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绪论 1

第1章 工程材料的分类与性能 4

1.1 工程材料的分类 4

1.1.1 金属材料 4

1.1.2 高分子材料 5

1.1.3 陶瓷材料 5

1.1.4 复合材料 5

1.2 工程材料的性能 5

1.2.1 物理性能 6

1.2.2 化学性能 8

1.2.3 力学性能 9

1.2.4 工艺性能 16

小结 17

习题 17

第2章 金属的晶体结构与结晶 19

2.1 金属的晶体结构 19

2.1.1 晶体的结构 19

2.1.2 常见金属的晶格类型 20

2.2 合金的晶体结构 21

2.2.1 基本概念 21

2.2.2 合金的相结构 22

2.3 实际金属的晶体结构 23

2.4 纯金属的结晶与同素异晶转变 24

2.4.1 冷却曲线与过冷度 25

2.4.2 金属的结晶过程 25

2.4.3 金属结晶后的晶粒大小 25

2.4.4 金属的同素异构现象 26

小结 26

习题 27

第3章 铁碳合金 28

3.1 铁碳合金基本组织 28

3.1.1 纯铁的同素异构转变 28

3.1.2 铁碳合金的基本组织 28

3.2 铁碳合金状态图 30

3.2.1 铁碳合金相图及分析 30

3.2.2 铁碳合金的分类 32

3.3 典型铁碳合金结晶过程分析 32

3.3.1 共析钢的结晶过程 33

3.3.2 亚共析钢的结晶过程 34

3.3.3 过共析钢的结晶过程 35

3.3.4 共晶白口铸铁的结晶过程 36

3.3.5 亚共晶白口铸铁的结晶过程 36

3.3.6 过共晶白口铸铁的结晶过程 38

3.4 铁碳合金中碳的质量分数对性能的影响 38

3.4.1 碳的质量分数对铁碳合金力学性能的影响 39

3.4.2 碳的质量分数对工艺性能的影响 40

3.5 铁碳合金相图的应用 41

3.5.1 在选材方面的应用 41

3.5.2 在铸造方面的应用 41

3.5.3 在锻造、轧制方面的应用 41

3.5.4 在热处理方面的应用 42

小结 42

习题 42

第4章 钢的热处理 44

4.1 概述 44

4.2 钢在加热时的转变 45

4.2.1 钢临界转变温度 45

4.2.2 钢在加热时的组织转变 46

4.3 钢在冷却时的组织转变 48

4.3.1 过冷奥氏体的等温转变图 49

4.3.2 过冷奥氏体在连续冷却条件下的转变 52

4.4 退火与正火 54

4.4.1 钢的退火 54

4.4.2 钢的正火 55

4.5 淬火 56

4.5.1 淬火温度的选择 56

4.5.2 保温时间 56

4.5.3 淬火冷却介质 57

4.5.4 常用淬火方法 57

4.5.5 钢的淬透性 58

4.5.6 淬火缺陷及其防止措施 60

4.6 回火 61

4.6.1 钢在回火时组织和性能的变化 62

4.6.2 回火方法及其应用 62

4.7 其他热处理工艺 63

4.7.1 钢的表面淬火 63

4.7.2 钢的化学热处理 66

小结 68

习题 68

第5章 非合金钢（碳钢） 70

5.1 钢中的杂质元素及其影响 70

5.1.1 锰的影响 70

5.1.2 硅的影响 70

5.1.3 硫的影响 70

5.1.4 磷的影响 71

5.1.5 非金属杂质的影响 71

5.2 非合金钢（碳钢）的分类 71

5.2.1 按非合金钢的碳的质量分数分类 71

5.2.2 按非合金钢主要质量等级和主要性能或使用特性分类 71

5.2.3 按非合金钢的用途分类 72

5.3 非合金钢（碳钢）的牌号及用途 72

5.3.1 普通碳素结构钢 72

5.3.2 优质碳素结构钢 73

5.3.3 碳素工具钢 74

5.3.4 铸造碳钢 75

小结 76

习题 76

第6章 铸铁 78

6.1 铸铁及其石墨化过程 78

6.1.1 铸铁冷却和加热时的石墨化过程 78

6.1.2 影响铸铁石墨化的因素 79

6.2 铸铁的分类 79

6.2.1 按碳存在的形式分类 79

6.2.2 按石墨的形态分类 80

6.2.3 按化学成分分类 80

6.3 普通灰铸铁 80

6.3.1 灰铸铁的化学成分、显微组织和性能 80

6.3.2 灰铸铁的孕育处理（变质处理） 81

6.3.3 灰铸铁的牌号及用途 81

6.3.4 灰铸铁的热处理 82

6.4 球墨铸铁 83

6.4.1 球墨铸铁的化学成分 83

6.4.2 球墨铸铁的组织和性能 83

6.4.3 球墨铸铁的牌号和用途 84

6.4.4 球墨铸铁的热处理 84

