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绪论1

0.1 材料的发展1

0.2 材料与机械工程2

0.3 工程材料及其分类2

0.4 教学目标3

第1篇 材料的特性与结构4

第1章 金属材料的特性与结构4

1.1 金属的特性与晶体结构4

1.1.1 金属的特性4

1.1.2 晶体结构5

1.2 合金的相结构11

1.2.1 固溶体12

1.2.2 金属化合物13

1.2.3 非晶相13

思考题14

第2章 非金属材料的特性与结构15

2.1 高分子化合物的特性与结构15

2.1.1 高分子化合物的特性15

2.1.2 高分子化合物的结构15

2.1.3 高分子化合物的三态17

2.2 陶瓷的特性与结构18

2.2.1 陶瓷的特性18

2.2.2 陶瓷的结构18

思考题19

第3章 复合材料的结构20

3.1 复合材料的结构20

3.1.1 复合材料的基体相20

3.1.2 复合材料的增强相20

3.1.3 复合材料的界面21

3.2 复合材料的复合效应22

思考题22

小结22

第2篇 金属的结晶与非金属材料的制备24

第4章 纯金属的结晶24

4.1 结晶的能量条件24

4.2 金属的结晶过程25

4.3 金属的同素异构转变28

4.4 铸锭的宏观组织28

思考题29

第5章 合金的相变30

5.1 合金的冷却过程与二元合金相图30

5.1.1 匀晶相图30

5.1.2 共晶相图32

5.1.3 包晶相图34

5.1.4 具有共析转变的相图35

5.1.5 形成稳定化合物的二元合金相图35

5.1.6 二元合金相图的一些几何规律35

5.1.7 合金的性能与相图的关系35

5.2 铁碳合金36

5.2.1 铁碳合金中的基本相36

5.2.2 铁碳合金相图37

思考题44

第6章 高分子材料的合成与陶瓷材料的制备46

6.1 高分子材料的合成46

6.2 陶瓷材料的制备47

思考题48

小结48

第3篇 材料的改性49

第7章 金属材料的强化49

7.1 形变强化49

7.1.1 金属的变形过程49

7.1.2 塑性变形对金属组织和性能的影响53

7.2 固溶强化55

7.3 第二相强化55

7.4 细晶强化55

思考题56

第8章 钢的热处理57

8.1 钢的热处理原理57

8.1.1 钢在加热时的转变57

8.1.2 钢在冷却时的转变59

8.2 钢的整体热处理65

8.2.1 退火与正火65

8.2.2 淬火与回火67

8.2.3 钢的淬透性70

8.2.4 其它整体热处理工艺74

思考题76

第9章 金属材料的表面改性78

9.1 表面淬火78

9.1.1 感应加热表面淬火78

9.1.2 火焰加热表面淬火79

9.2 化学热处理79

9.2.1 渗碳80

9.2.2 渗氮82

9.2.3 碳氮共渗82

9.3 其它表面改性技术83

9.3.1 激光表面改性83

9.3.2 离子注入表面改性83

9.3.3 双层辉光渗金属表面改性83

9.3.4 化学气相沉积84

9.3.5 物理气相沉积85

9.3.6 热喷涂85

9.3.7 电火花表面涂覆85

9.3.8 化学镀86

思考题86

第10章 非金属材料的改性87

10.1 高分子材料的改性87

10.2 陶瓷材料的改性87

思考题88

小结88

第4篇 常用工程材料90

第11章 工业用钢90

11.1 钢中元素90

11.1.1 钢中合金元素90

11.1.2 钢中杂质和纯净钢91

11.2 钢的合金化92

11.2.1 合金元素在钢中的存在形式92

11.2.2 合金元素对铁碳相图的影响93

11.2.3 合金元素对钢的热处理的影响94

11.3 钢的分类及牌号表示方法96

11.3.1 钢的分类96

11.3.2 钢的牌号表示方法98

11.4 结构钢100

11.4.1 工程构件用钢100

11.4.2 常用机器零件用钢104

11.4.3 专门用途机械零件用钢115

11.5 工具钢119

11.5.1 工具钢牌号表示方法119

11.5.2 刃具钢120

11.5.3 模具钢127

11.5.4 量具用钢132

11.6 特殊性能钢134

11.6.1 材料与环境的相互作用134

11.6.2 不锈钢和耐热钢牌号表示方法135

11.6.3 不锈钢136

11.6.4 耐热钢139

11.6.5 耐磨钢141

思考题142

第12章 铸铁143

12.1 铸铁的石墨化143

12.2 灰口铸铁144

12.2.1 灰铸铁144

12.2.2 球墨铸铁145

12.2.3 蠕墨铸铁147

12.2.4 可锻铸铁148

12.2.5 特殊性能铸铁150

思考题151

第13章 有色金属及其合金152

13.1 铝及铝合金152

13.1.1 铝及铝合金的分类152

13.1.2 铝合金的强化及热处理153

13.1.3 铝及铝合金的牌号表示方法154

13.1.4 鋁合金155

13.2 镁及镁合金159

13.2.1 纯镁159

13.2.2 镁的合金化159

13.2.3 镁合金的热处理159

13.2.4 镁合金160

13.3 铜及铜合金161

13.3.1 纯铜161

13.3.2 铜的合金化161

13.3.3 铜合金161

13.4 钛及钛合金165

13.5 轴承合金166

思考题167

第14章 非金属材料169

14.1 塑料169

14.2 陶瓷177

思考题180

第15章 复合材料181

15.1 复合材料的分类181

15.2 复合材料的性能182

15.3 复合材料中常用的增强材料183

15.4 常用复合材料184

15.4.1 聚合物基复合材料184

15.4.2 金属基复合材料185

15.4.3 陶瓷基复合材料186

15.4.4 碳/碳复合材料187

思考题187

第16章 功能材料简介188

16.1 电功能材料188

16.2 磁功能材料189

16.3 光功能材料189

16.4 热功能材料191

16.5 其它新材料192

思考题195

小结195

第5篇 工程设计中的材料选择196

第17章 零构件的失效分析与材料的失效抗力指标196

17.1 零构件服役条件196

17.2 零构件失效196

17.3 材料的失效抗力指标199

17.3.1 静载时材料的力学性能200

17.3.2 冲击载荷下的力学性能指标202

17.3.3 交变载荷下的力学性能指标204

17.3.4 一次加载脆性断裂情况下的力学性能指标205

17.3.5 热负荷、环境介质作用下的力学性能指标206

思考题207

第18章 典型零件的材料选择208

18.1 选材原则208

18.1.1 使用性能原则208

18.1.2 工艺性能原则209

18.1.3 经济性原则210

18.1.4 可持续发展原则211

18.2 典型零件的选材212

18.2.1 齿轮类零件选材212

18.2.2 轴类零件选材216

18.2.3 机架、箱体类零件的选材217

18.2.4 切削刃具的选材218

思考题221

第19章 汽车用材料的选择222

19.1 汽车轻量化与汽车选材222

19.2 汽车典型零件选材227

19.3 汽车车身的科学选材232

思考题234

小结235

附录主要名词中英文对照236

参考文献238