绪论 1
一、材料的发展与社会进步 1
二、本教材的内容、学习目的和任务 2
第一章 金属材料的性能 3
第一节 金属材料的力学性能 3
一、强度指标 4
二、刚度指标 6
三、塑性指标 7
四、硬度指标 8
五、韧性指标 11
第二节 金属材料的物理和化学性能 13
一、金属材料的物理性能 13
二、金属材料的化学性能 14
思考题和习题 14
第二章 金属的晶体结构与结晶 16
第一节 金属的晶体结构 16
一、晶体结构的基本概念 16
二、常见金属的晶格类型 17
三、配位数和致密度 19
四、晶面指数和晶向指数 19
第二节 实际金属的结构 20
第三节 纯金属的结晶 23
一、金属结晶的基本规律 23
二、晶核的形成与长大 24
三、晶粒大小对金属力学性能的影响 25
四、影响形核和长大的因素及晶粒尺寸控制 25
第四节 金属铸锭的组织 26
一、铸锭的组织 26
二、定向结晶和单晶 27
思考题和习题 27
第三章 金属的塑性变形与再结晶 28
第一节 金属的塑性变形 28
一、金属的变形与断裂 28
二、单晶体的塑性变形 29
三、多晶体的塑性变形 32
四、合金的塑性变形 33
第二节 冷塑性变形对金属组织和性能的影响 33
一、冷塑性变形对金属组织结构的影响 33
二、冷塑性变形对金属性能的影响 35
三、冷塑性变形与内应力 36
第三节 回复与再结晶 37
一、冷塑性变形金属在加热时组织和性能的变化 37
二、再结晶温度和影响再结晶晶粒大小的因素 39
第四节 金属的热变形 40
一、冷变形与热变形的区别 40
二、热变形对金属组织和性能的影响 41
思考题和习题 43
第四章 合金的结构和结晶 44
第一节 合金中的相结构 44
一、合金和相的基本概念 44
二、合金中相结构的基本类型 44
三、合金的组织与结构 47
第二节 二元合金相图 48
一、二元合金相图的建立 48
二、基本相图 49
第三节 相图与合金性能的关系 56
一、力学性能与相图的关系 56
二、合金铸造性能与相图的关系 57
思考题和习题 58
第五章 铁碳合金相图和碳钢 60
第一节 纯铁、铁碳合金的相结构及其性能 60
一、纯铁及其同素异构转变 60
二、Fe-Fe3C合金的相结构及其性能 61
第二节 Fe-Fe3C相图分析 62
一、Fe-Fe3C相图的特性点与特性线 62
二、碳钢的组织转变过程 65
三、白口铸铁的结晶过程 67
四、Fe-Fe3C相图的应用 69
第三节 碳钢 70
一、含碳量对钢组织和力学性能的影响 70
二、常存杂质元素对钢性能的影响 71
三、碳钢的分类 72
四、碳钢的牌号、主要性能及用途 73
思考题和习题 77
第六章 钢的热处理 78
第一节 钢的热处理原理 78
一、钢在加热时的组织转变 78
二、钢在冷却时的组织转变 82
第二节 钢的热处理工艺 90
一、钢的退火和正火 90
二、钢的淬火和回火 93
三、钢的冷处理 103
四、金属的时效 103
五、表面热处理 105
第三节 热处理新工艺简介 114
一、可控气氛热处理 114
二、真空热处理 114
三、形变热处理 114
四、强韧化处理 115
五、流动化热处理 116
六、循环热处理 116
思考题和习题 117
第七章 合金结构钢 119
第一节 概述 119
第二节 合金元素在钢中的作用 119
一、合金元素对钢中基本相的影响 119
二、合金元素对Fe-Fe3C相图的影响 120
三、合金元素对钢热处理的影响 121
第三节 低合金结构钢 124
一、低合金高强度结构钢 124
二、低合金耐候钢 126
三、低合金专业用钢 126
第四节 机械结构用合金钢 127
一、合金渗碳钢 127
二、合金调质钢与非调质钢 129
三、合金弹簧钢 130
四、滚动轴承钢 132
