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绪论1

第一章 机械零件的失效分析4

第一节 零件在常温静载下的过量变形4

一、工程材料在静拉伸时的应力-应变行为4

二、静载性能指标5

三、过量变形失效7

第二节 零件在静载和冲击载荷下的断裂9

一、韧断和脆断的基本概念9

二、冲击韧性及衡量指标10

三、断裂韧性及衡量指标11

四、影响脆断的因素12

第三节 零件在交变载荷下的疲劳断裂15

一、疲劳的基本概念15

二、疲劳断口的特征15

三、疲劳抗力指标及其影响因素17

第四节 零件的磨损失效24

一、磨损的基本类型24

二、接触疲劳26

三、提高零件磨损抗力的途径26

第五节 零件的腐蚀失效28

一、高温氧化腐蚀28

二、电化学腐蚀29

三、应力腐蚀31

四、改善零件腐蚀抗力的措施32

第六节 零件在高温下的蠕变变形和断裂失效33

一、高温对金属力学性能的影响33

二、蠕变极限和持久强度33

三、高温下零件的失效及其防止35

习题与思考题35

第二章 碳钢37

第一节 纯铁的组织和性能37

一、纯铁的结晶37

二、纯铁的晶体结构39

三、工业纯铁的组织和性能43

第二节 铁碳合金中的相和组织组成物45

一、铁和碳的相互作用45

二、铁碳合金中的相和组织组成物47

第三节 Fe-Fe3C相图48

一、相图的基本概念48

二、Fe-Fe3C相图分析52

三、典型铁碳合金结晶过程分析54

四、碳对铁碳合金平衡组织和性能的影响62

五、Fe-Fe3C相图的实际应用64

六、合金性能和相图关系小结65

第四节 钢中常存杂质元素对钢性能的影响66

一、硅和锰的影响66

二、硫和磷的影响66

三、钢中气体的影响67

第五节 钢锭的组织和缺陷68

一、镇静钢锭的组织68

二、镇静钢锭的缺陷69

第六节 压力加工对钢组织和性能的影响69

一、冷压力加工对钢组织和性能的影响70

二、冷变形钢在加热过程中组织和性能的变化73

三、热压力加工对钢组织和性能的影响76

第七节 碳钢的分类、牌号及用途77

一、碳钢的分类77

二、碳钢的牌号和用途78

习题与思考题83

第三章 钢的热处理85

第一节 钢在加热时的转变85

一、奥氏体的形成85

二、奥氏体晶粒大小86

第二节 奥氏体转变图88

一、奥氏体等温转变图88

二、奥氏体连续冷却转变图94

第三节 钢的普通热处理96

一、钢的退火96

二、钢的正火97

三、钢的淬火97

四、钢的回火101

第四节 钢的表面热处理104

一、表面淬火104

二、表面化学热处理106

第五节 钢的特种热处理110

一、真空热处理110

二、可控气氛热处理111

三、形变热处理113

习题与思考题115

第四章 合金钢117

第一节 概述117

一、合金元素在钢中的作用117

二、合金钢的分类及牌号122

第二节 合金结构钢123

一、低合金高强度结构钢124

二、合金渗碳钢125

三、合金调质钢128

四、合金弹簧钢132

五、轴承钢133

六、超高强度钢135

第三节 合金工具钢140

一、工具的服役条件140

二、常用合金工具钢及其热处理141

三、新型合金工具钢148

第四节 特殊性能钢150

一、不锈钢和镍基耐蚀合金150

二、耐热钢和高温合金159

三、低温钢161

四、耐磨钢165

习题与思考题168

第五章 铸铁169

第一节 铸铁的石墨化169

一、石墨化过程169

二、影响石墨化的因素170

第二节 各类铸铁的特点及应用171

一、铸铁的分类171

二、不同石墨形态铸铁的特性及用途172

三、合金铸铁179

习题与思考题181

第六章 有色金属及其合金182

第一节 铝及铝合金182

一、工业纯铝182

二、铝合金183

第二节 镁及镁合金194

一、工业纯镁194

二、镁合金194

第三节 铜及铜合金197

一、工业纯铜197

二、铜合金198

第四节 钛及钛合金211

一、工业纯钛211

二、钛合金211

第五节 轴承合金214

一、轴承合金的性能要求与组织214

二、轴承合金的类型及应用215

习题与思考题219

第七章 高分子材料221

第一节 概述221

一、高分子材料的合成221

