第一篇 钢铁材料 1
第1章 钢的合金化原理 1
1.1 钢中合金元素 1
1.1.1 概述 1
1.1.2 钢的分类和编号 2
1.2 合金钢中相组成 3
1.2.1 铁基固溶体 3
1.2.2 钢中化合物 6
1.2.3 合金元素在钢中的分布和存在状态 10
1.3 合金钢中的相变 11
1.3.1 合金元素对铁碳相图的影响 11
1.3.2 合金元素对钢在加热时转变的影响 12
1.3.3 合金元素对过冷奥氏体分解的影响 14
1.3.4 合金元素对淬火钢回火转变的影响 17
1.4 合金元素对钢性能的影响 20
1.4.1 合金元素对钢力学性能的影响 20
1.4.2 合金元素对钢焊接性能和切削加工性能的影响 24
本章小结 25
思考题与习题 25
第2章 工程结构钢 26
2.1 碳素工程结构钢 26
2.1.1 碳素工程结构钢的分类、成分和性能 26
2.1.2 合金元素对钢组织、性能的影响 27
2.1.3 常用碳素工程结构钢 29
2.2 低合金高强度钢 29
2.2.1 低合金高强度钢的分类、成分和性能 29
2.2.2 合金元素对低合金高强度钢性能的影响 31
2.2.3 常用低合金高强度钢 35
2.3 微合金钢 36
2.3.1 微合金钢的成分控制 36
2.3.2 微合金化原理 36
2.3.3 微合金钢的控制轧制 40
2.4 其它工程结构钢 41
2.4.1 超低碳贝氏体钢 41
2.4.2 双相钢 43
本章小结 44
思考题与习题 44
第3章 机械制造结构钢 45
3.1 调质钢 45
3.1.1 调质钢的合金化 46
3.1.2 调质钢的力学性能 47
3.1.3 常用调质钢 48
3.2 弹簧钢 51
3.2.1 弹簧钢的合金化 51
3.2.2 弹簧钢的热处理 52
3.2.3 常用弹簧钢 52
3.3 滚动轴承钢 54
3.3.1 高碳铬轴承钢的合金化 54
3.3.2 高碳铬轴承钢的热处理 55
3.3.3 常用轴承钢 57
3.4 渗碳钢 58
3.4.1 渗碳钢的合金化 58
3.4.2 渗碳钢的热处理 60
3.4.3 常用渗碳钢 61
3.5 氮化钢 62
3.6 低合金超高强度钢 64
3.6.1 低合金超高强度钢的合金化 65
3.6.2 低合金超高强度钢的脆性 66
3.6.3 常用的低合金超高强度钢 66
3.7 低碳马氏体结构钢 68
本章小结 70
思考题与习题 70
第4章 工模具钢 72
4.1 刃具钢 72
4.1.1 碳素工具钢 72
4.1.2 低合金工具钢 73
4.1.3 高速钢 75
4.2 模具钢 83
4.2.1 冷作模具钢 83
4.2.2 热作模具钢 87
4.2.3 塑料模具钢 91
4.2.4 模具钢的选用 92
本章小结 97
思考题与习题 97
第5章 不锈耐蚀钢 98
5.1 金属腐蚀的基本概念 98
5.1.1 钢铁材料的腐蚀类型 98
5.1.2 提高钢耐腐蚀性的途径 100
5.1.3 不锈钢的分类 100
5.2 不锈钢中的合金元素及作用 100
5.2.1 合金元素对铁的电极电位的影响 101
5.2.2 合金元素对铁的极化性能的影响 102
5.2.3 合金元素对不锈钢组织和性能的影响 104
5.3 铁素体不锈钢 107
5.3.1 铁素体不锈钢的成分和性能特点 107
5.3.2 铁素体不锈钢的脆性 108
5.3.3 铁素体不锈钢的热处理 110
5.4 马氏体不锈钢 110
5.4.1 马氏体不锈钢的成分和性能特点 110
5.4.2 马氏体不锈钢的热处理 113
5.5 奥氏体不锈钢 114
5.5.1 18-8铬镍奥氏体不锈钢的成分和性能特点 116
5.5.2 奥氏体不锈钢的晶间腐蚀与防止方法 117
5.5.3 Cr-Mn奥氏体不锈钢 118
5.6 奥氏体双相钢 118
5.6.1 奥氏体—铁素体双相不锈钢 118
5.6.2 奥氏体—马氏体双相不锈钢 119
本章小结 120
思考题与习题 120
第6章 耐热钢及耐热合金 122
6.1 耐热钢及合金的高温性能 122
6.1.1 抗氧化性能 122
6.1.2 热强性能 123
6.1.3 提高热强性能的途径 125
6.1.4 耐热钢和合金的分类 126
6.2 抗氧化钢 127
6.2.1 铁素体型抗氧化钢 128
6.2.2 奥氏体型抗氧化钢 129
6.3 热强钢 129
6.3.1 珠光体型热强钢 129
6.3.2 马氏体型热强钢 131
6.3.3 奥氏体型热强钢及合金 133
6.4 镍基耐热合金 136
本章小结 140
思考题与习题 140
第7章 铸铁 141
7.1 铸铁的分类、石墨化及影响因素 141
7.1.1 铸铁的特点与分类 141
7.1.2 铸铁的石墨化 143
7.2 普通灰口铸铁 147
7.2.1 灰口铸铁的成分、组织与性能 147
7.2.2 灰口铸铁的孕育处理 149
7.2.3 灰口铸铁的热处理 150
7.3 可锻铸铁 150
7.3.1 可锻铸铁的组织和生产 151
7.3.2 可锻铸铁的牌号、性能及用途 151
7.4 球墨铸铁 152
7.4.1 球墨铸铁的成分、组织、牌号和性能 153
