绪论 1
第一章 机械零件的失效分析 4
第一节 零件在常温静载下的过量变形 4
一、工程材料在静拉伸时的应力-应变行为 4
二、静载性能指标 5
三、过量变形失效 7
第二节 零件在静载和冲击载荷下的断裂 9
一、韧断和脆断的基本概念 9
二、冲击韧性及衡量指标 10
三、断裂韧性及衡量指标 11
四、影响脆断的因素 12
第三节 零件在交变载荷下的疲劳断裂 15
一、疲劳的基本概念 15
二、疲劳断口的特征 15
三、疲劳抗力指标及其影响因素 17
第四节 零件的磨损失效 24
一、磨损的基本类型 24
二、接触疲劳 26
三、提高零件磨损抗力的途径 26
第五节 零件的腐蚀失效 28
一、高温氧化腐蚀 28
二、电化学腐蚀 29
三、应力腐蚀 31
四、改善零件腐蚀抗力的措施 32
第六节 零件在高温下的蠕变变形和断裂失效 33
一、高温对金属力学性能的影响 33
二、蠕变极限和持久强度 33
三、高温下零件的失效及其防止 35
习题与思考题 35
第二章 碳钢 37
第一节 纯铁的组织和性能 37
一、纯铁的结晶 37
二、纯铁的晶体结构 39
三、工业纯铁的组织和性能 43
第二节 铁碳合金中的相和组织组成物 45
一、铁和碳的相互作用 45
二、铁碳合金中的相和组织组成物 47
第三节 Fe-Fe3C相图 48
一、相图的基本概念 48
二、Fe-Fe3C相图分析 52
三、典型铁碳合金结晶过程分析 54
四、碳对铁碳合金平衡组织和性能的影响 62
五、Fe-Fe3C相图的实际应用 64
六、合金性能和相图关系小结 65
第四节 钢中常存杂质元素对钢性能的影响 66
一、硅和锰的影响 66
二、硫和磷的影响 66
三、钢中气体的影响 67
第五节 钢锭的组织和缺陷 68
一、镇静钢锭的组织 68
二、镇静钢锭的缺陷 69
第六节 压力加工对钢组织和性能的影响 69
一、冷压力加工对钢组织和性能的影响 70
二、冷变形钢在加热过程中组织和性能的变化 73
三、热压力加工对钢组织和性能的影响 76
第七节 碳钢的分类、牌号及用途 77
一、碳钢的分类 77
二、碳钢的牌号和用途 78
习题与思考题 83
第三章 钢的热处理 85
第一节 钢在加热时的转变 85
一、奥氏体的形成 85
二、奥氏体晶粒大小 86
第二节 奥氏体转变图 88
一、奥氏体等温转变图 88
二、奥氏体连续冷却转变图 94
第三节 钢的普通热处理 96
一、钢的退火 96
二、钢的正火 97
三、钢的淬火 97
四、钢的回火 101
第四节 钢的表面热处理 104
一、表面淬火 104
二、表面化学热处理 106
第五节 钢的特种热处理 110
一、真空热处理 110
二、可控气氛热处理 111
三、形变热处理 113
习题与思考题 115
第四章 合金钢 117
第一节 概述 117
一、合金元素在钢中的作用 117
二、合金钢的分类及牌号 122
第二节 合金结构钢 123
一、低合金高强度结构钢 124
二、合金渗碳钢 125
三、合金调质钢 128
四、合金弹簧钢 132
五、轴承钢 133
六、超高强度钢 135
第三节 合金工具钢 140
一、工具的服役条件 140
二、常用合金工具钢及其热处理 141
三、新型合金工具钢 148
第四节 特殊性能钢 150
一、不锈钢和镍基耐蚀合金 150
二、耐热钢和高温合金 159
三、低温钢 161
四、耐磨钢 165
习题与思考题 168
第五章 铸铁 169
第一节 铸铁的石墨化 169
一、石墨化过程 169
二、影响石墨化的因素 170
第二节 各类铸铁的特点及应用 171
一、铸铁的分类 171
二、不同石墨形态铸铁的特性及用途 172
三、合金铸铁 179
习题与思考题 181
第六章 有色金属及其合金 182
第一节 铝及铝合金 182
一、工业纯铝 182
二、铝合金 183
第二节 镁及镁合金 194
一、工业纯镁 194
二、镁合金 194
第三节 铜及铜合金 197
一、工业纯铜 197
二、铜合金 198
第四节 钛及钛合金 211
一、工业纯钛 211
二、钛合金 211
第五节 轴承合金 214
一、轴承合金的性能要求与组织 214
二、轴承合金的类型及应用 215
习题与思考题 219
第七章 高分子材料 221
第一节 概述 221
一、高分子材料的合成 221
二、高分子链的结构与柔性 223
