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绪论1

0.1材料与材料科学1

0.2工程材料的分类及应用2

0.3机械工程材料课程的目的、性质和学习要求3

第1章 材料的性能4

1.1材料的力学性能4

1.1.1弹性与刚度4

1.1.2强度与塑性5

1.1.3硬度6

1.1.4冲击韧性8

1.1.5疲劳9

1.1.6断裂韧性9

1.1.7热疲劳10

1.2材料的物理和化学性能10

1.2.1材料的物理性能10

1.2.2材料的化学性能11

1.3材料的工艺性能11

1.3.1铸造性11

1.3.2可锻性11

1.3.3 可焊性11

1.3.4切削加工性12

思考题12

第2章 材料的结构13

2.1原子的结合方式13

2.1.1 离子键13

2.1.2共价键13

2.1.3金属键14

2.1.4分子键14

2.2晶体结构的基本概念14

2.2.1 晶体与非晶体14

2.2.2 晶格15

2.2.3 晶胞15

2.2.4立方晶系的晶面和晶向表示方法16

2.3金属的结构17

2.3.1 金属的晶体结构17

2.3.2 金属的非晶态结构23

2.4陶瓷的结构24

2.4.1 晶相24

2.4.2玻璃相25

2.4.3 气相26

2.5高分子材料的结构26

2.5.1 高分子化合物的组成26

2.5.2大分子链的结构26

2.5.3高分子的聚集态结构28

思考题28

第3章 材料的凝固29

3.1纯金属的结晶29

3.1.1 结晶的热力学条件29

3.1.2纯金属的结晶过程30

3.1.3 同素异构转变31

3.2合金的结晶32

3.2.1 二元相图的建立32

3.2.2 二元相图的基本类型与分析32

3.3铁碳合金相图41

3.3.1 铁碳合金的组元和相41

3.3.2铁碳合金相图的分析42

3.3.3典型铁碳合金的平衡结晶过程44

3.3.4含碳量对铁碳合金组织和性能的影响51

3.4凝固组织及其控制52

3.4.1 金属及合金结晶后的晶粒大小及其控制53

3.4.2铸锭的组织及其控制53

思考题55

第4章 金属的塑性变形与再结晶56

4.1金属的塑性变形56

4.1.1 单晶体金属的塑性变形56

4.1.2多晶体金属的塑性变形59

4.2合金的塑性变形与强化60

4.2.1 单相固溶体合金的塑性变形与固溶强化60

4.2.2 多相合金的塑性变形与弥散强化60

4.3塑性变形对金属组织和性能的影响60

4.3.1 塑性变形对金属组织结构的影响60

4.3.2塑性变形对金属性能的影响61

4.3.3残余内应力62

4.4回复与再结晶62

4.4.1冷变形金属在加热时的组织和性能变化62

4.4.2再结晶温度63

4.4.3再结晶退火后的晶粒度64

4.5金属的热加工65

4.5.1 冷加工与热加工的区别65

4.5.2热加工对金属组织和性能的影响65

思考题66

第5章 钢的热处理67

5.1概述67

5.2钢在加热时的转变68

5.2.1奥氏体的形成过程68

5.2.2奥氏体的晶粒大小及其影响因素69

5.3钢在冷却时的转变69

5.3.1过冷奥氏体的转变产物及转变过程69

5.3.2过冷奥氏体转变图74

5.4钢的退火与正火77

5.4.1 退火77

5.4.2正火78

5.5钢的淬火与回火79

5.5.1 淬火79

5.5.2 回火82

5.6钢的表面热处理85

5.6.1 表面淬火85

5.6.2化学热处理86

5.7金属材料表面处理新技术89

5.7.1热喷涂技术89

5.7.2气相沉积技术90

5.7.3三束表面改性技术91

思考题92

第6章 工业用钢94

6.1钢的分类与编号94

6.1.1钢的分类94

6.1.2钢的编号95

6.2钢中杂质与合金元素98

6.2.1 钢中常存杂质元素对性能的影响98

6.2.2合金元素在钢中的主要作用98

6.3结构钢101

