第一章 金属的晶体结构 1
第一节 金属 1
一、金属原子的结构特点 1
二、金属键 2
三、结合力与结合能 2
第二节 金属的晶体结构 4
一、晶体的特性 4
二、晶体结构与空间点阵 5
三、3种典型的金属晶体结构 5
四、晶向指数和晶面指数 13
五、晶体的各向异性 17
六、多晶型性 18
第三节 实际金属的晶体结构 19
一、点缺陷 19
二、线缺陷 21
三、面缺陷 26
习题 31
第二章 纯金属的结晶 32
第一节 金属结晶的现象 32
一、结晶过程的宏观现象 32
二、金属结晶的微观过程 33
第二节 金属结晶的热力学条件 35
第三节 金属结晶的结构条件 36
第四节 晶核的形成 37
一、均匀形核 38
二、非均匀形核 41
第五节 晶核长大 45
一、固液界面的微观结构 45
二、晶体长大机制 47
三、固液界面前沿液体中的温度梯度 48
四、晶体生长的界面形状——晶体形态 49
五、长大速度 52
六、晶粒大小的控制 52
第六节 金属铸锭的宏观组织与缺陷 54
一、铸锭三晶区的形成 54
二、铸锭组织的控制 56
三、铸锭缺陷 57
习题 59
第三章 二元合金的相结构与结晶 60
第一节 合金中的相 60
第二节 合金的相结构 61
一、固溶体 61
二、金属化合物 66
第三节 二元合金相图的建立 69
一、二元相图的表示方法 69
二、二元合金相图的测定方法 70
三、相律及杠杆定律 70
第四节 匀晶相图及固溶体的结晶 72
一、相图分析 73
二、固溶体合金的平衡结晶过程 73
三、固溶体的不平衡结晶 76
四、区域偏析和区域提纯 78
五、成分过冷及其对晶体成长形状和铸锭组织的影响 80
第五节 共晶相图及其合金的结晶 84
一、相图分析 84
二、典型合金的平衡结晶及其组织 84
三、不平衡结晶及其组织 90
四、比重偏析和区域偏析 92
第六节 包晶相图及其合金的结晶 93
一、相图分析 94
二、典型合金的平衡结晶过程及其组织 94
三、不平衡结晶及其组织 96
四、包晶转变的实际应用 96
第七节 其他类型的二元合金相图 97
一、组元间形成化合物的相图 97
二、偏晶、熔晶和合晶相图 99
三、具有固态转变的二元合金相图 101
第八节 二元相图的分析和使用 102
一、相图分析步骤 102
二、应用相图时要注意的问题 104
三、根据相图判断合金的性能 104
习题 106
第四章 铁碳合金 108
第一节 铁碳合金的组元及基本相 108
一、纯铁 108
二、渗碳体 109
第二节 Fe-Fe3C相图分析 110
一、相图中的点、线、区及其意义 110
二、包晶转变（水平线HJB） 110
三、共晶转变（水平线ECF） 111
四、共析转变（水平线PSK） 111
五、三条重要的特性曲线 113
第三节 铁碳合金的平衡结晶过程及其组织 113
一、ωc＝0.01％的工业纯铁 113
二、共析钢 114
三、亚共析钢 114
四、过共析钢 116
五、共晶白口铁 117
六、亚共晶白口铁 118
七、过共晶白口铁 118
第四节 含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响 119
一、对平衡组织的影响 119
二、对力学性能的影响 120
三、对工艺性能的影响 121
第五节 钢中的杂质元素及钢锭组织 123
一、钢中的杂质元素及其影响 123
二、钢锭的宏观组织及其缺陷 126
习题 130
第五章 三元合金相图 131
第一节 三元合金相图的表示方法 131
一、成分三角形 131
二、在成分三角形中具有特定意义的直线 132
第二节 三元系平衡相的定量法则 133
一、直线法则和杠杆定律 133
二、重心法则 134
第三节 三元匀晶相图 135
一、相图分析 135
二、三元固溶体合金的结晶过程 135
三、等温截面（水平截面） 136
四、变温截面（垂直截面） 137
五、投影图 138
第四节 三元共晶相图 139
一、组元在固态完全不溶的共晶相图 139
二、组元在固态有限溶解，具有共晶转变的相图 145
第五节 三元相图总结 151
一、三元系的两相平衡 151
二、三元系的三相平衡 151
三、三元系的四相平衡 152
四、相区接触法则 154
第六节 三元合金相图应用举例 155
一、Fe-C-Si三元系变温截面 155
二、Fe-C-Cr三元系等温截面 156
三、Al-Cu-Mg三元系液相面投影图 157
习题 158
第六章 金属及合金的塑性变形与断裂 161
第一节 金属的变形特性 161
一、工程应力-应变曲线 161
二、真应力-真应变曲线 162
三、金属的弹性变形 163
第二节 单晶体的塑性变形 164
一、滑移 164
二、孪生 172
第三节 多晶体的塑性变形 174
一、多晶体的塑性变形过程 174
二、晶粒大小对塑性变形的影响 175
第四节 合金的塑性变形 176
一、单相固溶体合金的塑性变形 176
二、多相合金的塑性变形 177
第五节 塑性变形对金属组织和性能的影响 180
