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绪论 1

第1章 金属的晶体结构与结晶 2

1.1金属的晶体结构 2

1.1.1金属 2

1.1.2金属的晶体结构 4

1.2金属的实际结构和晶体缺陷 12

1.2.1单晶体和多晶体 12

1.2.2实际金属晶体缺陷 13

1.3金属的结晶 16

1.3.1液态金属结构的特点和冷却曲线 16

1.3.2结晶过程 17

1.3.3影响晶粒大小的因素 19

1.3.4金属铸锭的组织和缺陷 19

第2章 金属的塑性变形与再结晶 21

2.1金属的力学性能 21

2.1.1强度 21

2.1.2塑性 23

2.1.3硬度 24

2.1.4冲击韧性 25

2.1.5疲劳强度 26

2.1.6断裂韧性 27

2.2金属的塑性变形 28

2.2.1单晶体金属的塑性变形 28

2.2.2多晶体金属的塑性变形 31

2.2.3塑性变形对金属组织结构和性能的影响 33

2.3回复与再结晶 34

2.3.1变形金属在加热过程中组织和性能的变化 35

2.3.2金属的再结晶温度 36

2.3.3再结晶后的晶粒度 37

2.4金属的热加工 38

2.4.1热加工与冷加工的区别 38

2.4.2热加工对金属组织和性能的影响 39

第3章 合金的相结构与二元合金相图 41

3.1固态合金中的相结构 41

3.1.1固溶体 41

3.1.2金属间化合物 45

3.2二元合金相图的建立 49

3.2.1相图的意义及其名词的涵义 49

3.2.2二元合金相图的建立 50

3.3匀晶相图 52

3.3.1匀晶相图分析 52

3.3.2合金的平衡结晶过程 52

3.3.3二元相图的杠杆定律 52

3.3.4固溶体合金中的枝晶偏析 53

3.4二元共晶相图 54

3.4.1相图分析 54

3.4.2共晶系合金的平衡结晶及组织 55

3.4.3伪共晶和密度偏析 58

3.5二元包晶相图 59

3.5.1相图分析 59

3.5.2包晶反应 59

3.6其它类型的二元系合金相图 60

3.6.1具有其它恒温转变的相图 60

3.6.2形成稳定化合物的相图 61

3.7相图与性能的关系 62

3.7.1根据相图判断材料的力学性能和物理性能 62

3.7.2根据相图判断合金的工艺性能 62

第4章 铁碳合金 64

4.1铁碳合金的组元及其相 64

4.1.1纯铁及其同素异构体 64

4.1.2铁素体、奥氏体与渗碳体 65

4.2 Fe-Fe3 C合金相图分析 65

4.3典型合金的平衡结晶过程及其组织 68

4.3.1工业纯铁 68

4.3.2钢 69

4.3.3白口铸铁 71

4.4 Fe-Fe3 C相图的应用 74

4.4.1 Fe-Fe3 C相图在选材上的应用 75

4.4.2 Fe-Fe3 C相图在制定热加工工艺方面的应用 75

4.5碳钢 76

4.5.1常见杂质元素对碳钢性能的影响 76

4.5.2碳钢的分类 78

4.5.3碳钢的牌号、性能及用途 78

第5章 钢的热处理 84

5.1钢在固态下的组织转变 84

5.1.1碳钢在加热时的组织转变 84

5.1.2碳钢在冷却时的组织转变 87

5.1.3过冷奥氏体转变曲线图 91

5.2钢的退火与正火 94

5.2.1退火 94

5.2.2正火 96

5.2.3退火与正火的选择 97

5.3钢的淬火 97

5.3.1淬火的定义及目的 97

5.3.2钢的淬火工艺 97

5.3.3淬火缺陷简介 100

5.4钢的淬透性 100

5.4.1淬透性的概念及影响因素 100

5.4.2淬透性的测定方法 101

5.4.3淬透性在选材和制定热处理工艺时的作用 102

5.5钢的回火 104

5.5.1回火及目的 104

5.5.2钢在回火时的组织转变 104

5.5.3回火脆性 105

5.6表面热处理 106

