绪论 1
1 材料的力学性能 3
1.1 强度和塑性 3
1.1.1 强度 4
1.1.2 塑性 5
1.2 硬度 6
1.2.1 布氏硬度 6
1.2.2 洛氏硬度 7
1.3 硬度测试实践教学 8
1.3.1 教学目的 8
1.3.2 教学法建议（供参考） 8
1.3.3 设备及试样 9
1.3.4 试验仪器操作规程 9
1.3.5 测试结果 10
1.3.6 综合练习题 11
1.4 冲击韧度 11
1.5 疲劳概念 13
思考题与练习题 14
附表 16
2 金属的晶体结构和结晶 20
2.1 金属的组织结构 20
2.1.1 晶体与非晶体 20
2.1.2 晶体结构的概念 20
2.1.3 常见金属的晶格类型 21
2.2 实际金属的晶体结构 22
2.2.1 金属的多晶体结构 22
2.2.2 实际金属的晶体缺陷 22
2.3 纯金属的结晶 25
2.3.1 纯金属的冷却曲线及过冷度 25
2.3.2 纯金属的结晶过程 26
2.3.3 细晶强化及其措施 26
2.3.4 金属的同素异构转变 28
2.4 合金的晶体结构与结晶 29
2.4.1 合金的基本概念 29
2.4.2 合金的结构 30
2.4.3 合金的结晶 32
思考题与练习题 34
3 铁碳合金状态图 35
3.1 铁碳合金的基本组织 35
3.1.1 铁素体 35
3.1.2 奥氏体 35
3.1.3 渗碳体 36
3.1.4 珠光体 37
3.2 铁碳合金状态图 37
3.2.1 铁碳合金状态图的建立 38
3.2.2 铁碳合金状态图形分析 41
3.2.3 铁碳合金的分类 42
3.2.4 钢的结晶过程及组织转变 43
3.3 铁碳合金成分、组织、性能间的关系及状态图的应用 45
3.3.1 含碳量对钢组织的影响 45
3.3.2 含碳量对钢力学性能的影响 45
3.3.3 铁碳合金状态图的应用 46
3.4 课堂讨论 铁碳合金状态图 47
3.4.1 讨论目的 47
3.4.2 讨论内容及次序 47
3.4.3 教学法建议（供参考） 47
思考题与练习题 47
4 钢的热处理 49
4.1 钢在加热时的组织转变 49
4.1.1 钢的奥氏体化 50
4.1.2 奥氏体晶粒长大及其控制 52
4.2 钢在冷却时的转变 52
4.2.1 过冷奥氏体的等温转变 53
4.2.2 奥氏体的连续冷却转变 58
4.2.3 马氏体转变 59
4.3 钢的退火与正火 61
4.3.1 退火 61
4.3.2 正火 63
4.4 钢的淬火与回火 64
4.4.1 淬火 64
4.4.2 钢的淬透性 67
4.4.3 回火 70
4.5 钢的表面热处理 72
4.5.1 钢的表面淬火 72
4.5.2 钢的化学热处理 74
4.6 课堂讨论 钢的热处理 77
4.6.1 讨论目的 77
4.6.2 讨论内容 77
4.6.3 教学法建议（供参考） 78
思考题与练习题 78
附录 金属热处理工艺的分类及代号（GB/T12693—90） 82
5 碳素钢与合金钢 85
5.1 常存杂质元素对钢性能的影响 85
5.1.1 硅的影响 85
5.1.2 锰的影响 85
5.1.3 硫的影响 85
5.1.4 磷的影响 86
5.2 合金元素在钢中的作用 86
5.2.1 合金元素在钢中的存在形式 86
5.2.2 合金元素对铁碳合金状态图的影响 88
5.2.3 合金元素对钢热处理的影响 88
5.3 结构钢 90
5.3.1 碳素结构钢与低合金结构钢 91
5.3.2 优质结构钢 93
5.3.3 其它结构钢 97
5.4 工具钢 100
5.4.1 碳素工具钢 100
5.4.2 合金工具钢 101
5.4.3 高速工具钢 105
5.5 特殊性能钢 108
5.5.1 不锈耐酸钢（不锈钢） 108
5.5.2 耐热钢 109
5.5.3 耐磨钢（高锰钢） 110
5.6 课堂讨论 碳素钢与合金钢 111
5.6.1 讨论目的 111
5.6.2 讨论题 111
5.6.3 教学法建议（供参考） 112
思考题与练习题 112
附表 113
6 铸铁 115
6.1 铸铁的分类及其石墨化 115
6.1.1 铸铁的分类 115
6.1.2 铸铁的石墨化过程 116
6.1.3 影响铸铁石墨化的因素 116
6.2 灰铸铁 117
6.2.1 灰铸铁的成分、组织和性能 117
6.2.2 灰铸铁的牌号和用途 118
6.2.3 灰铸铁的孕育处理 119
6.2.4 灰铸铁的热处理 119
6.3 球墨铸铁 120
6.3.1 球墨铸铁的组织和性能 120
6.3.2 球墨铸铁的牌号和用途 121
6.3.3 球墨铸铁的热处理 121
6.4 可锻铸铁和蠕墨铸铁简介 121
6.4.1 可锻铸铁 122
6.4.2 蠕墨铸铁 123
思考题与练习题 124
7 有色金属及其合金 125
7.1 铝及铝合金 125
7.1.1 工业纯铝 125
7.1.2 铝合金的分类及热处理 125
7.1.3 形变铝合金 126
