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第1章 材料的结构1

1.1 材料的结合方式1

1.1.1 化学键1

1.1.2 工程材料的键性2

1.2 晶体学基础3

1.2.1 晶体与非晶体3

1.2.2 空间点阵4

1.2.3 晶向指数与晶面指数6

1.2.4 晶体的极射赤面投影8

1.3 材料的晶体结构10

1.3.1 典型金属的晶体结构10

1.3.2 共价晶体的晶体结构14

1.3.3 离子晶体的晶体结构15

1.3.4 合金相结构17

习题23

第2章 晶体缺陷25

2.1 点缺陷25

2.1.1 点缺陷的类型及形式25

2.1.2 点缺陷的运动及平衡浓度25

2.1.3 点缺陷对性能的影响26

2.2 线缺陷26

2.2.1 位错的基本概念26

2.2.2 位错的运动29

2.2.3 位错的弹性性质32

2.2.4 实际晶体中的位错36

2.3 面缺陷43

2.3.1 外表面43

2.3.2 晶界与亚晶界43

习题47

第3章 纯金属的凝固49

3.1 纯金属的结晶过程49

3.3.1 液态金属的结构49

3.1.2 纯金属的结晶过程49

3.2 结晶的热力学条件49

3.2.1 结晶的过冷现象49

3.2.2 凝固的热力学条件50

3.3 形核规律50

3.3.1 均匀形核50

3.3.2 非均匀形核52

3.4 长大规律54

3.4.1 液-固界面的微观结构54

3.4.2 晶核的长大机制54

3.4.3 纯金属的生长形态55

3.5 结晶理论的某些实际应用57

3.5.1 细化金属铸件晶粒的方法57

3.5.2 定向凝固技术58

3.5.3 单晶体的制备58

3.5.4 急冷凝固技术59

习题62

第4章 二元相图63

4.1 相图的基本知识63

4.1.1 相图的表示方法63

4.1.2 相图的建立64

4.1.3 相平衡与相律64

4.1.4 二元相图的几何规律65

4.2 二元相图的基本类型66

4.2.1 匀晶相图66

4.2.2 共晶相图72

4.2.3 包晶相图79

4.3 二元相图的分析和使用81

4.3.1 其他类型的二元相图81

4.3.2 复杂二元相图的分析方法83

4.4 铁碳相图和铁碳合金86

4.4.1 铁碳相图86

4.4.2 碳和杂质元素对碳钢组织和性能的影响93

4.4.3 合金铸件的组织与缺陷96

习题101

第5章 三元相图103

5.1 三元相图的成分表示法103

5.1.1 浓度三角形103

5.1.2 浓度三角形中具有特定意义的线103

5.2 三元系平衡转变的定量法则104

5.2.1 直线定律104

5.2.2 重心定律104

5.3 三元匀晶相图105

5.3.1 相图分析105

5.3.2 等温截面图（水平截面图）105

5.3.3 变温截面图（垂直截面图）106

5.4 三元共晶相图107

5.4.1 组元在固态互不溶，具有共晶转变的相图107

5.4.2 组元在固态下有限溶解，具有共晶转变的三元相图109

5.4.3 三相平衡包晶转变的相图特征111

5.5 三元合金相图的四相平衡转变）112

5.5.1 立体图中的四相平衡平面112

5.5.2 投影图上的四相平衡平面113

5.5.3 垂直截面图上的四相平衡区114

5.6 具有化合物的三元相图及三元相图的简化分割114

5.7 三元合金相图应用举例115

5.7.1 Fe-C-Si三元系的垂直截面图115

5.7.2 Fe-Cr-C三元系的垂直截面图115

5.7.3 Fe-Cr-C三元系的水平截面图116

5.7.4 CaO-SiO2-Al2O3三元系投影图117

习题117

第6章 固体材料的变形与断裂120

6.1 弹性变形120

6.1.1 普弹性120

6.1.2 滞弹性121

6.2 单晶体的塑性变形121

6.2.1 滑移121

6.2.2 孪生128

6.2.3 晶体的扭折130

6.3 多晶体的塑性变形130

6.3.1 多晶体塑性变形过程130

6.3.2 晶粒大小对塑性变形的影响131

6.3.3 多晶体应力-应变曲线131

6.4 塑性变形对金属组织与性能的影响132

6.4.1 显微组织与性能的变化132

6.4.2 形变织构133

6.4.3 残余应力133

6.5 金属及合金强化的位错解释134

6.5.1 Cottrell气团134

6.5.2 位错交割和带割阶位错的运动134

6.5.3 固定位错136

6.5.4 滑动位错与第二相质点的交互作用137

6.6 断裂138

6.6.1 理论断裂强度139

6.6.2 Griffith理论与断裂韧性139

6.6.3 裂纹的萌生140

6.6.4 断裂形式141

6.6.5 影响材料断裂的基本因素142

习题143

第7章 回复与再结晶145

7.1 形变金属及合金在退火过程中的变化145

7.1.1 显微组织的变化145

7.1.2 储存能释放与性能变化145

7.2 回复146

7.2.1 回复机理146

7.2.2 回复动力学147

7.2.3 回复退火的应用148

