绪论 1
第1章 工程材料性能 3
教学基本要求 3
1.1静载时材料的力学性能 3
1.1.1强度与塑性 3
1.1.2弹性与刚度 5
1.1.3硬度 5
1.2动载时材料的力学性能 7
1.2.1冲击韧性 7
1.2.2疲劳强度 8
1.3工程材料的物理、化学及工艺性能 8
1.3.1物理性能 8
1.3.2化学性能 9
1.3.3工艺性能 9
思考题 9
第2章 金属与合金的晶体结构和二元合金相图 10
教学基本要求 10
2.1金属的晶体结构 10
2.1.1晶体的概念 10
2.1.2实际晶体结构 12
2.2金属的结晶与同素异构转变 13
2.2.1纯金属的结晶 13
2.2.2晶粒大小及控制 15
2.2.3金属的同素异构转变 15
2.3合金与合金的相结构 16
2.3.1合金 16
2.3.2合金的相结构 16
2.4二元合金相图 18
2.4.1匀晶相图 19
2.4.2共晶相图 20
2.4.3包晶相图 21
2.4.4共析相图 21
2.5铁碳合金与铁碳合金相图 22
2.5.1铁碳合金的基本组织与性能 22
2.5.2铁碳合金相图 23
思考题 29
第3章 金属的热处理 31
教学基本要求 31
3.1金属热处理概述 31
3.1.1钢在加热时的组织转变 32
3.1.2钢在冷却时的组织转变 33
3.2金属的整体热处理工艺 38
3.2.1退火 38
3.2.2正火 40
3.2.3淬火 40
3.2.4回火 43
3.3钢的淬透性 44
3.3.1淬透性的概念及对热处理后力学性能的影响 44
3.3.2影响淬透性及淬硬深度的因素 45
3.3.3淬透性的测定与表示方法 45
3.4金属的表面热处理与化学热处理 46
3.4.1钢的表面淬火 47
3.4.2化学热处理 48
3.5其他热处理工艺简介 51
3.5.1真空热处理 51
3.5.2可控气氛热处理 51
3.5.3形变热处理 52
3.5.4超细化热处理 52
3.5.5高能束热处理 52
3.6表面技术 53
3.7热处理工件的结构工艺性 56
3.7.1热处理工艺对零件结构的要求 57
3.7.2和结构工艺性有关的其他要求 58
思考题 58
第4章 工业用钢与铸铁 60
教学基本要求 60
4.1概述 60
4.1.1工业用钢的分类与牌号 60
4.1.2杂质对钢质量的影响 64
4.1.3合金元素在钢中的作用 65
4.2工程结构钢 68
4.2.1概述 68
4.2.2碳素结构钢（非合金结构钢） 68
4.2.3低合金高强度结构钢和合金结构钢 69
4.2.4微合金化低碳高强度钢简介 72
4.3机械结构钢 74
4.3.1优质的、特殊质量的非合金结构钢（优质碳素结构钢） 74
4.3.2特殊质量的机械结构用合金钢 76
4.3.3易切削钢 84
4.3.4铸钢 85
4.4滚动轴承钢 86
4.5工具钢 89
4.5.1概述 89
4.5.2刃具钢 89
4.5.3高速工具钢 91
4.5.4模具钢 94
4.6不锈钢、耐热钢和低温钢 98
4.6.1不锈钢 98
4.6.2耐热钢 101
4.6.3低温钢 102
4.7特殊物理性能钢 103
4.8铸铁 103
4.8.1概述 103
4.8.2铸铁石墨化 103
4.8.3铸铁分类 105
4.8.4常用铸铁的牌号、性能与应用 105
思考题 114
第5章 非铁合金及粉末冶金材料 115
教学基本要求 115
5.1铝及铝合金 115
5.1.1工业纯铝 115
5.1.2铝合金及其强化处理 116
5.1.3铝合金分类及其应用 117
5.2铜及铜合金 121
5.2.1工业纯铜 121
5.2.2铜合金 122
5.3其他非铁合金简介 127
5.3.1钛及其合金 127
5.3.2镁及其合金 129
5.3.3锌及其合金 129