一、塑性变形对组织结构的影响 180
二、塑性变形对金属性能的影响 183
三、残留应力 184
第六节 金属的断裂 185
一、塑性断裂 185
二、脆性断裂 186
三、影响材料断裂的基本因素 188
四、断裂韧度及其应用 190
习题 192
第七章 金属及合金的回复与再结晶 194
第一节 形变金属与合金在退火过程中的变化 194
一、显微组织的变化 194
二、储存能及内应力的变化 194
三、力学性能的变化 195
四、其他性能的变化 195
五、亚晶粒尺寸 196
第二节 回复 196
一、退火温度和时间对回复过程的影响 196
二、回复机制 196
三、亚结构的变化 197
四、回复退火的应用 198
第三节 再结晶 199
一、再结晶晶核的形成与长大 199
二、再结晶温度及其影响因素 200
三、再结晶晶粒大小的控制 202
第四节 晶粒长大 203
一、晶粒的正常长大 203
二、晶粒的反常长大 206
三、再结晶退火后的组织 207
第五节 金属的热加工 209
一、金属的热加工与冷加工 209
二、动态回复与动态再结晶 209
三、热加工后的组织与性能 210
习题 213
第八章 扩散 214
第一节 概述 214
一、扩散现象和本质 214
二、扩散机制 215
三、固态金属扩散的条件 217
四、固态扩散的分类 218
第二节 扩散定律 220
一、菲克第一定律 220
二、菲克第二定律 220
三、扩散应用举例 221
第三节 影响扩散的因素 225
一、温度 225
二、键能和晶体结构 226
三、固溶体类型 226
四、晶体缺陷 227
五、化学成分 227
习题 228
第九章 钢的热处理原理 230
第一节 概述 230
一、热处理的作用 230
二、热处理与相图 230
三、固态相变的特点 232
四、固态相变的类型 233
第二节 钢在加热时的转变 234
一、共析钢奥氏体的形成过程 234
二、影响奥氏体形成速度的因素 236
三、奥氏体晶粒大小及其影响因素 237
第三节 钢在冷却时的转变 239
一、概述 239
二、共析钢过冷奥氏体的等温转变图 240
三、影响过冷奥氏体等温转变的因素 242
四、珠光体转变 244
五、马氏体转变 248
六、贝氏体转变 259
七、过冷奥氏体连续冷却转变图及其应用 264
第四节 钢在回火时的转变 268
一、淬火钢的回火转变及其组织 268
二、淬火钢在回火时性能的变化 273
三、回火脆性 275
四、淬火后的回火产物与奥氏体直接分解产物的性能比较 276
习题 276
第十章 钢的热处理工艺 278
第一节 钢的退火与正火 278
一、退火目的及工艺 278
二、正火目的及工艺 281
三、退火和正火的选用 282
第二节 钢的淬火与回火 282
一、钢的淬火 283
二、钢的回火 292
三、淬火加热缺陷及其防止 294
第三节 其他类型热处理 295
一、钢的形变热处理 295
二、钢的表面淬火 296
三、钢的化学热处理 299
习题 303
第十一章 工业用钢 305
第一节 钢的分类和编号 305
一、钢的分类 305
二、钢的编号 306
第二节 合金元素在钢中的作用 308
一、合金元素在钢中的分布 308
二、合金元素与铁和碳的相互作用 308
三、合金元素对相变的影响 310
第三节 工程结构用钢 313
一、概述 313
二、工程结构用钢的力学性能特点 314
三、合金元素对工程结构用钢性能的影响 315
四、常用的工程结构用钢 317
五、铸钢 319
第四节 机器零件用钢 320
一、概述 320
二、机器零件用钢的合金化特点 321
三、渗碳钢 324
四、调质钢 327
五、弹簧钢 331
六、滚动轴承钢 334
第五节 工具钢 336
一、概述 336
二、刃具钢 337
三、模具钢 345
四、量具钢 350
第六节 特殊性能钢 351
一、不锈钢 351
二、耐热钢 356
三、耐磨钢 360
习题 361
第十二章 铸铁 363
第一节 概述 363
一、铸铁组织的形成 363
二、石墨与基体对铸铁性能的影响 367
第二节 常用铸铁 369
一、灰铸铁 369
二、可锻铸铁 371
三、球墨铸铁 373
四、蠕墨铸铁 377
第三节 特殊性能铸铁 378
一、耐磨铸铁 378
二、耐热铸铁 379
三、耐蚀铸铁 380
习题 381
第十三章 有色金属及合金 382
第一节 铝及铝合金 382
一、铝及铝合金的性能特点及分类编号 382
二、铝合金的强化 384
三、变形铝合金 387
四、铸造铝合金 390
第二节 钛及钛合金 394
一、纯钛 394
二、钛的合金化 395
三、工业用钛合金 396
四、钛合金的热处理 398
第三节 铜及铜合金 400
一、纯铜 400
二、黄铜 400
三、青铜 402
第四节 轴承合金 404
一、轴承合金的性能要求 404
二、锡基轴承合金 405
三、铅基轴承合金 405
四、铝基轴承合金 406
习题 407
参考文献 408