绪论 1
0.1 材料与材料科学的发展 1
0.2 “机械工程材料”在机械工业中的地位与作用 1
0.3 21世纪机械工程材料的发展趋势 2
0.4 学习《机械工程材料》的目的与要求 3
常用符号名称对照表 4
第1章 机械工程材料的结构 6
主要问题提示 6
学习重点与方法提示 6
1.1 固体材料结构的有关概念 6
1.1.1 晶体与非晶体 6
1.1.2 晶体结构的基本概念 7
1.2 固体材料的晶体结构 8
1.2.1 纯金属的晶体结构 8
1.2.2 共价晶体与离子化合物的晶体结构 12
1.2.3 实际晶体的结构特征 13
1.2.4 同素异构（晶）转变（亦称多晶型转变） 16
1.3 一般工程材料的结构特点 17
1.3.1 晶体材料的基本相结构 17
1.3.2 聚合物的结构 20
1.3.3 无机材料（陶瓷材料）的结构 22
本章小结 24
阅读材料1 非晶态结构与非晶态材料 24
习题与思考题 25
第2章 材料的制备与相图 27
主要问题提示 27
学习重点与方法提示 27
2.1 材料的制备过程 28
2.1.1 材料凝固与结晶的条件 28
2.1.2 金属材料的制备 28
2.1.3 聚合物材料的合成 32
2.1.4 无机材料的制备 32
2.2 二元相图的基本类型 33
2.2.1 相图的建立 33
2.2.2 匀晶相图（学习二元相图的基础） 34
2.2.3 共晶相图（学习二元相图的关键） 36
2.2.4 包晶相图特征 39
2.2.5 具有稳定化合物的相图 40
2.2.6 具有共析反应的相图 41
2.2.7 二元合金相图与性能之间的关系 41
2.3 二元相图的典型应用（铁碳合金相图） 42
2.3.1 铁碳相图中的组元与基本相 42
2.3.2 铁碳合金相图分析 44
2.3.3 铁碳合金平衡结晶过程分析与相应组织 47
2.3.4 碳含量对铁碳合金平衡组织与性能的影响 50
2.3.5 铁碳合金相图的局限性 52
2.4 凝固与结晶理论的应用 52
2.4.1 铸态晶粒度的控制 52
2.4.2 定向凝固技术 53
本章小结 54
“铁碳合金相图”课堂讨论提纲 54
阅读材料2 可流动晶体——聚合物液晶材料 55
习题与思考题 57
第3章 材料的力学行为、塑性变形与再结晶 59
主要问题提示 59
学习重点与方法提示 59
3.1 材料的力学行为与变形 59
3.1.1 材料常用的力学性能指标 60
3.1.2 金属的塑性变形 66
3.1.3 无机材料（陶瓷）的变形特点 69
3.1.4 聚合物材料的变形特点 70
3.2 冷变形加工对金属组织与性能的影响 73
3.2.1 冷变形加工（塑性变形）对金属组织、结构的影响 73
3.2.2 冷变形加工（塑性变形）对金属性能的影响——加工硬化 74
3.2.3 产生残余内应力 75
3.3 冷变形加工的金属在加热时组织与性能的变化 75
3.3.1 回复 75
3.3.2 再结晶 76
3.3.3 晶粒长大 77
3.4 金属的热变形加工 78
3.4.1 冷热变形加工的区别 78
3.4.2 热变形加工对金属组织和性能的影响 78
3.4.3 制定正确的热变形加工工艺 80
本章小结 80
阅读材料3 超塑性成形简介 80
习题与思考题 81
第4章 机械工程材料的强韧化 83
主要问题提示 83
学习重点与方法提示 83
4.1 工程材料的强韧化概论 84
4.1.1 工程材料的强化机制 84
4.1.2 工程材料的强韧化 86
4.2 金属材料热处理原理 90
4.2.1 钢在加热时的转变 90
4.2.2 奥氏体在冷却时的转变 93
4.2.3 淬火钢在回火时的转变 102
4.2.4 金属材料的脱溶沉淀与时效 104
4.3 金属材料热处理工艺 106
4.3.1 退火与正火 107
4.3.2 淬火与回火 109
4.3.3 钢的淬透性 112
4.4 材料的表面强化 115
