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第1章　金属的晶体结构和结晶1

1.1　金属键、金属晶体和金属特性1

1.1.1　金属键1

目录1

1.1.2　金属晶体2

1.1.3　金属特性2

1.2　金属的晶体结构3

1.2.1　金属中常见的晶格类型4

1.2.2　晶胞中的原子数6

1.2.3　晶体的致密度7

1.2.4　晶体的配位数7

1.2.5 晶面和晶向8

1.2.6　晶体的各向异性9

1.3　金属的结晶10

1.3.1　液态金属的结构10

1.2.7　金属晶体的特点10

1.3.2　金属结晶的热力学条件11

1.3.3　金属结晶时的现象11

1.3.4　金属结晶的过程12

1.4　金属的实际晶体结构和缺陷14

1.4.1　金属的实际晶体结构——多晶体14

1.4.2　晶体的缺陷15

1.5　金属的铸锭和铸件17

1.5.1　金属铸锭组织18

1.5.2　金属铸件组织19

习题21

第2章　金属的塑性变形和再结晶23

2.1　金属的变形现象23

2.1.1 弹性变形24

2.1.2　塑性变形24

2.2　金属的塑性变形25

2.2.1　单晶体的塑性变形25

2.2.2　多晶体的塑性变形30

2.3　塑性变形对金属组织和性能的影响31

2.3.1　对金属结构和组织的影响31

2.3.2　对金属性能的影响32

2.4　变形金属在加热时组织和性能的变化35

2.4.1 回复36

2.4.2　再结晶36

2.4.3　二次再结晶——晶粒长大37

2.4.4　影响再结晶后晶粒大小的因素38

2.5 热加工40

2.5.1　热加工和冷加工的区别40

2.5.2　热加工对金属组织和性能的影响41

习题　42

第3章　二元合金和相图44

3.1　合金及其种类44

3.1.1 固溶体44

3.1.2　金属化合物47

3.2　二元合金相图和杠杆定理49

3.2.1　二元合金相图的建立49

3.2.2　相图分析50

3.2.3　杠杆定理50

3.3　匀晶相图51

3.3.1　相图分析52

3.3.2　结晶过程分析52

3.3.3　晶内偏析及其消除53

3.4　共晶相图54

3.4.1　相图分析54

3.4.2　结晶过程分析55

3.4.3　相组成物和组织组成物58

3.5　包晶相图59

3.5.1　相图分析60

3.5.2　结晶过程分析60

3.6　具有共析转变的相图61

3.7.1　合金的机械性能和相图的关系62

3.7　合金的性能和相图之间的关系62

3.7.2　合金的铸造性能和相图的关系63

习题64

第4章　铁碳合金66

4.1　铁碳合金相图66

4.1.1　铁碳合金中的铁67

4.1.2 Fe-Fe3C相图中的相区68

4.1.3 Fe-Fe3C相图中的相线69

4.2　典型铁碳合金结晶过程的分析71

4.2.1　工业纯铁的结晶71

4.2.2　共析钢的结晶73

4.2.3　亚共析钢的结晶75

4.2.4　过共析钢的结晶77

4.2.5　共晶白口铸铁的结晶79

4.2.6　亚共晶白口铸铁的结晶81

4.2.7　过共晶白口铸铁的结晶83

4.2.8　碳对铁碳合金的组织和性能的影响84

4.3 Fe-Fe3C相图的应用86

4.3.1　在选用材料方面的应用86

4.3.2　在铸造工艺方面的应用87

4.3.3　在锻造工艺方面的应用87

4.3.4　在热处理工艺方面的应用87

4.4　碳钢87

4.4.1　碳钢中的常存杂质87

4 4.2　碳钢的分类、编号和用途88

习题95

第5章　钢的热处理97

5.1　钢的相变和临界点97

5.2　钢在加热时的转变98

5.2.1 P？A转变过程（A的形成）99

5.2.2　A晶粒的长大及其影响因素100

5.3　钢在等温冷却时的转变101

5.3.1 A等温转变图的建立102

5.3.2　A过等温转变过程和转变产物103

5.3.3　等温转变的温度、结构、组织和性能106

5.3.4　影响“C”曲线的因素107

5.4　钢在连续冷却时的转变108

5.4.1　冷却速度和转变产物109

5.4.2　临界冷却速度110

5.4.3 M转变的条件和过程110

5.4.4 M转变的特点110

5.4.5 M的结构和组织111

5.4.6 M的性能112

5.5　钢的退火和正火113

5.5.1　完全退火（重结晶退火）113

5.5.2　球化退火（不完全退火）114

5.5.3　去应力退火（低温退火）114

5.5.4　再结晶退火114

5.5.5　扩散退火（均匀化退火）114

5.5.7　正火和退火的选择115

5.5.6　正火115

5.6　钢的淬火116

5.6.1　淬火加热温度的选择116

5.6.2　冷却介质的确定117

5.6.3　淬火方法118

5.6.4　钢的淬硬性和淬透性119

5.6.5　影响工件实际淬硬层深度的因素121

5.7　淬火钢的回火121

5.7.1 回火时组织的变化122

5.7.2 回火时性能的变化123

5.7.3 回火的分类和应用125

5.8　钢的表面热处理125

5.9　钢的化学热处理129

5.9.1　渗碳129

