第三篇 钢铁材料学 329
10 铁碳合金 329
10.1 Fe－Fe3C相图 329
10.1.1 Fe－Fe3C相图中的“点” 330
10.1.2 Fe－C二元合金中的基本相 332
10.2 铁碳合金的平衡凝固与组织 334
10.2.1 凝固初生相为δ-铁素体的合金 334
10.2.2 凝固初生相为奥氏体的合金 336
10.2.3 发生共晶反应的合金 336
10.3 铁碳合金的平衡固态相变与室温平衡组织 337
10.3.1 纯铁 338
10.3.2 钢 338
10.3.3 亚共晶、共晶、过共晶白口铸铁 341
10.3.4 铁碳二元合金中的组织组成物 343
10.4 Fe－Fe3C与Fe-石墨复线相图 344
总结 345
重要术语 347
练习与思考 348
参考文献 349
11 钢中合金元素 350
11.1 钢中的合金相 351
11.1.1 合金固溶体 351
11.1.2 溶质原子的偏聚 353
11.1.3 钢中碳化物的种类、稳定性与晶体结构 354
11.1.4 氮化物与碳氮化物 356
11.1.5 金属间化合物 357
11.2 合金元素对共析温度和碳含量的影响 358
11.3 合金元素对钢性能的影响 359
11.3.1 对钢力学性能的影响 359
11.3.2 对钢耐腐蚀性能的影响 360
总结 361
重要术语 362
练习与思考 363
参考文献 363
12 钢的力学性能及优化 365
12.1 材料力学性能试验与性能指标 365
12.1.1 拉伸试验 366
12.1.2 缺口冲击试验 369
12.1.3 硬度试验 372
12.1.4 断裂韧度KIC的试验测定 375
12.2 钢铁材料的强度与强化 376
12.2.1 固溶强化 377
12.2.2 位错强化 379
12.2.3 细化组织强化 381
12.2.4 时效强化与弥散强化 382
12.2.5 相变强化 383
12.2.6 高温力学性能与强化 384
12.3 钢铁材料的韧性与韧化 387
12.3.1 断裂韧度及其影响因素 387
12.3.2 韧脆转变温度的影响因素 390
12.4 钢铁材料的塑性与高塑性化 391
12.4.1 TRIP （ transformation induced plasticity）效应 391
12.4.2 TWIP （ twinning induced plasticity）效应 393
12.4.3 超塑性 393
12.5 钢铁材料的机械疲劳性能及其改进 395
总结 396
重要术语 397
练习与思考 397
参考文献 398
13 钢铁热处理原理 399
13.1 钢的加热转变 399
13.1.1 奥氏体形成的热力学条件 399
13.1.2 奥氏体形成的四个阶段 400
13.1.3 奥氏体等温形成动力学 401
13.1.4 奥氏体晶粒长大与晶粒度的评测 402
13.2 钢的过冷奥氏体转变图 405
13.2.1 过冷奥氏体等温转变图（TTT图） 405
13.2.2 过冷奥氏体连续冷却转变图（CCT图） 407
13.3 钢的珠光体转变 409
13.3.1 珠光体的组织形态与性能特点 409
13.3.2 珠光体转变的机理 411
13.3.3 亚（或过）共析钢的珠光体转变 413
13.4 钢的马氏体转变 415
13.4.1 马氏体的晶体结构及转变特征 415
13.4.2 马氏体的组织形态与性能特点 418
13.4.3 马氏体转变的动力学特点 421
13.4.4 马氏体转变的热力学条件 422
13.4.5 马氏体转变模型与晶体学唯象理论 423
13.4.6 奥氏体的稳定化 426
13.5 钢的贝氏体转变 427
13.5.1 贝氏体的组织形态与性能特点 427
13.5.2 贝氏体转变的特点及机理 430
13.6 淬火钢的回火转变 432
13.6.1 淬火钢回火时的组织变化 432
13.6.2 淬火钢回火时力学性能的变化 436
13.7 合金元素对钢中固态相变的影响 439
13.7.1 合金元素对钢加热转变的影响 439
13.7.2 合金元素对过冷奥氏体等温转变图的影响 440
13.7.3 合金元素对钢珠光体转变的影响 441
13.7.4 合金元素对钢贝氏体转变的影响 442
13.7.5 合金元素对钢马氏体转变的影响 443
13.7.6 合金元素对淬火钢回火转变的影响 444
总结 445
重要术语 446
练习与思考 446
参考文献 447
14 钢铁热处理工艺 449
14.1 钢的退火与正火 449
14.1.1 钢的退火 449
14.1.2 钢的正火 451
14.2 钢的淬火与回火 452
14.2.1 钢的淬火 452