5.4铸造轴承合金与粉末冶金 130
5.4.1铸造轴承合金 130
5.4.2粉末冶金 132
思考题 133
第6章 聚合物、无机与复合材料 134
教学基本要求 134
6.1聚合物材料 134
6.1.1聚合物特征 134
6.1.2塑料 134
6.1.3橡胶 138
6.1.4纤维 140
6.1.5涂料 140
6.1.6粘合剂 141
6.1.7功能聚合物材料简介 142
6.2无机非金属材料 142
6.3复合材料 146
6.3.1复合材料的性能特点 146
6.3.2树脂基复合材料 148
6.3.3金属基复合材料 150
6.3.4.其他类型的复合材料 150
思考题 151
第7章 新型材料 152
教学基本要求 152
7.1形状记忆合金 152
7.1.1形状记忆效应原理 152
7.1.2形状记忆合金及应用 153
7.2非晶态金属 156
7.2.1非晶态金属的结构特点 157
7.2.2非晶态金属的性能特点及应用 158
7.3超导材料 160
7.3.1超导材料的基本性质 160
7.3.2超导材料的分类及性能 161
7.3.3超导材料的应用 162
7.4储氢合金 163
7.4.1储氢技术原理 164
7.4.2储氢合金的条件 164
7.4.3储氢合金分类及研究现状 165
7.4.4储氢合金的应用 165
7.5纳米材料 167
7.5.1纳米材料的性质 167
7.5.2纳米材料的分类 169
7.5.3纳米材料的性能及应用 170
思考题 172
第8章 工程材料的合理选用 173
教学基本要求 173
8.1机械零件合理选材的基本原则与步骤 173
8.1.1使用性原则 173
8.1.2工艺性原则 174
8.1.3经济性原则 176
8.1.4可持续发展原则 178
8.1.5选材的基本步骤 178
8.2机械零件的失效分析 179
8.2.1零件失效及失效形式 179
8.2.2失效分析 180
8.3常用零件选材的原则方法 180
8.3.1以防止过量变形为主的选材 180
8.3.2以抗磨损性能为主的选材 181
8.3.3以抗疲劳性能为主的选材 181
8.3.4以综合力学性能为主的选材 182
8.3.5选材时应注意的事项 182
8.4轴类零件的选材及热处理 183
8.4.1工作条件与失效形式 183
8.4.2主要性能要求 183
8.4.3轴类零件的选材与工艺路线实例 184
8.5齿轮零件的选材及热处理 187
8.5.1齿轮的工作条件与失效形式 187
8.5.2主要性能要求 188
8.5.3齿轮的选材与热处理 188
8.5.4齿轮选材与工艺路线实例 188
8.6弹簧零件的选材及热处理 191
8.6.1工作条件与失效形式 191
8.6.2性能要求 191
8.6.3选材及其热处理 192
8.7其他常见零件的选材及热处理 193
8.8切削刀具的选材及热处理 194
8.8.1工作条件与失效形式 194
8.8.2主要性能要求 194
8.8.3切削刀具的选材 195
8.8.4典型刀具 195
8.9模具零件的选材及热处理 197
8.9.1冷作模具 197
8.9.2热作模具 204
8.9.3塑料模具 205
8.10汽车零件的选材及热处理 207
8.10.1汽车零件的选材概况 207
8.10.2部分汽车零件的材料与热处理实例 208
8.11锅炉、压力容器和汽轮机主要零件的选材 210
8.12航空航天材料简介 211
8.12.1航空航天材料的种类 211
8.12.2航空航天材料的要求 213
8.12.3航空航天材料的发展展望 213
思考题 214
第9章 课堂讨论指导 216
课堂讨论一 铁碳合金相图 216
课堂讨论二 金属热处理 216
课堂讨论三 工业用钢 217
参考文献 218