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绪论1

0.1材料与人类文明史1

0.2材料学、工程材料学与工程材料2

0.2.1按材料的化学组成分类2

0.2.2按材料的使用性能分类3

第1章 金属材料结构4

1.1金属的晶体结构4

1.1.1晶体的基本概念4

1.1.2金属中三种典型的晶体结构8

1.2实际金属的晶体结构10

1.2.1单晶体与多晶体10

1.2.2实际金属的晶体缺陷10

思考与练习15

第2章 纯金属的结晶16

2.1纯金属的结晶现象16

2.1.1纯金属结晶的观现象16

2.1.2纯金属结晶的微观现象17

2.2金属结晶的条件18

2.2.1金属结晶的热力学条件18

2.2.2金属结晶的结构条件19

2.3晶核的形成和长大19

2.3.1晶核的形成19

2.3.2晶核的长大22

2.3.3晶粒大小的控制27

思考与练习28

第3章 二元合金与铁碳合金相图30

3.1合金的相结构30

3.1.1 固溶体31

3.1.2中间相32

3.2二元合金相图与结晶34

3.2.1相图的基本知识34

3.2.2二元相图的基本类型37

3.2.3合金的性能与相图的关系49

3.3铁碳合金相图50

3.3.1铁碳合金中的基本相51

3.3.2铁碳合金相图分析52

3.3.3碳含量与铁碳合金组织和性能之间的关系57

思考与练习59

第4章 金属的塑性变形与再结晶60

4.1金属的塑性变形60

4.1.1弹性变形与塑性变形的微观机理61

4.1.2单晶体的塑性变形方式62

4.1.3多晶体的塑性变形63

4.2冷塑性变形对金属组织和性能的影响64

4.2.1冷塑性变形对金属组织的影响64

4.2.2冷塑性变形对金属性能的影响65

4.2.3内应力与冷塑性变形66

4.3形变金属的回复与再结晶67

4.3.1回复68

4.3.2再结晶68

4.3.3晶粒长大69

4.3.4影响再结晶晶粒大小的因素69

4.4金属的热加工71

4.4.1金属热加工与冷加工的比较71

4.4.2热加工对金属组织和性能的影响71

思考与练习73

第5章 材料中的扩散74

5.1扩散定律及其应用74

5.1.1扩散定律74

5.1.2扩散方程在生产中的应用举例76

5.2扩散机制78

5.2.1扩散机制类型78

5.2.2扩散系数79

5.3影响扩散的因素80

5.3.1温度81

5.3.2固溶体类型81

5.3.3晶体结构81

5.3.4浓度81

5.3.5合金元素82

5.3.6短路扩散82

5.4反应扩散82

思考与练习83

第6章 钢的热处理84

6.1热处理概述84

6.1.1热处理的作用84

6.1.2热处理的基本类型85

6.1.3钢的固态转变及转变临界温度85

6.2钢的热处理原理86

6.2.1钢在加热时的转变86

6.2.2钢在冷却时的转变90

6.3钢的热处理工艺97

6.3.1钢的退火和正火97

6.3.2钢的淬火100

6.3.3钢的回火105

6.4钢的表面热处理107

6.4.1钢的表面淬火107

6.4.2化学热处理109

6.5钢的其他热处理工艺110

6.5.1钢的形变热处理110

6.5.2钢的时效处理111

思考与练习113

第7章 金属工程材料115

7.1工业用钢115

7.1.1碳素钢116

7.1.2合金钢120

7.2铸铁131

7.2.1铸铁的石墨化与分类131

7.2.2常用铸铁132

7.2.3合金铸铁136

7.3有色金属及合金137

7.3.1铝及铝合金137

7.3.2铜及铜合金140

7.3.3钛及钛合金143

7.3.4镁及镁合金144

思考与练习146

第8章 非金属工程材料147

8.1聚合物材料147

8.1.1塑料147

8.1.2橡胶152

8.2无机非金属工程材料155

8.2.1陶瓷155

8.2.2玻璃159

8.2.3硅酸盐水泥162

8.3复合材料164

8.3.1复合材料的概念164

8.3.2复合材料的分类164

8.3.3复合材料的性能165

8.3.4复合材料的成型方法165

8.3.5复合材料的应用165

8.3.6复合材料的发展166

思考与练习167

第9章 铸造168

9.1铸造工艺基本原理169

9.1.1液态合金的充型能力169

9.1.2合金的收缩171

9.2铸造成型方法174

9.2.1砂型铸造174

9.2.2特种铸造177

9.2.3铸造方法的选择181

9.3铸件的结构设计181

9.3.1铸造工艺对铸件结构的要求181

9.3.2合金铸造性能对铸件结构的要求182

思考与练习183

第10章 锻压184

10.1锻压工艺基础185

10.1.1锻压的基本成型方法185

10.1.2坯料的加热和锻件的冷却185

10.2常用锻造方法188

10.2.1自由锻188

10.2.2模锻192

10.3板料冲压195

10.3.1板料冲压的基本工序196

10.3.2冲床198

10.3.3冲模199

思考与练习200

第11章 焊接201

11.1焊接理论基础202

11.1.1焊接电弧202

11.1.2焊接的化学冶金过程202

11.1.3焊接接头的组织和性能204

11.2焊接成型方法205

11.2.1熔化焊205

11.2.2压力焊213

11.2.3钎焊216

11.3金属材料的焊接217

11.3.1金属材料的焊接性217

11.3.2常用金属材料的焊接218

11.4焊接结构工艺性222

11.4.1焊接应力和变形222

11.4.2焊接接头的设计225

11.4.3焊接缺陷227

11.4.4焊接检验229

11.5现代焊接技术新进展230

思考与练习232

附录 实验233

实验一 金相试样制备及金相显微镜的使用233

实验二 铁碳合金平衡组织观察237

实验三 碳钢的热处理工艺、组织观察及硬度测定238

实验四 常用金属材料组织观察240

参考文献242