14.2.2 钢的回火 457
14.3 钢的表面淬火 457
14.3.1 感应加热基本原理 458
14.3.2 感应加热表面淬火的特点 458
14.3.3 感应加热表面淬火的应用 458
14.4 钢的化学热处理 459
14.4.1 渗碳 459
14.4.2 氮化 460
14.4.3 其他化学热处理 461
14.5 热处理设备简介 462
总结 463
重要术语 464
练习与思考 464
参考文献 467
15 常用钢铁材料 468
15.1 工程结构钢 468
15.1.1 工程结构钢 468
15.1.2 铁素体－珠光体钢 471
15.1.3 低碳贝氏体钢、针状铁素体钢及低碳马氏体钢 483
15.1.4 双相钢与TRIP钢 486
15.1.5 工程构件用钢的发展趋势 489
15.2 机械制造用结构钢 490
15.2.1 结构钢的淬透性 490
15.2.2 调质钢 492
15.2.3 低碳马氏体结构钢 494
15.2.4 低合金超高强度结构钢 494
15.2.5 高合金超高强度结构钢 496
15.2.6 滚动轴承钢 497
15.2.7 渗碳钢和氮化钢 499
15.2.8 弹簧钢、耐磨钢、冷镦钢、易切削钢 500
15.3 工具钢 502
15.3.1 碳素及低合金工具钢 502
15.3.2 高速工具钢 502
15.3.3 冷作模具钢 506
15.3.4 热作模具钢 508
15.4 不锈耐酸钢 509
15.4.1 不锈钢的耐蚀性 509
15.4.2 不锈钢的组织结构 511
15.4.3 不锈钢的腐蚀特性 514
15.4.4 不锈钢钢种与应用 516
15.5 耐热钢和耐热合金 520
15.5.1 铁素体型耐热钢 521
15.5.2 奥氏体型耐热钢 523
15.5.3 镍基耐热合金（高温合金） 525
15.5.4 新型耐热合金 528
15.6 铸铁 529
15.6.1 铸铁概论 529
15.6.2 铸铁中的石墨形态与基体组织调控 530
15.6.3 常用铸铁材料 534
总结 537
重要术语 538
练习与思考 539
参考文献 540
16 钢铁制备加工与应用技术 541
16.1 材料的全生命周期 541
16.2 钢铁生产工艺技术 542
16.2.1 炼铁 543
16.2.2 炼钢 544
16.2.3 浇铸 547
16.2.4 轧钢与钢材品种 550
16.2.5 钢材铸轧新技术 552
16.3 钢铁生产中的物理冶金学 553
16.3.1 铸轧物理冶金学基础 553
16.3.2 轧后冷却过程 555
16.3.3 控轧控冷与在线热处理 555
16.4 钢材质量 556
16.5 制件成形 556
16.5.1 铸件成形 557
16.5.2 塑性成形 559
16.6 焊接 563
16.6.1 焊接方法 563
16.6.2 焊接性能 565
16.6.3 焊接物理冶金学 568
16.7 机械加工 572
16.7.1 传统机械加工 572
16.7.2 特种加工 573
16.7.3 材料的机械加工性能与改善途径 574
总结 575
重要术语 576
练习与思考 577
参考文献 579
第四篇 其他金属材料 583
17 有色金属材料 583
17.1 铝及铝合金 583
17.1.1 铝的基本特性 583
17.1.2 主要的铝合金体系 584
17.1.3 铝基工程材料 589
17.1.4 铝合金的广泛应用 595
17.2 铜及铜合金 596
17.2.1 铜的基本特性 596
17.2.2 纯铜中常见的合金元素与杂质 597
17.2.3 主要的铜合金体系 598
17.2.4 铜基工程材料 603
17.3 钛及钛合金 610
17.3.1 钛的基本特性 611
17.3.2 纯钛的相转变及钛基固溶体 611
17.3.3 不扩大β相区的代位元素 613
17.3.4 β同晶型和β共析型元素 614
17.3.5 钛基工程材料 617
17.4 镁及镁合金 622
17.4.1 镁的基本特性 622
17.4.2 主要的镁合金体系 623
17.4.3 镁基工程材料 625
总结 632
重要术语 632
练习与思考 633
参考文献 634
18 金属功能材料 635
18.1 电性合金 635
18.1.1 金属材料导电性的影响因素 635
18.1.2 常用导电材料 636
18.1.3 精密电阻合金 639
18.1.4 电热合金 643
18.1.5 电触头合金 644
18.1.6 热电偶合金 645
18.2 磁性合金 649
18.2.1 材料磁性概述 649
18.2.2 软磁合金材料 652
