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绪论 1

一、金属材料的分类及其在现代工业中的地位 1

二、金属学的研究内容和发展概况 1

三、课程的性质、任务、特点和学习方法 3

第一章 金属材料的性能 4

第一节 金属的物理性能和化学性能 4

一、金属的物理性能 4

二、金属的化学性能 6

第二节 金属的力学性能 7

一、金属静拉伸试验 7

二、弹性模量与刚度 9

三、常用强度指标 9

四、常用塑性指标 11

五、硬度 12

六、冲击韧度 14

七、金属疲劳 17

第三节 金属的工艺性能 19

一、铸造性能 19

二、锻造性能 19

三、焊接性能 19

四、切削加工性能 20

五、热处理性能 20

本章小结 20

综合训练 21

第二章 金属的晶体结构 23

第一节 金属 23

一、金属的特性及其原子结构特点 23

二、金属键 24

三、金属原子间的作用力和结合能 25

第二节 纯金属的晶体结构 26

一、晶体结构的基本概念 26

二、典型金属的晶体结构 27

三、晶向指数和晶面指数 31

四、晶体中的密排面和密排方向 33

五、晶体的各向异性 34

六、金属的同素异构转变 35

第三节 金属的实际晶体结构 36

一、点缺陷 36

二、线缺陷 37

三、面缺陷 40

本章小结 42

综合训练 43

第三章 纯金属的结晶 45

第一节 金属的结晶现象 45

一、金属结晶的宏观现象 45

二、金属结晶的微观过程 46

第二节 金属的结晶条件 47

一、金属结晶的结构条件 47

二、金属结晶的热力学条件 48

第三节 晶核的形成与长大 49

一、均匀形核 49

二、非均匀形核 51

三、晶核的长大 53

四、晶粒大小及控制 55

第四节 铸锭的组织与缺陷 56

一、铸锭的结晶与组织 56

二、铸锭的组织缺陷 57

本章小结 59

综合训练 60

第四章 二元合金的相结构与结晶 61

第一节 合金的基本概念 61

一、合金 61

二、组元及合金系 61

三、相和组织 61

第二节 合金的相结构 62

一、固溶体 62

二、金属化合物 65

三、合金的组织类型 68

第三节 二元合金相图的建立 68

一、二元合金相图的表示方法 69

二、二元合金相图的测定方法 69

三、相律 71

第四节 匀晶相图 71

一、相图分析 72

二、平衡结晶及其组织 72

三、杠杆定律 73

四、固溶体的非平衡结晶 75

第五节 二元共晶相图 77

一、相图分析 77

二、典型合金的平衡结晶及其组织 78

三、合金的相组分与组织组分 81

四、非平衡结晶及组织 82

五、重力偏析 83

第六节 二元包晶相图 84

一、相图分析 84

二、典型合金的平衡结晶及其组织 85

三、包晶合金的非平衡结晶 86

第七节 其他类型的相图 87

一、二组元间形成化合物的相图 87

二、具有固态相变的二元合金相图 88

第八节 二元合金相图的分析和使用 90

一、二元合金相图的基本规律 90

二、二元合金相图的分析步骤 92

三、合金性能与相图的关系 93

四、二元合金相图的局限性 94

本章小结 94

综合训练 94

第五章 铁碳合金相图 97

第一节 铁碳合金的基本相 97

一、铁素体 97

二、奥氏体 98

三、渗碳体 99

第二节 铁碳合金相图 99

一、相图中的主要特性点 100

二、相图中的特性线 100

三、相区 103

四、铁碳合金的分类 103

第三节 铁碳合金的平衡结晶及组织 104

一、工业纯铁 104

二、共析钢 105

三、亚共析钢 105

四、过共析钢 107

五、共晶白口铸铁 109

六、亚共晶白口铸铁 110

七、过共晶白口铸铁 111

第四节 铁碳合金的性能与成分、组织的关系 112

一、碳的质量分数对铁碳合金平衡组织的影响 112

二、碳的质量分数对铁碳合金力学性能的影响 113

三、铁碳合金相图的应用 114

四、相图的局限性 115

本章小结 115

综合训练 116

第六章 钢铁生产与非合金钢 119

第一节 钢铁生产 119

一、炼铁 119

二、炼钢 120

三、钢的浇注 122

四、钢的轧制和钢材产品 122

第二节 杂质元素对非合金钢性能的影响 123

一、锰的影响 124

二、硅的影响 124

三、硫的影响 124

四、磷的影响 124

五、氮、氧、氢的影响 125

第三节 常用非合金钢 125

一、非合金钢的分类 125

二、我国钢铁产品的牌号表示方法 126

三、碳素结构钢 127

四、优质碳素结构钢 129

五、碳素工具钢 131

六、铸造碳钢 133

本章小结 134

综合训练 135

第七章 三元合金相图 138

第一节 三元合金相图基础 138

一、三元合金相图成分表示法 138

二、三元系中的直线法则、杠杆定律和重心法则 140

第二节 三元匀晶相图 142

一、相图分析 142

二、等温截面 142

三、变温截面 143

四、投影图 144

第三节 三元共晶相图 145

一、相图分析 145

二、等温截面 147

三、变温截面 149

四、投影图 149

第四节 三元合金相图的应用举例 151

一、Fe-C-Si三元系变温截面 151

二、Fe-C-Cr三元系等温截面 153

本章小结 154

综合训练 154

第八章 金属的塑性变形与再结晶 156

第一节 金属的塑性变形 156

一、单晶体的塑性变形 157

二、多晶体的塑性变形 163

三、合金的塑性变形 165

第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响 168

一、冷塑性变形对金属组织的影响 168

二、塑性变形对金属性能的影响 170

三、残余应力 172

第三节 冷塑性变形金属在加热时的变化 172

一、回复 173

二、再结晶 174

三、晶粒长大 176

第四节 金属的热加工 178

一、冷加工与热加工 178

二、热加工的温度范围 179

三、热加工对金属组织和性能的影响 179

本章小结 181

综合训练 182

附录 184

附录A 实验指导书 184

实验一 金属的硬度测试 184

实验二 金属的冲击试验 187

实验三 盐类结晶过程观察 189

实验四 用热分析法测定二元合金相图 192

实验五 金相显微镜的使用 194

实验六 铁碳合金平衡组织的观察 196

附录B 金属学专业术语中英文对照表 198

附录C 钢铁冶金工作者用化学元素周期表 201

参考文献 202