5.6.1感应加热表面淬火 106

5.6.2火焰加热表面淬火 107

5.6.3激光热处理 108

5.6.4电子束加热表面淬火 108

5.7钢的化学热处理 108

5.7.1钢的渗碳 109

5.7.2钢的氮化 111

5.7.3钢的碳氮共渗 111

第6章 合金钢 114

6.1概述 114

6.1.1合金元素对钢组织转变的影响 114

6.1.2合金钢的分类及编号 118

6.2合金结构钢 119

6.2.1普通低合金结构钢 120

6.2.2渗碳钢 121

6.2.3调质钢 124

6.2.4弹簧钢 126

6.2.5滚动轴承钢 128

6.3工具钢 129

6.3.1刃具钢 129

6.3.2高速钢 131

6.3.3模具钢 133

6.3.4量具钢 138

6.4特殊性能钢 139

6.4.1不锈钢 139

6.4.2耐热钢 142

6.4.3其它特殊钢 144

6.5粉末冶金和硬质合金 145

6.5.1粉末冶金材料 145

6.5.2硬质合金 146

第7章 铸铁 148

7.1概述 148

7.1.1铸铁的成分及性能特点 148

7.1.2铸铁的石墨化及其影响因素 148

7.1.3铸铁的分类 150

7.2灰铸铁 151

7.2.1普通灰铸铁的化学成分、组织、性能和用途 151

7.2.2灰铸铁的变质处理——变质铸铁 153

7.2.3灰铸铁的热处理 153

7.3可锻铸铁 154

7.3.1可锻铸铁的成分 155

7.3.2可锻铸铁的退火与组织 155

7.4球墨铸铁 156

7.4.1球墨铸铁的成分、组织、性能及用途 157

7.4.2球墨铸铁的热处理 158

7.5特殊性能铸铁 160

7.5.1耐磨铸铁 160

7.5.2耐热铸铁 161

7.5.3耐蚀铸铁 162

第8章 非铁金属材料 163

8.1铝及铝合金 163

8.1.1工业纯铝 163

8.1.2铝合金的分类 163

8.1.3铝合金的强化 165

8.1.4铸造铝合金 166

8.1.5变形铝合金 172

8.2铜及铜合金 175

8.2.1纯铜 175

8.2.2黄铜 176

8.2.3青铜 182

8.3轴承合金 189

8.3.1轴承合金的性能要求 189

8.3.2常用的轴承合金 190

8.4钛及钛合金 193

8.4.1纯钛 193

8.4.2钛合金化 193

8.4.3工业用钛合金 194

8.4.4钛合金的热处理 196

8.5镁及镁合金 198

8.5.1镁及镁合金 198

8.5.2镁的应用 201

8.5.3镁的精炼与镁锭 201

8.5.4镁锭的表面处理 205

第9章 其它常用工程材料 209

9.1高分子材料 209

9.1.1高分子材料的基本特征 209

9.1.2高分子材料的结构 212

9.1.3高分子材料的性能 215

9.1.4高分子材料的成形加工方法 216

9.1.5常用高分子工程材料 216

9.2陶瓷材料 220

9.2.1陶瓷材料概述 220

9.2.2陶瓷材料结构特点 220

9.2.3陶瓷材料的性能特点 222

9.2.4常用工程结构陶瓷材料 224

9.2.5陶瓷在工程应用中应注意的问题 228

9.2.6陶瓷材料与环境协调性 229

9.3复合材料 230

9.3.1复合材料的分类 230

9.3.2复合材料的性能特点 232

9.3.3复合材料的类型 233

9.3.4复合材料的应用 235

9.4纳米材料 237

9.4.1纳米科学技术发展 237

9.4.2纳米结构材料的特点 238

9.4.3纳米材料的应用 239

附录 实验 244

实验一 金相显微镜的基本原理、构造和使用 244

实验二 金相试样的制备 250

实验三 铁碳合金的平衡组织观察 254

实验四 金属材料的硬度实验 261

实验五 碳钢的热处理 268

实验六 碳钢热处理后的显微组织观察 273

参考文献 279