7.3 再结晶148

7.3.1 再结晶的形核148

7.3.2 再结晶动力学150

7.3.3 影响再结晶的因素151

7.3.4 再结晶后晶粒大小152

7.4 晶粒长大152

7.4.1 晶粒的正常长大153

7.4.2 晶粒的异常长大155

7.5 金属的热变形155

7.5.1 动态回复156

7.5.2 动态再结晶156

7.5.3 热加工后的组织及性能157

7.5.4 超塑性158

习题159

第8章 扩散160

8.1 扩散定律160

8.1.1 菲克第一定律160

8.1.2 菲克第二定律160

8.1.3 扩散方程在生产中的应用举例160

8.1.4 扩散的驱动力及上坡扩散163

8.2 扩散机制163

8.2.1 间隙扩散163

8.2.2 置换扩散164

8.2.3 扩散系数公式165

8.3 影响扩散的因素166

8.3.1 温度166

8.3.2 固溶体类型166

8.3.3 晶体结构166

8.3.4 浓度167

8.3.5 合金元素的影响167

8.3.6 短路扩散167

8.4 反应扩散168

习题168

第9章 固态相变170

9.1 固态相变总论170

9.1.1 固态相变分类170

9.1.2 固态相变的特征172

9.1.3 固态相变的形核173

9.1.4 新相的长大176

9.1.5 相变动力学178

9.2 扩散型相变180

9.2.1 调幅分解180

9.2.2 过饱和固溶体的脱溶181

9.2.3 共析转变186

9.3 无扩散相变188

9.3.1 陶瓷的同质异构转变188

9.3.2 块型转变188

9.3.3 马氏体相变189

9.4 贝氏体相变193

9.4.1 钢中贝氏体类型及形成过程193

9.4.2 贝氏体的组织形态193

9.4.3 贝氏体钢及应用195

9.5 钢的热处理原理195

9.5.1 钢的加热转变196

9.5.2 钢的冷却转变200

9.5.3 钢的回火转变204

9.6 钢的热处理工艺207

9.6.1 普通热处理207

9.6.2 表面热处理213

第10章 金属材料221

10.1 工业用钢221

10.1.1 钢中合金元素221

10.1.2 工程结构钢226

10.1.3 机械制造结构钢228

10.1.4 工具钢233

10.1.5 特殊性能钢240

10.2 铸铁249

10.2.1 铸铁的石墨化250

10.2.2 铸铁中石墨形态的控制252

10.2.3 常用铸铁254

10.3 有色金属及合金259

10.3.1 铝及铝合金260

10.3.2 铜及铜合金270

10.3.3 轴承合金281

10.3.4 钛及钛合金283

第11章 高分子材料290

11.1 概述290

11.1.1 高分子材料的基本概念290

11.1.2 高分子化合物的结构293

11.1.3 高分子化合物的力学状态296

11.1.4 高分子材料的老化及其改性297

11.2 工程塑料298

11.2.1 塑料的组成与分类298

11.2.2 塑料制品的成型与加工299

11.2.3 塑料的性能特点299

11.2.4 常用工程塑料300

11.3 合成橡胶与合成纤维303

11.3.1 橡胶303

11.3.2 合成纤维305

11.4 合成胶粘剂和涂料306

11.4.1 合成胶粘剂306

11.4.2 涂料307

第12章 陶瓷材料309

12.1 陶瓷概述309

12.2 陶瓷材料的典型结构310

12.2.1 离子晶体陶瓷结构310

12.2.2 共价晶体陶瓷结构311

12.2.3 非晶型陶瓷结构311

12.3 陶瓷的显微结构312

12.3.1 晶粒312

12.3.2 玻璃相313

12.3.3 气相313

12.4 陶瓷材料制造工艺313

12.4.1 坯料制备313

12.4.2 成型313

12.4.3 烧结313

12.5 陶瓷材料的脆性及增韧314

12.5.1 陶瓷材料的脆性314

12.5.2 改善陶瓷脆性的途径315

12.6 工程陶瓷材料简介316

12.6.1 普通陶瓷316

12.6.2 特种陶瓷316

习题317

第13章 复合材料318

13.1 概述318

13.1.1 复合材料的概念318

13.1.2 复合材料的分类318

13.1.3 复合材料的命名318

13.2 复合材料的增强机制及性能319

13.2.1 复合材料的增强机制319

13.2.2 复合材料的性能特点320

13.3 常用复合材料322

13.3.1 纤维增强复合材料322

13.3.2 叠层复合材料326

13.3.3 粒子增强型复合材料327

第14章 功能材料328

14.1 概述328

14.1.1 功能材料的概念328

14.1.2 功能材料的特点328

14.1.3 功能材料的分类329

14.2 功能材料简介329

14.2.1 电功能材料329

14.2.2 磁功能材料332

14.2.3 热功能材料334

14.2.4 光功能材料336

14.2.5 其他功能材料337

14.3 未来材料的发展338

参考文献340