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绪论 1

第1章 材料的性能 3

1.1 材料的力学性能 3

1.1.1 材料的强度及塑性 3

1.1.2 材料的硬度 6

1.1.3 材料的冲击韧度 8

1.1.4 材料的疲劳强度 10

1.2 材料的物理和化学性能 11

1.2.1 材料的物理性能 11

1.2.2 材料的化学性能 12

1.3 材料的工艺性能 12

习题 14

第2章 常见金属的晶体结构与结晶 15

2.1 金属的结合键与晶体结构 15

2.1.1 材料的结合键 15

2.1.2 晶体与非晶体 16

2.1.3 金属的晶体结构 16

2.1.4 晶体中的缺陷 19

2.2 纯金属的结晶 22

2.2.1 结晶条件 22

2.2.2 纯金属的结晶过程 24

2.2.3 晶粒大小的影响与控制 25

2.3 合金的结晶与相图 26

2.3.1 合金的相结构 26

2.3.2 二元合金相图 28

2.4 合金性能与相图的关系 34

2.4.1 合金的使用性能与相图的关系 34

2.4.2 合金的工艺性能与相图的关系 35

习题 36

第3章 金属的塑性变形与再结晶 37

3.1 金属的塑性变形 37

3.1.1 金属的弹性变形与塑性变形 37

3.1.2 单晶体的塑性变形 38

3.1.3 实际金属的塑性变形 40

3.2 冷塑性变形对金属组织和性能的影响 41

3.2.1 冷塑性变形对金属组织的影响 41

3.2.2 冷塑性变形对性能的影响 43

3.3 加热对冷塑性变形后金属组织和性能的影响 44

3.3.1 回复 44

3.3.2 再结晶 45

3.3.3 晶粒长大 46

3.4 金属的热加工 47

3.4.1 金属的热加工与冷加工 47

3.4.2 热加工后的金属组织和性能 48

习题 49

第4章 铁碳合金相图及碳钢 50

4.1 铁碳合金的基本组织 50

4.1.1 纯铁 50

4.1.2 铁碳合金的基本组织 51

4.2 铁碳合金相图 52

4.2.1 铁碳合金相图中的特性点与特性线 52

4.2.2 典型铁碳合金的结晶过程 54

4.3 碳的质量分数对铁碳合金组织和力学性能的影响 59

4.3.1 碳的质量分数对平衡组织的影响 59

4.3.2 碳的质量分数对力学性能的影响 60

4.4 铁碳合金相图的应用 61

4.5 碳钢 62

4.5.1 钢中的常存元素 62

4.5.2 碳钢的分类 63

4.5.3 碳钢的牌号、性能及用途 64

习题 69

第5章 钢的热处理 70

5.1 钢在加热时的组织转变 70

5.1.1 奥氏体的形成 70

5.1.2 奥氏体晶粒的大小及其控制 72

5.2 钢在冷却时的组织转变 74

5.2.1 过冷奥氏体的等温转变曲线 75

5.2.2 过冷奥氏体的等温转变产物 76

5.2.3 影响C曲线的因素 79

5.2.4 过冷奥氏体的连续冷却转变 80

5.3 钢的退火与正火 81

5.3.1 钢的退火 81

5.3.2 钢的正火 82

5.4 钢的淬火 83

5.4.1 淬火温度与保温时间 83

5.4.2 淬火冷却介质 84

5.4.3 淬火方法 85

5.4.4 钢的淬硬性和淬透性 86

5.4.5 淬火缺陷及防止措施 88

5.5 钢的回火 89

5.5.1 回火的目的 89

5.5.2 淬火钢在回火时的转变 89

5.5.3 回火的分类及应用 91

5.6 钢的表面热处理 91

5.6.1 钢的表面淬火 91

5.6.2 钢的化学热处理 93

5.7 其他热处理工艺 97

5.7.1 可控气氛热处理 97

5.7.2 真空热处理 97

5.7.3 形变热处理 99

5.7.4 激光热处理 99

习题 101

第6章 合金钢 102

6.1 合金元素在钢中的作用 102

6.1.1 合金元素对钢中基本相的影响 102

6.1.2 合金元素对铁碳合金相图的影响 103

6.1.3 合金元素对钢热处理的影响 104

6.2 合金钢的分类和牌号 107

6.2.1 合金钢的分类 107