五、易切削钢 134
六、超高强度钢 135
思考题和习题 136
第八章 工具钢 137
第一节 工具钢的分类及编号 137
一、工具钢的分类 137
二、工具钢的编号 137
第二节 刃具钢 137
一、刃具钢的性能要求 137
二、碳素刃具钢 138
三、低合金刃具钢 138
四、高速钢 140
第三节 模具钢 144
一、冷作模具钢 144
二、热作模具钢 146
第四节 量具钢 148
思考题和习题 148
第九章 特殊性能钢 149
第一节 不锈钢 149
一、金属材料的腐蚀与防护 149
二、常用不锈钢 152
第二节 耐热钢与高温合金 154
一、高温强度及其指标 154
二、提高钢高温性能的途径 156
三、耐热钢 156
四、高温合金 159
第三节 耐磨钢 163
思考题和习题 163
第十章 粉末冶金与硬质合金 165
第一节 粉末冶金 165
一、粉末冶金的生产工艺 165
二、常用粉末冶金材料 166
第二节 硬质合金 167
一、硬质合金的特性 168
二、常用硬质合金 168
三、钢结硬质合金 170
思考题和习题 170
第十一章 铸铁 171
第一节 概述 171
一、铸铁的石墨化及影响因素 171
二、铸铁的组织与性能 171
第二节 铸铁的分类 172
一、按碳存在的形式分类 172
二、按石墨的形态分类 173
三、按化学成分分类 173
第三节 普通灰铸铁 173
一、灰铸铁的化学成分、组织、性能及用途 173
二、灰铸铁的孕育处理及孕育铸铁 175
三、灰铸铁的热处理 175
第四节 球墨铸铁 177
一、球墨铸铁的化学成分 177
二、球墨铸铁的组织和性能 177
三、球墨铸铁的牌号和用途 178
四、球墨铸铁的热处理 178
第五节 可锻铸铁及蠕墨铸铁 179
一、可锻铸铁 179
二、蠕墨铸铁 181
第六节 合金铸铁 183
一、耐热铸铁 183
二、耐磨铸铁 183
三、耐蚀铸铁 184
思考题和习题 184
第十二章 有色金属 185
第一节 铝及其合金 185
一、工业纯铝 185
二、铝合金的分类及热处理 186
三、变形铝合金 188
四、铸造铝合金 189
第二节 铜及其合金 193
一、工业纯铜 193
二、铜合金 193
第三节 滑动轴承合金 198
一、对轴承合金性能的要求 198
二、轴承合金的组织 198
三、常用轴承合金 198
思考题和习题 201
第十三章 非金属材料 202
第一节 高分子材料 202
一、高分子材料基础知识 202
二、常用高分子合成材料 207
第二节 陶瓷材料 221
一、陶瓷分类和组织结构 221
二、陶瓷的生产过程简介 221
三、常用陶瓷材料的性能、特点及用途 222
第三节 复合材料 223
一、复合材料分类及性能特点 223
二、复合材料制造方法 225
三、常用复合材料 225
思考题和习题 228
第十四章 机械零件材料及毛坯选择与质量检验 230
第一节 机械零件的失效 230
一、工作中引起的失效 230
二、加工工艺引起的失效 232
第二节 机械零件材料及毛坯选择的一般原则 233
一、满足使用性能要求 233
二、材料的工艺性能良好 234
三、充分考虑经济性 237
四、考虑零件外形和尺寸特点 237
五、考虑生产批量 238
第三节 典型零件的选材与工艺分析 238
一、齿轮类零件 238
二、轴类零件 240
三、箱体类零件 241
第四节 金属材料的质量检验 241
一、成分分析 242
二、组织分析 244
三、无损探伤 245
思考题和习题 247
附录 金属材料及热处理实验指导书 248
实验一 金相显微镜的使用及磨片的制备 248
实验二 铁碳合金平衡组织的显微分析 252
实验三 钢铁热处理操作及硬度测量 253
参考文献 257