6.3.1碳素结构钢101

6.3.2优质碳素结构钢102

6.3.3低合金高强度结构钢103

6.3.4渗碳钢104

6.3.5调质钢106

6.3.6弹簧钢108

6.3.7滚动轴承钢110

6.3.8耐磨钢110

6.4工具钢111

6.4.1刃具钢112

6.4.2模具钢116

6.4.3量具钢118

6.5特殊性能钢119

6.5.1不锈钢119

6.5.2耐热钢和高温合金122

思考题126

第7章 铸铁128

7.1概述128

7.1.1铸铁的石墨化过程128

7.1.2铸铁的特点及分类129

7.2常用铸铁130

7.2.1灰铸铁130

7.2.2可锻铸铁132

7.2.3球墨铸铁134

7.2.4蠕墨铸铁136

思考题136

第8章 有色金属及其合金138

8.1铝及铝合金138

8.1.1铝及铝合金的性能特点138

8.1.2铝合金的分类138

8.1.3铝合金的热处理139

8.1.4铝合金的牌号、性能及用途139

8.2铜及铜合金143

8.2.1 铜及铜合金的性能特点143

8.2.2黄铜143

8.2.3青铜145

8.2.4白铜146

8.3钛及钛合金147

8.3.1工业纯钛147

8.3.2钛合金147

8.4轴承合金149

8.4.1组织性能要求149

8.4.2常用轴承合金149

思考题151

第9章 高分子材料152

9.1概述152

9.1.1高分子材料的分类和命名152

9.1.2高分子材料的力学状态152

9.1.3常用高分子材料的化学反应153

9.2常用高分子工程材料154

9.2.1工程塑料154

9.2.2合成橡胶157

思考题158

第10章 陶瓷材料159

10.1概述159

10.1.1 陶瓷材料的特点159

10.1.2陶瓷材料的分类159

10.2常用工业陶瓷160

10.2.1普通陶瓷160

10.2.2特种陶瓷160

思考题163

第11章 复合材料164

11.1概述164

11.1.1复合材料的分类164

11.1.2复合材料的特点164

11.2粒子与层状增强复合材料165

11.2.1粒子增强复合材料165

11.2.2层状复合材料166

11.3纤维增强复合材料167

11.3.1 纤维增强复合原则167

11.3.2纤维的种类和性能167

11.3.3聚合物基纤维增强复合材料168

11.3.4纤维增强金属基复合材料168

11.3.5纤维增强陶瓷复合材料169

思考题170

第12章 新型工程材料171

12.1形状记忆合金171

12.1.1形状记忆效应171

12.1.2形状记忆效应的机理171

12.1.3形状记忆合金的应用172

12.2非晶态合金173

12.2.1 非晶态合金的制备173

12.2.2非晶态合金的特性174

12.2.3 非晶态合金的应用175

12.3超塑性合金175

12.3.1超塑性现象175

12.3.2超塑性合金177

12.3.3超塑性合金的应用177

12.4纳米材料178

12.4.1 纳米材料的特性178

12.4.2纳米材料的分类179

12.4.3纳米材料的制备179

12.4.4纳米新材料180

12.4.5纳米复合材料180

12.4.6纳米材料的应用181

思考题182

第13章 零部件的失效与选材183

13.1零部件的失效183

13.1.1 失效概念183

13.1.2 失效形式183

13.1.3 失效原因185

13.1.4失效分析185

13.2零部件的选材187

13.2.1选材的基本原则187

13.2.2典型零部件选材及工艺分析189

13.2.3典型设备及装置的选材195

思考题201

附录202

附录1 常用钢种的临界温度202

附录2 钢热处理工艺的代号与技术条件的表示方法204

附录3 有色金属供应状态或铸态、热处理状态的表示方法204

附录4 化学元素周期表205

参考文献206