绪论 1
一、材料的分类及其在工程技术中的应用 1
二、材料的发展及材料科学的形成 2
三、本课程的目的任务和学习方法 3
第一章 金属材料的力学性能 4
1-1 强度、刚度、弹性及塑性 4
一、拉伸曲线与应力-应变曲线 4
二、刚度和弹性 5
三、强度 6
四、塑性 7
1-2 硬度 8
一、布氏硬度 8
二、洛氏硬度 10
三、维氏硬度 11
1-3 冲击韧度 12
一、冲击试验方法与原理 12
二、冲击试验的应用 13
1-4 断裂韧度 14
一、裂纹扩展的基本形式 14
二、应力场强度因子K I 15
三、断裂韧度KI？及其应用 15
1-5 疲劳 16
一、疲劳现象 16
二、疲劳曲线与疲劳极限 16
三、提高疲劳极限的途径 17
四、其他疲劳 17
习题与思考题 19
第二章 金属与合金的晶体结构 21
2-1 晶体的基本知识 21
一、晶体与非晶体 21
二、晶格、晶胞和晶格常数 21
2-2 金属的晶体结构 22
一、金属的特性和金属键 22
二、金属中常见的晶格 23
三、晶体结构的致密度 24
四、晶面与晶向 25
2-3 合金的晶体结构 26
一、合金的基本概念 26
二、合金的相结构 27
2-4 实际金属的晶体结构 30
一、多晶体和亚组织 30
二、晶体的缺陷 31
习题与思考题 33
第三章 金属与合金的结晶 34
3-1 纯金属的结晶 34
一、纯金属的冷却曲线和过冷现象 34
二、纯金属的结晶过程 35
三、金属结晶后的晶粒大小 36
四、金属的同素异晶转变 36
3-2 合金的结晶 38
一、二元合金相图的基本知识 38
二、二元匀晶相图 39
三、二元共晶相图 42
四、合金性能与相图间的关系 47
习题与思考题 48
第四章 铁碳合金相图 50
4-1 铁碳合金的基本相 51
一、铁素体 51
二、奥氏体 51
三、渗碳体 52
4-2 铁-渗碳体相图分析 52
一、上半部分图形-由液态变为固态的一次结晶 52
二、下半部分图形-固态下的相变 53
三、铁-渗碳体相图中各点、线含义的小结 55
四、铁-渗碳体相图中铁碳合金的分类 55
4-3 典型铁碳合金的结晶过程及其组织 56
一、合金Ⅰ（共析钢） 57
二、合金Ⅱ（亚共析钢） 57
三、合金Ⅲ（过共析钢） 58
四、合金Ⅳ（共晶白口铸铁） 59
五、合金Ⅴ（亚共晶白口铸铁） 60
六、合金Ⅵ（过共晶白口铸铁） 60
4-4 铁碳合金的成分、组织、性能间的关系 61
一、含碳量与平衡组织间的关系 61
二、含碳量与力学性能间的关系 61
三、含碳量与工艺性能间的关系 62
习题与思考题 62
第五章 钢的热处理 64
5-1 钢在加热时的转变 64
一、钢的奥氏体化 65
二、奥氏体晶粒长大及其控制 66
5-2 钢在冷却时的转变 68
一、过冷奥氏体的等温转变 68
二、过冷奥氏体的连续冷却转变 75
三、马氏体转变 78
5-3 钢的退火与正火 81
一、退火 82
二、正火 84
5-4 钢的淬火 86
一、淬火工艺 86
二、淬火方法 89
5-5 钢的回火 91
一、回火目的 91
二、淬火钢的回火转变 91
三、回火转变产物的组织与性能 92
四、回火的种类及应用 94
五、回火脆性 95
5-6 钢的淬透性 96
一、淬透性的概念 96
二、淬透性对钢热处理后力学性能的影响 96
三、影响淬透性及淬硬深度的因素 97
四、淬透性的测定与表示方法 97
5-7 钢的表面淬火 98
一、感应加热的基本原理 99
二、感应加热表面淬火用钢及其应用 99
三、感应加热表面淬火的特点 100
5-8 钢的化学热处理 100
一、概述 100
二、钢的渗碳 101
三、钢的渗氮（氮化） 104
四、钢的碳氮共渗 106
5-9 表面气相沉积 108
一、表面气相沉积的方法 108
二、表面气相沉积的应用 109
5-10 影响热处理件质量的因素 110
一、热处理工艺因素 110
二、工件的结构因素 111
5-11 热处理技术条件的标注及工序位置的安排 114
一、热处理技术条件的标注 114
二、热处理工序位置的安排 115
习题与思考题 119
第六章 金属的塑性变形及再结晶 123
6-1 金属的塑性变形 123