三、高聚物的聚集态和物理状态 227
第二节 高分子材料的性能特点 229
一、高分子材料的力学性能特点 229
二、高分子材料的理化性能特点 230
三、高分子材料的老化及其防止 232
第三节 常用高分子材料 232
一、常用工程塑料及成型加工 232
二、常用橡胶材料 241
三、常用合成纤维 244
四、常用合成胶粘剂 248
习题与思考题 252
第八章 陶瓷材料 253
第一节 概述 253
一、陶瓷材料的分类与生产 253
二、陶瓷材料的结构与性能特点 254
第二节 工程结构陶瓷材料 256
一、普通陶瓷 256
二、特种陶瓷 257
第三节 金属陶瓷 259
一、粉末冶金方法及其应用 259
二、金属陶瓷硬质合金 261
习题与思考题 264
第九章 复合材料 265
第一节 概述 265
一、复合材料的分类 265
二、复合材料的性能特点 266
第二节 增强材料及其增强机制 268
一、增强材料 268
二、增强机制简介 270
第三节 常用复合材料 271
一、塑料基复合材料 271
二、金属基复合材料 274
三、橡胶基复合材料 277
四、陶瓷基复合材料 278
习题与思考题 280
第十章 功能材料 281
第一节 概述 281
一、功能材料的重要性 281
二、功能材料的分类 282
第二节 电功能材料 282
一、半导体材料 282
二、超导材料 283
三、电接点（触头）材料 286
第三节 磁功能材料 287
一、软磁材料 287
二、硬磁材料 288
三、磁致伸缩材料 289
第四节 热功能材料 289
一、膨胀材料 290
二、形状记忆材料 291
三、测温材料 293
第五节 光功能材料 294
一、固体激光材料 294
二、光导纤维 295
第六节 其他功能材料 296
一、敏感材料 296
二、储氢材料 297
三、隐形材料 298
四、声功能材料 299
习题与思考题 300
第十一章 材料改性新技术 301
第一节 材料表面改性新技术 301
一、热喷涂技术 301
二、激光束、离子束及电子束技术 303
三、气相沉积技术 307
第二节 快速凝固新技术 312
一、快速凝固的基本原理 312
二、快速凝固技术的应用 313
第三节 纳米技术 314
一、纳米材料的基本特性 314
二、纳米材料的制备方法 315
三、纳米材料的应用 315
习题与思考题 316
第十二章 零件的选材及工艺路线 317
第一节 常用力学性能指标在选材中的意义 317
一、刚度和弹性指标 317
二、硬度和强度指标 318
三、塑性和冲击韧性指标 320
第二节 断裂韧度在选材中的意义 321
第三节 零件实物性能试验的重要性 322
一、结构设计对性能的影响 322
二、加工工艺对性能的影响 323
第四节 材料强度、塑性与韧性的合理配合 324
第五节 选材方法 325
一、根据材料的使用性能选材 325
二、根据材料的工艺性能选材 328
三、根据材料的经济性选材 330
四、实例分析 331
第六节 典型零件选材及工艺路线 336
一、齿轮 336
二、轴 337
三、汽轮机叶片 339
习题与思考题 341
第十三章 工程材料在典型机械上的应用 342
第一节 工程材料在汽车上的应用 342
一、金属材料在汽车典型零（构）件上的应用 342
二、其他工程材料在汽车典型零（构）件上的应用 345
第二节 工程材料在机床上的应用 347
一、金属材料在机床典型零（构）件上的应用 347
二、其他工程材料在机床典型零（构）件上的应用 352
第三节 工程材料在热能设备上的应用 352
一、工程材料在锅炉典型零（构）件上的应用 353
二、工程材料在核反应堆典型零（构）件上的应用 355
三、工程材料在汽轮机典型零（构）件上的应用 357
第四节 工程材料在仪器仪表上的应用 359
一、金属材料在仪器仪表典型零（构）件上的应用 359
二、工程塑料及其复合材料在仪器仪表典型零（构）件上的应用 360
第五节 工程材料在石油化工设备上的应用 361
一、金属材料在石油化工设备典型零（构）件上的应用 361
二、非金属材料在石油化工设备典型零（构）件上的应用 363
第六节 工程材料在航空航天器上的应用 365
一、工程材料在机翼、机体和防热层上的应用 365
二、工程材料在航空发动机和火箭发动机典型零（构）件上的应用 366
习题与思考题 372
参考文献 374