二、高分子链的结构与柔性223

三、高聚物的聚集态和物理状态227

第二节 高分子材料的性能特点229

一、高分子材料的力学性能特点229

二、高分子材料的理化性能特点230

三、高分子材料的老化及其防止232

第三节 常用高分子材料232

一、常用工程塑料及成型加工232

二、常用橡胶材料241

三、常用合成纤维244

四、常用合成胶粘剂248

习题与思考题252

第八章 陶瓷材料253

第一节 概述253

一、陶瓷材料的分类与生产253

二、陶瓷材料的结构与性能特点254

第二节 工程结构陶瓷材料256

一、普通陶瓷256

二、特种陶瓷257

第三节 金属陶瓷259

一、粉末冶金方法及其应用259

二、金属陶瓷硬质合金261

习题与思考题264

第九章 复合材料265

第一节 概述265

一、复合材料的分类265

二、复合材料的性能特点266

第二节 增强材料及其增强机制268

一、增强材料268

二、增强机制简介270

第三节 常用复合材料271

一、塑料基复合材料271

二、金属基复合材料274

三、橡胶基复合材料277

四、陶瓷基复合材料278

习题与思考题280

第十章 功能材料281

第一节 概述281

一、功能材料的重要性281

二、功能材料的分类282

第二节 电功能材料282

一、半导体材料282

二、超导材料283

三、电接点（触头）材料286

第三节 磁功能材料287

一、软磁材料287

二、硬磁材料288

三、磁致伸缩材料289

第四节 热功能材料289

一、膨胀材料290

二、形状记忆材料291

三、测温材料293

第五节 光功能材料294

一、固体激光材料294

二、光导纤维295

第六节 其他功能材料296

一、敏感材料296

二、储氢材料297

三、隐形材料298

四、声功能材料299

习题与思考题300

第十一章 材料改性新技术301

第一节 材料表面改性新技术301

一、热喷涂技术301

二、激光束、离子束及电子束技术303

三、气相沉积技术307

第二节 快速凝固新技术312

一、快速凝固的基本原理312

二、快速凝固技术的应用313

第三节 纳米技术314

一、纳米材料的基本特性314

二、纳米材料的制备方法315

三、纳米材料的应用315

习题与思考题316

第十二章 零件的选材及工艺路线317

第一节 常用力学性能指标在选材中的意义317

一、刚度和弹性指标317

二、硬度和强度指标318

三、塑性和冲击韧性指标320

第二节 断裂韧度在选材中的意义321

第三节 零件实物性能试验的重要性322

一、结构设计对性能的影响322

二、加工工艺对性能的影响323

第四节 材料强度、塑性与韧性的合理配合324

第五节 选材方法325

一、根据材料的使用性能选材325

二、根据材料的工艺性能选材328

三、根据材料的经济性选材330

四、实例分析331

第六节 典型零件选材及工艺路线336

一、齿轮336

二、轴337

三、汽轮机叶片339

习题与思考题341

第十三章 工程材料在典型机械上的应用342

第一节 工程材料在汽车上的应用342

一、金属材料在汽车典型零（构）件上的应用342

二、其他工程材料在汽车典型零（构）件上的应用345

第二节 工程材料在机床上的应用347

一、金属材料在机床典型零（构）件上的应用347

二、其他工程材料在机床典型零（构）件上的应用352

第三节 工程材料在热能设备上的应用352

一、工程材料在锅炉典型零（构）件上的应用353

二、工程材料在核反应堆典型零（构）件上的应用355

三、工程材料在汽轮机典型零（构）件上的应用357

第四节 工程材料在仪器仪表上的应用359

一、金属材料在仪器仪表典型零（构）件上的应用359

二、工程塑料及其复合材料在仪器仪表典型零（构）件上的应用360

第五节 工程材料在石油化工设备上的应用361

一、金属材料在石油化工设备典型零（构）件上的应用361

二、非金属材料在石油化工设备典型零（构）件上的应用363

第六节 工程材料在航空航天器上的应用365

一、工程材料在机翼、机体和防热层上的应用365

二、工程材料在航空发动机和火箭发动机典型零（构）件上的应用366

习题与思考题372

参考文献374