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绪论1

第1章 机械工程材料的性能3

1.1 概述3

1.1.1 材料的力学性能3

1.1.2 金属材料的物理性能和化学性能4

1.2 强度与塑性8

1.2.1 强度8

1.2.2 塑性10

1.3 硬度11

1.3.1 布氏硬度11

1.3.2 洛氏硬度13

1.3.3 维氏硬度15

1.4 韧性与疲劳强度16

1.4.1 韧性16

1.4.2 疲劳强度17

1.5 综合练习题18

第2章 金属和合金的晶体结构与结晶20

2.1 金属的晶体结构20

2.1.1 晶体与非晶体20

2.1.2 晶体结构的基本知识21

2.2 金属中的晶体缺陷23

2.2.1 常见晶体缺陷及分类23

2.2.2 晶体缺陷24

2.3 纯金属的结晶25

2.3.1 纯金属的结晶25

2.3.2 金属的同素异构转变28

2.4 合金的晶体结构及结晶29

2.4.1 合金的基本概念29

2.4.2 合金的晶体结构30

2.4.3 合金的结晶31

2.5 综合练习题32

第3章 铁碳合金相图34

3.1 铁碳合金的基本组织34

3.2 铁碳合金相图分析35

3.2.1 Fe-Fe3C相图分析36

3.2.2 铁碳合金的分类38

3.2.3 典型铁碳合金的结晶过程分析38

3.3 铁碳合金的成分、组织和性能之间的关系43

3.3.1 含碳量对平衡组织的影响43

3.3.2 含碳量对力学性能的影响44

3.4 铁碳合金相图的应用45

3.4.1 选材方面的应用45

3.4.2 加工工艺方面的应用46

3.5 综合练习题47

第4章 钢的热处理49

4.1 概述49

4.1.1 非合金（碳）钢的缺陷49

4.1.2 热处理的分类50

4.1.3 热处理的工艺过程51

4.2 钢铁材料的热处理51

4.2.1 钢的热处理原理51

4.2.2 钢的奥氏体形成51

4.2.3 奥氏体晶粒长大及其影响因素53

4.3 钢在冷却时的转变54

4.3.1 奥氏体的等温转变55

4.3.2 过冷奥氏体的连续冷却转变57

4.4 钢的退火与正火59

4.4.1 退火59

4.4.2 正火62

4.4.3 正火与退火的区别62

4.5 钢的淬火与回火63

4.5.1 钢的淬火63

4.5.2 淬透性与淬硬性68

4.5.3 钢的回火70

4.5.4 淬火、回火零件分类和表面硬度的误差范围73

4.6 钢的表面淬火75

4.6.1 感应加热表面淬火75

4.6.2 火焰加热表面淬火76

4.6.3 激光加热表面淬火77

4.7 钢的化学热处理77

4.7.1 化学热处理的作用78

4.7.2 化学热处理的优点78

4.7.3 化学热处理的基本过程78

4.7.4 渗碳78

4.7.5 渗氮80

4.7.6 碳氮共渗81

4.8 钢的热处理新技术82

4.8.1 气相沉积82

4.8.2 可控气氛热处理82

4.8.3 真空热处理83

4.8.4 形变热处理84

4.8.5 激光热处理84

4.8.6 电子束热处理85

4.9 综合练习题85

第5章 工业用钢88

5.1 钢的分类与编号88

5.1.1 钢的分类88

5.1.2 钢的编号90

5.2 钢铁中常见元素存在的影响91

5.3 非合金钢93

5.3.1 普通非合金结构钢93

5.3.2 优质非合金结构钢94

5.3.3 非合金工具钢96

5.4 低合金钢97

5.4.1 低合金高强度结构钢98

5.4.2 低合金耐候钢99

5.4.3 低合金专业用钢99

5.4.4 易切削结构钢99

5.5 合金钢101

5.5.1 合金结构钢101

5.5.2 合金工具钢109

5.6 铸钢119

5.6.1 铸钢的分类119

5.6.2 铸钢的性能特点120

5.7 特殊性能钢120

5.7.1 不锈钢120

5.7.2 耐热钢124

5.7.3 耐磨钢127

5.8 金属腐蚀及防护128

5.8.1 金属的腐蚀129

5.8.2 防止金属腐蚀的方法130

5.9 综合练习题131

第6章 铸铁135

6.1 概述135

6.2 铸铁的分类及石墨化影响因素135

6.2.1 铸铁的分类135

6.2.2 铸铁的石墨化及其影响因素137

6.3 灰铸铁140

6.3.1 灰铸铁的成分、组织、性能特点和用途140

6.3.2 灰铸铁的牌号及用途141

6.3.3 热处理143

6.4 球墨铸铁144

6.4.1 球墨铸铁的化学成分、组织和性能144

