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绪论 1

0.1 材料的发展 1

0.2 机械工程材料的分类 2

0.3 本课程的教学目的和基本要求 3

第1章 金属材料的性能 4

1.1 金属材料的力学性能 4

1.1.1 强度 4

1.1.2 塑性 7

1.1.3 硬度 8

1.1.4 韧性 11

1.1.5 疲劳强度 12

1.2 金属材料的物理和化学性能 13

1.2.1 金属材料的物理性能 13

1.2.2 金属材料的化学性能 15

1.3 金属材料的工艺性能 15

1.3.1 铸造性能 16

1.3.2 锻造性能 16

1.3.3 焊接性能 17

1.3.4 切削加工性能 17

1.3.5 热处理工艺性能 17

本章小结 17

思考与练习 18

第2章 金属的晶体结构与结晶 20

2.1 金属的晶体结构 20

2.1.1 晶体结构的基本概念 20

2.1.2 常见金属的晶体结构 22

2.1.3 金属晶体的各向异性 26

2.1.4 实际金属中的晶体缺陷 26

2.2 金属的结晶 29

2.2.1 金属的结晶条件 29

2.2.2 金属的结晶过程 30

2.2.3 晶粒的大小及控制 31

2.2.4 同素异构转变 33

2.2.5 铸锭的结构 34

2.3 合金的晶体结构 35

2.3.1 合金的基本概念 36

2.3.2 合金的相结构 36

2.4 二元合金相图 39

2.4.1 二元合金相图的基本类型 40

2.4.2 铁碳合金相图 47

本章小结 59

思考与练习 60

第3章 金属的塑性变形与再结晶 62

3.1 金属的塑性变形 62

3.1.1 单晶体的塑性变形 62

3.1.2 多晶体的塑性变形 64

3.2 塑性变形对金属组织和性能的影响 65

3.2.1 形成纤维组织，性能趋向各向异性 65

3.2.2 产生加工硬化 65

3.2.3 形成形变织构 66

3.2.4 产生残余内应力 66

3.3 金属的再结晶 67

3.3.1 回复 67

3.3.2 再结晶 68

3.3.3 晶粒长大 69

3.4 金属的热变形加工 69

本章小结 70

思考与练习 71

第4章 钢的热处理 73

4.1 钢在加热和冷却时的组织转变 74

4.1.1 钢在加热时的组织转变 74

4.1.2 钢在冷却时的组织转变 78

4.2 钢的整体热处理 86

4.2.1 钢的退火 86

4.2.2 钢的正火 88

4.2.3 钢的淬火 89

4.2.4 钢的回火 94

4.3 钢的表面热处理 96

4.3.1 感应加热表面淬火 96

4.3.2 火焰加热表面淬火 97

4.3.3 激光加热表面淬火 98

4.4 钢的化学热处理 98

4.4.1 渗碳 99

4.4.2 渗氮 100

4.4.3 碳氮共渗和氮碳共渗 101

4.5 其他热处理技术 101

4.5.1 形变热处理 101

4.5.2 真空热处理 102

4.5.3 可控气氛热处理 102

4.6 热处理零件的结构工艺性 102

4.7 热处理技术条件的标注及工序位置的安排 104

4.7.1 热处理技术条件的标注 104

4.7.2 热处理工序位置的安排 105

本章小结 107

思考与练习 110

第5章 工业用钢 112

5.1 钢的分类与牌号 112

5.1.1 钢的分类 112

5.1.2 钢铁材料编号的表示方法 113

5.1.3 钢铁牌号统一数字代号体系 114

5.2 钢中的常存杂质与合金元素 115

5.2.1 常存杂质元素对钢质量的影响 115

5.2.2 合金元素在钢中的作用 116

5.3 非合金钢 119

5.3.1 碳素结构钢 119

5.3.2 优质碳素结构钢 121

5.3.3 碳素工具钢 122

5.3.4 铸钢 122

5.4 合金钢 124

5.4.1 合金结构钢 124

5.4.2 合金工具钢 133

5.4.3 特殊性能钢 140

本章小结 148

思考与练习 150

第6章 铸铁 152

6.1 概述 152

6.1.1 铸铁的石墨化过程 152

6.1.2 铸铁的分类 154

6.1.3 铸铁的组织和性能特点 155

6.2 常用铸铁 156

6.2.1 灰铸铁 156

6.2.2 可锻铸铁 158

6.2.3 球墨铸铁 160

6.2.4 蠕墨铸铁 164

6.2.5 合金铸铁 165

本章小结 166

思考与练习 167

第7章 有色金属及粉末冶金材料 169

7.1 铝及铝合金 169

7.1.1 工业纯铝 169

7.1.2 铝合金 170

7.2 铜及铜合金 177

7.2.1 工业纯铜 177

7.2.2 铜合金 178

7.3 钛及钛合金 183

7.3.1 纯钛 183

7.3.2 钛合金 184

7.4 镁及镁合金 185

7.4.1 纯镁 185

7.4.2 镁合金 185

7.5 轴承合金 186

7.5.1 轴承合金的性能要求 186

7.5.2 轴承合金的组织特点 186

7.5.3 常用轴承合金 187

7.6 粉末冶金材料 188

7.6.1 硬质合金的分类、成分、牌号 188

7.6.2 硬质合金的性能 189

7.6.3 硬质合金的应用 189

7.6.4 切削加工用硬质合金的分类和分组代号 190

本章小结 191

思考与练习 192

第8章 高分子材料、陶瓷材料与复合材料 194

8.1 高分子材料 194

8.1.1 高分子材料的结构 194

8.1.2 常用高分子材料 196

8.2 陶瓷材料 201

8.2.1 陶瓷材料的结构 202

8.2.2 陶瓷材料的分类 202

8.2.3 陶瓷材料的性能特点 203

8.2.4 常用工业陶瓷 203

8.3 复合材料 204

8.3.1 复合材料的分类 204

8.3.2 复合材料的性能特点 204

8.3.3 常用复合材料 205

8.4 新型材料简介 208

8.4.1 纳米材料 208

8.4.2 形状记忆材料 209

8.4.3 储氢材料 210

8.4.4 超导材料 211

8.4.5 非晶合金 211

本章小结 212

思考与练习 213

第9章 机械零件的选材 215

9.1 零件的失效 215

9.1.1 失效的形式 216

9.1.2 失效的原因 216

9.2 选材的原则、方法和步骤 217

9.2.1 选材的原则 217

9.2.2 选材的方法 220

9.2.3 选材的步骤 221

9.3 典型零件的选材 221

9.3.1 轴类零件的选材 221

9.3.2 齿轮类零件的选材 225

9.3.3 刃具的选材 229

9.3.4 箱座类零件的选材 231

本章小结 231

思考与练习 232

实验部分 233

实验一 拉伸实验 233

实验二 硬度实验 235

实验三 冲击实验 239

实验四 铁碳合金平衡组织观察 241

实验五 碳素钢热处理实验 244

附录 248

参考文献 252