7.1.4 铸造铝合金 127
7.2 铜及铜合金 129
7.2.1 工业纯铜 129
7.2.2 黄铜 129
7.2.3 青铜 130
7.3 轴承合金和硬质合金 132
7.3.1 轴承合金 132
7.3.2 硬质合金 134
思考题与练习题 136
8 非金属材料 137
8.1 工程塑料 137
8.1.1 塑料的特性 137
8.1.2 塑料的分类及用途 137
8.1.3 塑料的成型与加工简介 139
8.2 橡胶 140
8.2.1 橡胶的特性 140
8.2.2 橡胶的种类和用途 140
8.3 工程陶瓷 141
8.3.1 陶瓷的特性 141
8.3.2 常用结构陶瓷材料 141
8.4 复合材料 142
8.4.1 纤维增强复合材料 142
8.4.2 颗粒增强复合材料 143
思考题与练习题 143
9 铸造工艺基础 144
9.1 铸造生产概述 144
9.2 合金的铸造性能 145
9.2.1 流动性 146
9.2.2 收缩性 148
9.2.3 常用合金的铸造性能 151
9.3 砂型铸造工艺设计基础 152
9.3.1 选择铸件的浇注位置 152
9.3.2 分型面的选择 155
9.3.3 确定铸造工艺参数 158
9.3.4 浇注系统的确定 162
9.3.5 绘制铸造工艺图 164
9.3.6 铸造工艺设计举例 165
9.4 铸造工艺设计练习 167
9.4.1 目的 167
9.4.2 工艺设计题目 167
9.4.3 教学法建议（供参考） 167
9.5 铸件的结构工艺性 168
9.5.1 铸件的外形设计 168
9.5.2 铸件的内腔结构设计 170
9.5.3 铸件壁及其连接设计 172
9.5.4 切削加工对铸件结构设计的要求 174
9.5.5 课堂讨论题 178
9.6 特种铸造简介 179
9.6.1 金属型铸造 180
9.6.2 压力铸造 181
9.6.3 熔模铸造 184
9.6.4 离心铸造 185
思考题与练习题 186
附表 192
10 锻造工艺基础 200
10.1 锻造生产概述 200
10.1.1 锻造生产的特点和应用 200
10.1.2 锻造生产的种类 200
10.2 金属的锻造性能 201
10.2.1 塑性变形的基础知识 201
10.2.2 影响金属锻造性能的因素与提高金属锻造性能的途径 206
10.2.3 常用金属材料的锻造性能 207
10.3 自由锻造工艺设计基础 207
10.3.1 自由锻工序与锻件分类 208
10.3.2 自由锻工艺规程的制定 215
10.3.3 自由锻工艺设计举例 221
10.4 自由锻造工艺设计练习 226
10.4.1 设计目的 226
10.4.2 设计题目 226
10.4.3 教学法建议（供参考） 228
10.5 锻件的结构工艺性 228
10.5.1 自由锻件结构工艺性 229
10.5.2 模锻件的结构工艺性 230
10.5.3 课堂讨论题 231
思考题与练习题 233
附表 234
11 焊接工艺基础 242
11.1 焊接概述 242
11.2 手工电弧焊工艺基础 244
11.2.1 焊接电弧 244
11.2.2 焊接冶金 246
11.2.3 电焊条 247
11.2.4 焊接接头组织和性能 250
11.3 金属材料的焊接性 252
11.3.1 金属的焊接性 252
11.3.2 碳钢和低合金结构钢的焊接性 253
11.3.3 铸铁的焊接性 254
11.3.4 铜、铝及其合金的焊接性 254
11.4 焊接变形及焊件结构工艺性 255
11.4.1 焊接变形的产生及防止 256
11.4.2 焊接件的结构工艺性 259
11.4.3 课堂讨论题 262
11.5 结构件手弧焊工艺设计 264
11.5.1 焊缝的合理布置 264
11.5.2 接头设计 265
11.5.3 焊条的选用 268
11.5.4 焊件的热处理 269
11.5.5 手弧焊工艺设计举例 269
11.6 焊接工艺设计练习 271
11.6.1 目的 272
11.6.2 工艺设计题目 272
11.6.3 教学法建议（供参考） 272
思考题与练习题 272
附表 274
12 机械零件材料和毛坯选择 283
12.1 零件材料的选择 283
12.1.1 零件材料的选择原则 283
12.1.2 选材的步骤及具体方法 285
12.2 零件毛坯的选择 287
12.2.1 选择毛坯的依据 288
12.2.2 常用机械零件的毛坯类别 288
12.3 热处理工序位置的确定 292
12.3.1 预备热处理的工序位置 292
12.3.2 最终热处理的工序位置 292
12.4 典型零件材料和毛坯选择示例及练习 293
12.4.1 轴类零件实例 295
12.4.2 齿轮类零件实例 296
12.4.3 箱体类零件实例 297
12.4.4 零件材料和毛坯选择练习（习题课） 297
思考题与练习题 298
参考文献 300