5.9.2　渗氮（氮化）131

习题133

6.1.1　合金元素对钢中基本相的影响136

6.1　钢的合金化概论136

第6章　合金钢136

6.1.2 合金元素对Fe-Fe3C相图的影响138

6.1.3　合金元素对钢热处理的影响140

6.2　合金结构钢143

6.2.1　工程结构钢144

6.2.2　机械结构钢147

6.3　合金工具钢167

6.3.1　刃具钢167

6.3.2　模具钢179

6.3.3　量具钢182

6.4　特殊性能钢183

6.4.1　不锈钢183

6.4.2　耐热钢189

6.4.3　耐磨钢193

习题195

7.1.1　铁碳合金的双重相图197

第7章　铸铁197

7.1　铸铁的石墨化和分类197

7.1.2　铸铁石墨化的条件199

7.1.3　影响石墨化的因素200

7.1.4　铸铁的分类200

7.2　灰口铸铁202

7.2.1　灰口铸铁的牌号和化学成分202

7.2.2　灰口铸铁的孕育处理203

7.2.3　灰口铸铁的热处理204

7.2.4　灰口铸铁的特性和用途205

7.3　球墨铸铁205

7.3.1　球墨铸铁的牌号和化学成分205

7.3.2　球化处理207

7.3.3　球墨铸铁的热处理207

7.3.4　球墨铸铁的特性和用途209

7.4.1　蠕墨铸铁的牌号和化学成分210

7.4　蠕墨铸铁210

7.4.2　蠕墨化处理211

7.4.3　蠕墨铸铁的性能、特点和应用211

7.5　可锻铸铁212

7.5.1　可锻铸铁的牌号和化学成分212

7.5.2　可锻铸铁的石墨化退火213

7.5.3　可锻铸铁的特性和用途214

7.6　铸铁性能的特点215

7.6.1　铸造性能215

7.6.2　机械性能215

7.6.3　切削加工性216

7.6.4　减摩性216

7.6.5　消振性216

7.6.6　低的缺口敏感性216

7.7　特殊性能铸铁216

7.7.1　耐热铸铁217

7.7.2　耐磨铸铁219

7.7.3　耐蚀铸铁221

习题223

第8章　有色金属材料224

8.1　铝及其合金224

8.1.1　工业纯铝的主要特性及应用224

8.1.2　铝合金及其热处理225

8.1.3　常用铝合金228

8.2.1　纯铜240

8.2　铜及其合金240

8.2.2　黄铜241

8.2.3　青铜246

8.3　钛及其合金252

8.3.1　纯钛252

8.3.2　钛合金253

8.4　轴承合金257

8.4.1　锡基轴承合金258

8.4.2　铅基轴承合金259

8.4.3　铜基轴承合金260

8.4.5　粉末冶金含油轴承262

8.4.4　铝基轴承合金262

习题263

第9章　非金属材料264

9.1　高分子材料的基本知识264

9.1.1　高分子材料的概念264

9.1.2 高分子材料的组成265

9.1.3 高分子链的结构266

9.1.4　高分子链的形状267

9.1.5　高分子链的构型和构象268

9.1.6　高聚物的聚集态结构和性能269

9.1.7　高聚物的物理状态和性能270

9.1.8　高分子材料的化学反应271

9.1.9　高分子化合物性能的特点和加工273

9.2　常用高分子材料274

9.2.1　塑料274

9.1.10　高分子化合物的命名274

9.2.2　橡胶279

9.3　陶瓷材料281

9.3.1 陶瓷的成分和结构282

9.3.2　陶瓷的性能283

9.3.3　常用的陶瓷材料284

9.4　复合材料286

9.4.1　复合材料提高机械性能的概念286

9.4.2　复合材料的性能287

9.4.3　常用复合材料及应用288

习题293

第10章　表面技术简介294

10.1 固体材料表面的基础知识295

10.1.1 固体的清洁表面结构296

10.1.2 固体的实际表面结构297

10.1.3　固体表面的吸附299

10.2.1 电镀300

10.1.4　固体表面的扩散300

10.2　电镀和化学镀300

10.2.2　化学镀308

10.3　热喷涂310

10.3.1　火焰喷涂311

10.3.2 电弧喷涂313

10.3.3　等离子喷涂314

10.3.4　爆炸喷涂315

10.3.5　超音速喷涂316

10.4　气相沉积技术316

10.4.1　物理气相沉积法317

10.4.2　化学气相沉积法321

10.5　高能束表面改性322

10.5.1　激光表面处理322

10.5.2　电子束表面处理325

10.5.3　离子束表面处理326

习题328

第11章　机械工程材料的选用329

11.1　选择材料的一般原则329

11.1.1　使用性能329

11.1.2　工艺性能330

11.1.3　经济性331

11.2　机械零件的失效332

11.2.1　零件失效的类型332

11.2.2　零件失效的原因342

11.2.3　零件失效的一般分析方法343

11.3　典型机械零件的选材343

11.3.1　轴类零件344

11.3.2　齿轮零件352

习题356

附录A　常用钢种的临界温度357

附录B　硬度换算表360

参考文献365