4.4.1 表面强化概述 115
4.4.2 表面淬火 115
4.4.3 化学热处理 117
4.5 钢的合金化与微合金化 120
4.5.1 合金元素对钢平衡组织与力学性能的影响 121
4.5.2 合金元素对钢热处理与力学性能的影响 123
4.5.3 钢中微合金元素的作用 124
本章小结 126
“钢铁材料热处理”课堂讨论提纲 126
阅读材料4 神秘的形状记忆材料 128
习题与思考题 130
第5章 常用金属材料 133
主要问题提示 133
学习重点与方法提示 133
5.1 工业用钢概述 133
5.1.1 钢的分类 134
5.1.2 钢号表示方法 135
5.1.3 金属材料的失效分析 137
5.2 工程结构用钢 139
5.2.1 工作条件、常见失效形式与性能要求 139
5.2.2 碳素结构钢（简称普碳钢） 141
5.2.3 低合金高强度钢 142
5.2.4 提高低合金高强度钢性能的途径 142
5.3 机械结构用钢 145
5.3.1 综述 145
5.3.2 调质钢与非调质钢 146
5.3.3 表面硬化钢 149
5.3.4 弹簧钢 152
5.3.5 滚动轴承钢 154
5.3.6 易切削钢 157
5.4 工具钢 158
5.4.1 工具钢的特点（与结构钢对比） 158
5.4.2 刃具钢 159
5.4.3 模具钢 164
5.4.4 量具钢 169
5.5 特殊性能钢 170
5.5.1 不锈钢 171
5.5.2 耐热钢 175
5.5.3 耐磨钢 183
5.6 铸铁与有色金属合金 184
5.6.1 铸铁的特征 184
5.6.2 常用铸铁的特点 189
5.6.3 特殊性能的铸铁 196
5.6.4 铝及铝合金 198
5.6.5 铜及铜合金 204
5.6.6 钛及钛合金 207
5.6.7 滑动轴承合金 209
本章小结 211
“工业用钢”课堂讨论提纲 212
阅读材料5 超级钢 212
习题与思考题 214
第6章 聚合物、无机与复合材料 216
主要问题提示 216
学习重点与方法提示 216
6.1 聚合物材料 216
6.1.1 聚合物的特征 216
6.1.2 工程塑料 218
6.1.3 橡胶材料 224
6.1.4 胶粘剂与纤维材料 227
6.1.5 导电聚合物材料简介 229
6.2 无机非金属材料 231
6.2.1 无机材料概述 231
6.2.2 无机材料的特性 232
6.2.3 无机材料的分类 233
6.2.4 常用工程结构陶瓷材料 234
6.2.5 金属陶瓷材料 236
6.2.6 压电陶瓷材料简介 237
6.3 复合材料 239
6.3.1 复合材料的分类 239
6.3.2 复合材料的性能 240
6.3.3 树脂基复合材料 240
6.3.4 陶瓷基复合材料 241
6.3.5 金属基复合材料 243
6.3.6 塑料-金属多层复合材料 244
本章小结 244
阅读材料6 被誉为“未来材料”的生物材料 244
习题与思考题 247
第7章 机械工程材料的合理选用 248
主要问题提示 248
学习重点与方法提示 248
7.1 机械工程材料合理选用的基本原则 248
7.1.1 充分考虑材料的使用性能原则 249
7.1.2 必须兼顾材料的工艺性能原则 250
7.1.3 注重选材的经济性原则 253
7.1.4 走可持续发展之路，选择生态环境材料（绿色材料） 254
7.2 典型机械零件的选材分析 255
7.2.1 齿轮类机械零件的选材分析 255
7.2.2 轴类机械零件的选材分析 261
7.2.3 汽轮机叶片的选材分析 266
7.2.4 切削刀具的选材分析 267
7.2.5 汽车发动机零件选材概况 269
7.2.6 锅炉和汽轮机主要零件选材概况 270
本章小结 271
阅读材料7 21世纪的新材料——纳米材料 271
习题与思考题 275
习题与思考题解答或提示 276
参考文献 288