18.2.3 硬（永）磁合金 659
18.2.4 新型磁性功能合金 665
18.3 膨胀、弹性与减振合金 669
18.3.1 金属的热膨胀特性与膨胀合金 669
18.3.2 合金的弹性与弹性合金 671
18.3.3 合金内耗现象与减振合金 673
18.4 其他金属功能材料简介 674
18.4.1 形状记忆合金 674
18.4.2 生物医用合金 675
18.4.3 储氢合金 676
总结 677
重要术语 678
练习与思考 678
参考文献 681
19 新型金属材料 682
19.1 金属基复合材料 682
19.1.1 金属基复合材料体系 682
19.1.2 金属基复合材料的界面 685
19.1.3 金属基复合材料的制造工艺 687
19.1.4 金属基复合材料的加工 688
19.1.5 金属基复合材料的应用 689
19.2 金属间化合物结构材料 692
19.2.1 概述 692
19.2.2 金属间化合物的结构与力学性能特点 693
19.2.3 典型的金属间化合物结构材料 695
19.3 金属玻璃——非晶合金 699
19.3.1 非晶态金属材料的制备方法 700
19.3.2 非晶合金的理论基础 700
19.3.3 非晶合金的性能特点 704
19.3.4 典型非晶合金 707
总结 709
重要术语 710
练习与思考 711
参考文献 713
第五篇 非金属材料学 717
20 无机非金属材料学基础 717
20.1 无机非金属材料的基本组织与结构 717
20.1.1 基本相组织 717
20.1.2 晶体相的结构 718
20.1.3 晶体相的缺陷 719
20.1.4 非晶相 720
20.2 无机非金属材料的性能特点 721
20.2.1 基本力学性能 721
20.2.2 高温与热学性能 723
20.2.3 常规物理性能与一般化学特性 725
总结 726
重要术语 727
练习与思考 727
参考文献 728
21 无机非金属工程材料 729
21.1 水泥 729
21.1.1 水泥的成分 729
21.1.2 水泥的煅烧 730
21.1.3 水泥的水化 731
21.1.4 水泥的强度 732
21.2 普通陶瓷 732
21.2.1 普通陶瓷的基本特征 732
21.2.2 瓷器材料 732
21.2.3 炻瓷器材料 734
21.2.4 陶器材料 734
21.3 耐火材料 735
21.3.1 耐火材料的基本特征 735
21.3.2 耐火材料的制备 736
21.3.3 耐火材料的应用 737
21.4 玻璃 739
21.4.1 玻璃的生成 739
21.4.2 玻璃的光学特性 739
21.4.3 玻璃的制造 740
21.5 特种结构陶瓷 741
21.5.1 特种陶瓷的特征及其发展 741
21.5.2 特种陶瓷的特殊制备方法 742
21.5.3 特种结构陶瓷简介 743
21.6 无机非金属功能材料概要 744
21.6.1 特种功能陶瓷特性简述 744
21.6.2 半导体及大规模集成电路材料 745
21.6.3 超导材料 746
21.6.4 光纤材料 746
总结 747
重要术语 747
练习与思考 748
参考文献 749
22 高分子材料学基础 750
22.1 高分子材料结构的基本特点 750
22.1.1 高分子材料的基本特征 750
22.1.2 化学主链和近程结构 752
22.1.3 远程结构 754
22.2 高分子材料的聚集态组织 756
22.2.1 结晶度 756
22.2.2 微观组织 757
22.2.3 非晶转变温度 759
22.3 高分子材料的性能特征 759
22.3.1 力学性能 759
22.3.2 常规物理性能 761
22.3.3 常规化学性能 763
22.3.4 自降解特性 764
总结 764
重要术语 765
练习与思考 766
参考文献 766
23 合成高分子材料 767
23.1 塑料 767
23.1.1 塑料的特点与成型 767
23.1.2 通用塑料 768
23.1.3 工程塑料 772
23.1.4 热固性塑料 774
23.2 橡胶 776
23.2.1 天然橡胶 776
23.2.2 合成橡胶 777
23.2.3 特种橡胶 777
23.3 有机纤维 779
23.3.1 纤维的分类 779
2 3.3.2 人造纤维 779
23.3.3 合成纤维 780
23.4 功能高分子材料 782
23.4.1 导电高分子材料 782
23.4.2 生物医用高分子材料 783
23.4.3 液晶高分子材料 786
总结 787
重要术语 787
练习与思考 789
参考文献 789
结束语 791
索引 793