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第1章 概论 1

1.1 材料发展概况 1

目录 1

1.2 材料的力学性能 2

1.2.1 材料的强度与塑性 2

1.2.2 材料的硬度 4

1.2.3 材料的冲击韧性 5

1.2.4 材料的疲劳强度 6

1.2.5 材料的断裂韧性 7

1.3 工程材料的分类与性能特点 8

1.3.1 固体材料中的结合键 8

1.3.2 工程材料的分类和性能特点 10

1.4.1 零件的失效 11

1.4 机械零件的失效与选材原则 11

1.4.2 零件的选材原则 12

思考与练习 13

第2章 金属的结构与结晶 15

2.1 纯金属的晶体结构 15

2.1.1 晶体的概念 15

2.1.2 晶体中的晶面和晶向 16

2.1.3 3种典型金属的晶体结构 18

2.1.4 金属晶体的各向异性 21

2.2 金属的实际结构与晶体缺陷 22

2.2.1 多晶体结构 22

2.2.2 晶体缺陷 22

2.3.1 纯金属的结晶过程 25

2.3 金属的结晶与铸锭 25

2.3.2 影响形核与长大的因素 28

2.3.3 晶粒大小及其控制 29

2.3.4 铸锭的组织与缺陷 30

2.4 金属中的扩散 32

2.4.1 扩散的概念 32

2.4.2 扩散机制 32

2.4.3 扩散定律 33

2.4.4 影响扩散的主要因素 33

思考与练习 34

第3章 金属塑性变形与再结晶 36

3.1 金属的塑性变形 36

3.1.1 单晶体金属的塑性变形 36

3.1.2 多晶体金属的塑性变形 39

3.2 塑性变形对组织和性能的影响 41

3.2.1 加工硬化 42

3.2.2 显微组织的变化 43

3.2.3 织构现象的产生 44

3.2.4 残余内应力 44

3.3 回复与再结晶 45

3.3.1 变形金属在加热时的组织和性能的变化 45

3.3.2 金属的再结晶温度 47

3.3.3 再结晶退火后的晶粒度 48

3.4 金属的热加工 49

3.4.1 热加工与冷加工的区别 49

3.4.2 热加工对金属组织和性能的影响 50

思考与练习 51

第4章 合金的结构与结晶 55

4.1 合金的晶体结构 55

4.1.1 固溶体 55

4.1.2 金属化合物 57

4.2 二元合金相图的建立与表示方法 58

4.2.1 二元合金相图的表示方法 58

4.2.2 二元合金相图的建立方法 59

4.3 匀晶相图和固溶体合金的结晶 60

4.3.1 相图分析 60

4.3.2 固溶体合金的平衡结晶过程 61

4.3.3 杠杆定律 61

4.4.1 相图分析 62

4.4 共晶相图及其合金的结晶 62

4.3.4 非平衡结晶与枝晶偏析 62

4.4.2 典型合金的平衡结晶 63

4.5 包晶相图与其他相图 66

4.5.1 相图分析 66

4.5.2 典型合金的结晶过程 66

4.5.3 其他相图 67

4.6 相图与合金性能的关系 68

4.6.1 合金的使用性能与相图的关系 68

4.6.2 合金的工艺性能与相图的关系 69

思考与练习 70

第5章 铁碳合金相图 73

5.1 Fe-Fe3C相图 73

5.1.1 铁碳合金中的基本相 73

5.1.2 相图的分析 74

5.1.3 典型合金的结晶过程分析 75

5.2 含碳量对Fe-C合金组织及性能的影响 80

5.2.1 含碳量对平衡组织的影响 80

5.2.2 含碳量对力学性能的影响 81

5.3 Fe-Fe3C相图的应用及局限性 82

.5.3.1 铁碳相图的应用 82

5.3.2 铁碳相图的局限性 83

5.4 碳钢 84

5.4.1 碳钢中的常存杂质 84

5.4.2 碳钢的分类 85

5.4.3 碳钢的编号与用途 85

思考与练习 89

6.1 钢在加热时的组织转变 93

第6章 钢的热处理 93

6.1.1 钢的临界温度 94

6.1.2 奥氏体的形成 94

6.2 钢在冷却时的组织转变 97

6.2.1 过冷奥氏体的等温转变 97

6.2.2 过冷奥氏体的连续冷却转变 104

6.3 钢的退火和正火 105

6.3.1 退火和正火的目的 105

6.3.2 钢的退火操作及应用 106

6.3.3 钢的正火操作及应用 107

6.4 钢的淬火 108

6.4.1 淬火温度的选择 108