一、单晶体的塑性变形 123
二、多晶体的塑性变形 127
6-2 冷塑性变形对金属组织与性能的影响 127
一、冷塑性变形对金属性能的影响 127
二、冷塑性变形对金属组织的影响 128
三、产生残余应力 130
6-3 冷变形金属在加热时的变化 131
一、回复 131
二、再结晶 131
三、晶粒长大 133
6-4 金属的热塑性变形（热变形加工） 134
一、热变形加工与冷变形加工的区别 134
二、热变形加工对金属组织与性能的影响 135
习题与思考题 137
第七章 碳素钢与合金钢 138
7-1 常存杂质元素对钢性能的影响 138
一、锰的影响 139
二、硅的影响 139
三、硫的影响 139
四、磷的影响 139
五、非金属夹杂物的影响 139
7-2 合金元素在钢中的作用 140
一、合金元素在钢中存在形式 140
二、合金元素对铁-渗碳体相图的影响 141
三、合金元素对钢热处理的影响 143
7-3 结构钢 146
一、普通质量结构钢 146
二、优质结构钢 149
三、其他结构钢 162
7-4 工具钢 165
一、刃具钢 165
二、模具钢 172
三、量具用钢 177
7-5 特殊性能钢 177
一、不锈耐酸钢 177
二、耐热钢 181
三、耐磨钢 183
习题与思考题 184
第八章 铸铁 186
8-1 铸铁的石墨化 186
一、铁碳合金双重相图 186
二、石墨化过程 187
三、影响石墨化的因素 188
8-2 灰铸铁 189
一、灰铸铁的化学成分、组织和性能 189
二、灰铸铁的孕育处理 191
三、灰铸铁的牌号和应用 192
四、灰铸铁的热处理 192
8-3 球墨铸铁 194
一、球墨铸铁的生产 194
二、球墨铸铁的化学成分、组织和性能 195
三、球墨铸铁的牌号和用途 196
四、球墨铸铁的热处理 197
8-4 蠕墨铸铁 200
一、蠕墨铸铁的生产 200
二、蠕墨铸铁的组织和性能 200
8-5 可锻铸铁 201
一、可锻铸铁的生产 201
二、可锻铸铁的牌号、性能及用途 202
8-6 合金铸铁 203
一、耐磨铸铁 203
二、耐热铸铁 204
三、耐蚀铸铁 205
习题与思考题 205
第九章 有色金属及粉末冶金材料 208
9-1 铝及其合金 208
一、工业纯铝 208
二、铝合金分类及时效强化 208
三、变形铝合金 210
四、铸造铝合金 212
9-2 铜及其合金 214
一、工业纯铜 214
二、铜合金的分类及牌号表示方法 215
三、黄铜 215
四、青铜 218
9-3 滑动轴承合金 220
一、对轴承合金性能的要求 220
二、轴承合金的组织特征 221
三、常用的轴承合金 221
9-4 粉末冶金材料 224
一、粉末冶金法及其应用 224
二、机械制造中常用的粉末冶金材料 225
习题与思考题 228
第十章 非金属材料 229
10-1 高分子材料 229
一、概述 229
二、高分子合成 229
三、高聚物的分类和命名 231
四、高聚物结构的特点 232
五、高聚物的物理状态（流变行为 234
六、常用高聚物材料——塑料 235
10-2 陶瓷材料 239
一、概述 239
二、陶瓷的组成相及其结构 239
三、陶瓷的性能及应用 241
10-3 复合材料 243
一、概述 243
二、复合材料的性能 244
三、复合材料的种类和应用 245
习题与思考题 246
第十一章 机械制造中零件材料的选择 247
11-1 机械零件的失效概述 247
一、失效的概念 247
二、零件的失效形式 247
三、零件的失效原因 247
11-2 机械零件的材料选择 248
一、选材的一般原则 248
二、选材的步骤及具体方法 255
11-3 典型零件的选材实例分析 258
一、齿轮类零件的选材 259
二、机床主轴的选材 262
三、手用丝锥的选材 263
四、冷作模具的选材 264
习题与思考题 266
附录 268
附录-1 布氏硬度换算表 268
附录-2 黑色金属硬度及强度换算表（GB 1172—74） 272
附录-3 国内外常用钢钢号对照表 275
附录-4 国内外部分铝及其合金牌号对照表 280
参考文献 281