7.4.2 球墨铸铁的生产 155
7.4.3 球墨铸铁的热处理 155
7.5 蠕墨铸铁及合金铸铁简介 158
7.5.1 蠕墨铸铁 158
7.5.2 合金铸铁 159
本章小结 159
思考题与习题 160
第二篇 有色金属材料 161
第8章 铝及铝合金 161
8.1 铝的合金化 161
8.1.1 纯铝 161
8.1.2 铝合金的分类 161
8.1.3 铝合金的强化 162
8.1.4 铝合金的时效处理 163
8.2 铸造铝合金 166
8.2.1 铸造铝合金的牌号、种类及化学成分 166
8.2.2 铝—硅铸造合金 170
8.2.3 铝—铜铸造合金 174
8.2.4 铝—镁铸造合金 176
8.2.5 铝—锌铸造合金 176
8.3 变形铝合金 177
8.3.1 变形铝合金牌号及表示方法 177
8.3.2 1×××系合金 180
8.3.3 2×××系合金 180
8.3.4 3×××系合金 181
8.3.5 4×××系合金 182
8.3.6 5×××系合金 182
8.3.7 6×××系合金 184
8.3.8 7×××系合金 184
本章小结 185
思考题与习题 185
第9章 铜及铜合金 186
9.1 工业纯铜及铜的合金化 186
9.1.1 工业纯铜 186
9.1.2 铜合金分类及强化方法 187
9.2 黄铜 187
9.2.1 普通黄铜 188
9.2.2 特殊黄铜 190
9.2.3 黄铜的热处理 193
9.2.4 黄铜的脱锌和季裂 194
9.3 青铜 194
9.3.1 锡青铜 195
9.3.2 特殊青铜 197
本章小结 200
思考题与习题 201
第10章 钛及钛合金 202
10.1 纯钛与钛的合金化 203
10.1.1 纯钛 203
10.1.2 钛的合金化 204
10.2 常用钛合金 208
10.2.1 α钛合金 209
10.2.2 β钛合金 210
10.2.3 α＋β钛合金 211
10.2.4 钛及钛合金的热处理 211
本章小结 212
思考题与习题 213
第11章 镁及镁合金 214
11.1 镁的合金化及镁合金的分类 214
11.1.1 镁的合金化 214
11.1.2 常用合金元素对镁合金组织和性能的影响 216
11.1.3 镁合金的分类和牌号 218
11.2 常用镁合金 221
11.2.1 铸造镁合金组织和性能 221
11.2.2 变形镁合金组织和性能 225
本章小结 227
思考题与习题 227
第三篇 新型金属材料 228
第12章 金属基复合材料 228
12.1 概论 228
12.2 增强纤维及特性 229
12.2.1 纤维具有高强度的原因 229
12.2.2 碳纤维 230
12.2.3 硼纤维 232
12.2.4 碳化硅纤维 233
12.2.5 氧化铝纤维 234
12.2.6 晶须 234
12.3 复合材料的复合理论 235
12.3.1 单向复合材料的弹性性质 235
12.3.2 单向复合材料的强度 237
12.4 金属基复合材料界面 240
12.4.1 金属基复合材料的界面类型 240
12.4.2 金属基复合材料的界面优化 241
12.4.3 界面对复合材料性能的影响 243
12.5 金属基复合材料的制造技术 245
12.5.1 固态制造技术 246
12.5.2 液态制造技术 247
12.5.3 原位复合法 248
本章小结 249
思考题与习题 250
第13章 粉末冶金材料 251
13.1 概论 251
13.2 粉末冶金结构材料 253
13.2.1 概述 253
13.2.2 烧结铁基结构材料 254
13.2.3 烧结铜基结构材料 259
13.3 粉末冶金减摩和摩擦材料 261
13.3.1 粉末冶金减摩材料 261
13.3.2 粉末冶金摩擦材料 263
13.4 难熔金属和硬质合金 266
13.4.1 难熔金属 266
13.4.2 硬质合金 271
本章小结 278
思考题与习题 279
第14章 形状记忆合金 280
14.1 马氏体相变与形状记忆效应 280
14.1.1 马氏体相变 280
14.1.2 形状记忆效应 280
14.1.3 热弹性马氏体相变 281
14.1.4 伪弹性及超弹性 283
14.2 形状记忆效应的机制 284
14.2.1 呈现形状记忆效应的条件 284
14.2.2 弹性相变合金的形状记忆效应机制 284
14.3 形状记忆合金的晶体结构 286
14.4 形状记忆合金的力学行为 288
14.4.1 马氏体形成时的伪弹性和形状记忆效应 288
14.4.2 Cu-Zn系单晶 289
14.4.3 Cu-Zn系多晶 290
14.5 影响合金形状记忆效应的因素 290
14.5.1 母相有序度的影响 290
14.5.2 母相晶粒度的影响 291
14.5.3 形变度的影响 291
14.6 常用形状记忆合金材料及其应用 291
14.6.1 常用形状记忆合金材料及其性能特点 291
14.6.2 形状记忆合金应用举例 294
本章小结 295
思考题与习题 295
参考文献 296