6.5 可锻铸铁及蠕墨铸铁 85

6.5.1 可锻铸铁 85

6.5.2 蠕墨铸铁 87

6.6 合金铸铁 88

6.6.1 耐热铸铁 88

6.6.2 耐磨铸铁 88

6.6.3 耐蚀铸铁 88

小结 89

习题 89

第7章 低合金钢与合金钢 90

7.1 概述 90

7.2 合金钢的分类与牌号 90

7.2.1 合金钢的分类 90

7.2.2 合金钢牌号表示方法 91

7.3 合金元素在钢中的作用 91

7.3.1 合金元素在钢中的存在形式及作用 91

7.3.2 合金元素对钢的热处理和力学性能的影响 92

7.4 低合金钢 93

7.4.1 低合金高强度结构钢 93

7.4.2 易切削结构钢 94

7.4.3 低合金耐候钢 94

7.5 机械合金结构钢 94

7.5.1 合金渗碳钢 94

7.5.2 合金调质钢 95

7.5.3 合金弹簧钢 95

7.5.4 超高强度钢 96

7.5.5 滚动轴承钢 96

小结 97

习题 97

第8章 工具钢、硬质合金及特殊性能钢 98

8.1 工具钢的分类及编号 98

8.1.1 工具钢的分类 98

8.1.2 工具钢的编号 98

8.2 刃具钢 98

8.2.1 刃具钢的性能要求 99

8.2.2 碳素刃具钢 99

8.2.3 低合金刃具钢 100

8.2.4 高速钢 100

8.3 模具钢 101

8.3.1 冷作模具钢 101

8.3.2 热作模具钢 103

8.4 量具钢 104

8.4.1 量具钢的性能要求 104

8.4.2 常用量具用钢 104

8.4.3 量具钢的热处理特点 104

8.5 硬质合金 105

8.5.1 硬质合金生产简介 105

8.5.2 硬质合金的性能特点 105

8.5.3 常用硬质合金 106

8.5.4 钢结硬质合金 106

8.6 特殊性能钢 107

8.6.1 不锈钢 107

8.6.2 耐热钢 108

小结 108

习题 109

第9章 有色金属材料 110

9.1 概述 110

9.2 铝及其合金 110

9.2.1 纯铝 111

9.2.2 铝合金 111

9.2.3 铝合金的热处理 114

9.3 铜及其合金 114

9.3.1 纯铜 114

9.3.2 铜合金 115

9.4 钛及其合金 116

9.4.1 纯钛 116

9.4.2 钛合金 116

9.4.3 钛合金的热处理 117

9.5 滑动轴承合金 117

9.5.1 对轴承合金性能的要求 117

9.5.2 滑动轴承的性能和组织 118

9.5.3 常用滑动轴承合金 118

小结 119

习题 119

第10章 非金属材料及复合材料 121

10.1 概述 121

10.2 塑料和橡胶 121

10.2.1 塑料 121

10.2.2 橡胶 125

10.2.3 胶黏剂 126

10.3 陶瓷材料 128

10.3.1 陶瓷材料的类型和特点 129

10.3.2 常用陶瓷材料 129

10.3.3 常用陶瓷材料的性能、特点及用途 129

10.4 复合材料 131

10.4.1 复合材料的概念 131

10.4.2 复合材料的特点 131

10.4.3 常用复合材料的种类 133

10.4.4 纤维增强复合材料 133

小结 134

习题 134

第11章 几种新材料的发展简介 136

11.1 概述 136

11.2 新型高温材料 136

11.2.1 铁基高温合金 136

11.2.2 镍基高温合金 137

11.2.3 高温陶瓷材料 137

11.3 超导材料 138

11.3.1 超导材料分类 138

11.3.2 超导材料的应用 138

11.4 纳米材料 139

11.4.1 纳米材料的定义及分类 139

11.4.2 纳米材料的结构与性能 139

11.4.3 纳米材料的应用 140

11.5 其他新材料 140

小结 142

习题 142

第12章 机械零件的选材与工艺分析 143

12.1 选材的一般原则 143

12.1.1 材料的使用性能——选材的最主要依据 143

12.1.2 材料的工艺性能 143

12.1.3 材料的经济性能 144

12.2 零件的失效 144

12.2.1 机械零件失效的方式 144

12.2.2 机械零件失效的原因 144

12.2.3 零件失效分析的方法步骤 145

12.3 典型零件的选材及应用实例 145

12.3.1 机床零件的选材分析 145

12.3.2 拖拉机及汽车零件的选材分析 146

12.3.3 典型零件的选材实例 146

小结 148

习题 148

参考文献 149