6.4.2 球墨铸铁的牌号及用途145

6.4.3 球墨铸铁的热处理145

6.5 可锻铸铁147

6.5.1 可锻铸铁的化学成分、组织和性能147

6.5.2 可锻铸铁的牌号及用途148

6.6 蠕墨铸铁149

6.6.1 蠕墨铸铁的化学成分、组织和性能149

6.6.2 蠕墨铸铁的牌号及用途149

6.7 合金铸铁150

6.7.1 耐磨铸铁150

6.7.2 耐热铸铁151

6.7.3 耐蚀铸铁152

6.8 综合练习题152

第7章 有色金属154

7.1 概述154

7.2 铝及铝合金155

7.2.1 工业纯铝155

7.2.2 铝合金的分类155

7.2.3 铝合金的热处理156

7.2.4 变形铝合金157

7.2.5 铸造铝合金160

7.3 铜及铜合金163

7.3.1 工业纯铜164

7.3.2 黄铜164

7.3.3 青铜166

7.3.4 白铜169

7.4 钛及钛合金170

7.4.1 纯钛170

7.4.2 钛合金171

7.5 轴承合金172

7.5.1 对轴承合金性能的要求172

7.5.2 轴承合金的组织172

7.5.3 常用的轴承合金173

7.6 镁及镁合金176

7.7 锌及锌合金177

7.8 粉末冶金材料178

7.8.1 概述178

7.8.2 材料的工艺性能178

7.8.3 材料的优越性能179

7.8.4 硬质合金180

7.9 综合练习题182

第8章 非金属材料185

8.1 高分子材料185

8.1.1 概述185

8.1.2 塑料186

8.1.3 橡胶190

8.1.4 胶黏剂194

8.2 陶瓷材料195

8.2.1 陶瓷的分类196

8.2.2 陶瓷的组成及性能特点196

8.2.3 常用工业陶瓷197

8.3 复合材料199

8.3.1 复合材料的分类199

8.3.2 复合材料的性能200

8.3.3 常用复合材料201

8.3.4 新技术复合材料202

8.4 综合练习题203

第9章 新型材料205

9.1 概述205

9.2 纳米材料205

9.2.1 概述205

9.2.2 纳米材料的性能206

9.2.3 纳米材料的制备与应用208

9.3 超导材料209

9.3.1 概述209

9.3.2 超导材料的特性209

9.3.3 超导材料的分类210

9.3.4 超导材料的应用211

9.4 形状记忆合金材料212

9.4.1 概述212

9.4.2 形状记忆合金212

9.4.3 形状记忆效应213

9.4.4 形状记忆合金的分类及应用213

9.5 非晶态合金材料214

9.5.1 概述214

9.5.2 非晶态合金的性能特点215

9.5.3 非晶态合金的制备与应用215

9.5.4 微晶合金216

9.6 磁性材料216

9.6.1 概述216

9.6.2 磁性材料的分类与应用216

9.7 综合练习题218

第10章 机械工程材料的选用219

10.1 机械零件的失效分析219

10.1.1 零件失效的概念219

10.1.2 零件的失效形式219

10.1.3 零件失效的原因220

10.2 机械零件的选材原则221

10.2.1 材料的使用性能223

10.2.2 材料的工艺性能223

10.2.3 材料的经济性能224

10.3 典型零件的选材实例224

10.3.1 齿轮零件的选材224

10.3.2 轴类零件的选材226

10.3.3 箱体类零件的选材229

10.4 综合练习题230

附录 其他新型材料232

附1 生物医用材料232

1.1 概述232

1.2 生物医用材料的分类232

1.3 生物医用材料的应用232

附2 生态环境材料234

2.1 概述234

2.2 生态环境材料的研究234

2.3 生态环境材料的可持续发展235

附3 纺织新材料235

3.1 概述235

3.2 超细纤维235

3.3 蜘蛛丝纤维236

3.4 超柔软纤维237

3.5 超蓬松材料237

3.6 功能性纤维237

附4 电子信息材料238

4.1 概述238

4.2 电子信息材料的分类238

4.3 电子信息材料的应用和发展趋势238

附5 新能源材料239

5.1 概述239

5.2 氢能240

5.3 太阳能240

5.4 核能材料241

5.5 风能241

5.6 海洋能242

5.7 生物质能244

5.8 地热能246

5.9 水能246

5.10 可燃冰247

5.11 煤层气247

5.12 微生物248

附6 已问世的10种未来材料248

参考文献254