6.2.2 合金钢的牌号表示方法 107

6.3 合金结构钢 110

6.3.1 低合金结构钢 110

6.3.2 合金渗碳钢 115

6.3.3 合金调质钢 118

6.3.4 合金弹簧钢 119

6.3.5 滚动轴承钢 122

6.3.6 超高强度钢 124

6.4 合金工具钢与高速工具钢 124

6.4.1 合金工具钢 124

6.4.2 高速工具钢 128

6.5 特殊性能钢 132

6.5.1 不锈钢 132

6.5.2 耐热钢 136

6.5.3 高锰耐磨钢 138

习题 139

第7章 铸铁 140

7.1 铸铁的石墨化 140

7.1.1 铁碳合金的双重相图 140

7.1.2 铸铁的石墨化过程 141

7.1.3 影响石墨化的因素 142

7.2 铸铁的分类 143

7.3 灰铸铁 143

7.3.1 灰铸铁的化学成分、组织与性能 143

7.3.2 灰铸铁的孕育处理 144

7.3.3 灰铸铁的牌号及用途 144

7.3.4 灰铸铁的热处理 145

7.4 球墨铸铁 146

7.4.1 球墨铸铁的化学成分、组织与性能 146

7.4.2 球化处理 147

7.4.3 球墨铸铁的牌号及用途 147

7.4.4 球墨铸铁的热处理 147

7.5 蠕墨铸铁 149

7.5.1 蠕墨铸铁的化学成分、组织与性能 149

7.5.2 蠕墨化处理 149

7.5.3 蠕墨铸铁的牌号及用途 149

7.6 可锻铸铁 150

7.6.1 可锻铸铁的化学成分、组织与性能 150

7.6.2 可锻铸铁的生产工艺 151

7.6.3 可锻铸铁的牌号及用途 152

7.7 特殊性能铸铁 153

7.7.1 耐磨铸铁 153

7.7.2 耐热铸铁 154

7.7.3 耐蚀铸铁 155

习题 155

第8章 非铁金属材料及硬质合金 156

8.1 铝及铝合金 156

8.1.1 工业纯铝 156

8.1.2 铝合金 156

8.1.3 铝合金的强化 158

8.1.4 变形铝合金 159

8.1.5 铸造铝合金 161

8.2 铜及铜合金 163

8.2.1 工业纯铜 163

8.2.2 铜合金 163

8.3 钛及钛合金 170

8.3.1 工业纯钛 170

8.3.2 钛合金 170

8.3.3 钛合金的热处理 172

8.4 滑动轴承合金 172

8.4.1 滑动轴承对轴承合金的性能要求 172

8.4.2 轴承合金的分类及牌号表示方法 173

8.4.3 常用的轴承合金及用途 173

8.5 硬质合金 175

8.5.1 粉末冶金简介 176

8.5.2 硬质合金 176

习题 178

第9章 非金属材料及新型材料 180

9.1 高分子材料 180

9.1.1 高分子材料的概念 180

9.1.2 高分子材料的性能 180

9.1.3 常用高分子材料 181

9.2 陶瓷材料 184

9.2.1 概述 184

9.2.2 陶瓷材料的结构和性能 185

9.2.3 常用陶瓷材料 185

9.3 复合材料 186

9.3.1 复合材料的组成和分类 187

9.3.2 复合材料的性能 187

9.3.3 常用复合材料及用途 187

9.4 新型材料 189

9.4.1 纳米材料 189

9.4.2 磁性材料 190

9.4.3 超导材料 192

9.4.4 形状记忆合金 195

习题 196

第10章 常用机械工程材料的选用 197

10.1 零件的失效与分析 197

10.1.1 失效的概念 197

10.1.2 失效的形式 197

10.1.3 失效的原因与分析方法 199

10.2 材料选择的一般原则、方法和步骤 201

10.2.1 材料选择的一般原则 201

10.2.2 材料选择的方法与步骤 204

10.3 典型零件的材料选择 205

10.3.1 轴类零件 206

10.3.2 齿轮类零件 209

10.3.3 箱体类零件 212

习题 213

附表 214

附表Ⅰ黑色金属硬度及强度换算值（摘自GB/T 1172—1999） 214

附表Ⅱ常用钢种的临界温度 217