

参考文献 185