6.4.3 淬火冷却介质 109

6.4.4 钢的淬透性与淬硬性 109

6.4.2 加热与保温时间的确定 109

6.4.5 常用淬火方法 114

6.5 钢的回火 115

6.5.1 回火的目的 115

6.5.2 淬火钢在回火时的组织和性能变化 115

6.5.3 回火的分类和应用 116

6.5.4 钢的回火脆性 116

6.5.5 淬火、回火时常见的工艺缺陷及防止措施 117

6.6 钢的表面淬火和化学热处理 118

6.6.1 钢的表面淬火 118

6.6.2 钢的化学热处理 120

6.7 其他热处理技术及工艺简介 125

6.7.1 可控气氛热处理 125

6.7.2 真空热处理 126

6.7.3 形变热处理 127

6.7.4 激光表面改性技术 128

6.7.5 气相沉积技术 128

思考与练习 129

第7章 工业用钢 137

7.1 概述 137

7.1.1 钢的分类和牌号 137

7.1.2 合金元素在钢中的作用 139

7.1.3 合金元素对钢的强度和韧性的影响 141

7.2 工程构件用钢 142

7.2.1 普通碳素结构钢 142

7.2.2 低合金高强度结构钢 142

7.3.1 渗碳钢 144

7.3 机械零件用钢 144

7.3.2 调质钢 148

7.3.3 弹簧钢 153

7.3.4 滚动轴承钢 156

7.3.5 易切削钢 157

7.4 工具钢 158

7.4.1 刃具钢 158

7.4.2 模具钢 164

7.4.3 量具钢 169

7.5 特殊性能钢 170

7.5.1 不锈钢 170

7.5.2 耐热钢 175

7.5.3 耐磨钢 178

思考与练习 179

第8章 铸铁 185

8.1 概述 185

8.1.1 复线铁碳相图 185

8.1.2 墨的形成过程 186

8.1.3 影响石墨化的主要因素 186

8.1.4 铸铁的组织及分类 187

8.1.5 灰口铸铁的性能特点 188

8.2 灰铸铁 189

8.2.1 灰铸铁的牌号 189

8.2.2 影响灰铸铁组织和性能的因素 191

8.2.3 孕育处理 192

8.2.4 灰铸铁的热处理 192

8.3.2 球墨铸铁的牌号、组织和性能 193

8.3 球墨铸铁 193

8.3.1 球墨铸铁的成分和球化处理 193

8.3.3 球墨铸铁的热处理 195

8.4 可锻铸铁 196

8.4.1 可锻铸铁的牌号和用途 197

8.4.2 可锻铸铁的生产和热处理 198

8.5 其他铸铁材料 199

8.5.1 耐磨铸铁 199

8.5.2 耐热铸铁 199

8.5.3 耐蚀铸铁 199

8.5.4 蠕墨铸铁 200

思考与练习 200

9.1.1 纯铝 204

9.1 铝及其合金 204

第9章 有色金属及其合金 204

9.1.2 铝合金的分类 205

9.1.3 铝合金的强化 205

9.1.4 变形铝合金 206

9.1.5 铸造铝合金 208

9.2 铜及铜合金 211

9.2.1 纯铜 211

9.2.2 铜合金的分类和牌号 211

9.2.3 黄铜 212

9.2.4 青铜 214

9.2.5 白铜 217

9.3 轴承合金 217

9.3.1 滑动轴承对材料性能的要求 217

9.3.2 锡基轴承合金 218

9.3.3 铅基轴承合金 219

9.3.4 铝基轴承合金 220

9.3.5 铜基轴承合金 220

9.4 其他有色金属 221

9.4.1 钛及其合金 221

9.4.2 镁及其合金 221

9.4.3 锌及其合金 222

思考与练习 222

第10章 其他工程材料 225

10.1 高分子材料 225

10.1.1 工程塑料 225

10.1.2 橡胶 230

10.2 工业陶瓷 232

10.2.1 陶瓷材料的分类 233

10.2.2 陶瓷材料的组织结构 233

10.2.3 陶瓷材料的性能特点 233

10.2.3 常用工业陶瓷 234

10.3 复合材料 238

10.3.1 复合材料的概念 238

10.3.2 复合材料的分类 238

10.3.3 复合材料的性能特点 239

10.3.4 复合理论简介 240

10.3.5 常用复合材料 241

思考与练习 244

附录一 国内外常用钢号对照表 246

附录二 洛氏硬度HRC与其他硬度和强度换算表 249