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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3

0.3工程材料的应用与发展4

0.4课程目的和基本要求7

思考题8

第1章 材料的性能9

1.1材料的力学性能9

1.1.1静载下材料的力学性能9

1.1.2动载下材料的力学性能15

1.2材料的物理和化学性能17

1.3材料的工艺性能19

思考题20

本章参考文献21

第2章 材料的晶体结构与结晶22

2.1晶体结构的基本知识22

2.1.1晶体的基本概念22

2.1.2纯金属的晶体结构23

2.1.3立方晶系中的晶向与晶面27

2.2实际金属的晶体结构和缺陷29

2.2.1多晶体结构29

2.2.2晶体中的缺陷30

2.3纯金属的结晶32

2.3.1结晶时的过冷现象32

2.3.2金属结晶的热力学条件33

2.3.3金属结晶的结构条件33

2.3.4金属结晶的过程34

2.4晶粒的长大及大小控制35

2.4.1晶粒的长大35

2.4.2晶粒大小的控制36

2.5铸锭的宏观组织及其形成机理37

思考题38

本章参考文献38

第3章 合金的结晶与二元相图39

3.1合金的相结构39

3.1.1固溶体40

3.1.2金属间化合物41

3.2二元合金相图和合金的结晶42

3.2.1二元合金相图的建立43

3.2.2匀晶相图及其合金的结晶45

3.2.3共晶相图及其合金的结晶46

3.2.4包晶相图及其合金的结晶48

3.3铁碳合金相图50

3.3.1铁碳合金的组元及基体相50

3.3.2铁碳合金相图53

3.3.3铁碳合金的平衡结晶过程及组织55

3.4含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响62

3.5钢中杂质元素对钢性能的影响65

3.6铁碳合金相图的应用66

思考题67

本章参考文献67

第4章 金属的塑性变形与强化68

4.1金属的塑性变形68

4.1.1单晶体金属的塑性变形68

4.1.2多晶体金属的塑性变形72

4.1.3塑性变形对组织和性能的影响73

4.2冷塑性变形金属加热时组织和性能的变化75

4.2.1回复75

4.2.2再结晶76

4.2.3晶粒长大77

4.3金属的热加工78

4.3.1金属的热加工和冷加工78

4.3.2热加工对金属组织与性能的影响78

4.4金属材料的强韧化80

4.4.1强度与塑性、韧性的匹配80

4.4.2钢的强度提高（强化）81

4.4.3钢的韧性提升81

4.5金属塑性变形的应用82

思考题83

本章参考文献83

第5章 钢的热处理85

5.1概述85

5.2钢在加热时的组织转变86

5.2.1奥氏体形成的基本过程86

5.2.2影响奥氏体形成与晶粒长大的因素87

5.3钢在冷却时的组织转变89

5.3.1过冷奥氏体的等温冷却转变89

5.3.2过冷奥氏体等温转变产物的组织与性能90

5.3.3过冷奥氏体的连续冷却转变97

5.4钢的普通热处理98

5.4.1钢的退火99

5.4.2钢的正火101

5.4.3钢的淬火101

5.4.4钢的回火106

5.4.5钢的热处理缺陷及防治办法110

5.4.6金属焊接接头的组织及性能111

5.5钢的表面热处理112

5.5.1表面淬火113

5.5.2化学热处理114

5.5.3表面淬火和化学热处理工艺的选择119

5.6实用表面工程技术120

5.6.1表面形变强化120

5.6.2热喷涂121

5.6.3表面氧化123

5.6.4电刷镀125

5.6.5气相沉积技术131

5.6.6激光表面改性134

5.7热处理新技术应用136

5.7.1形变热处理136

5.7.2真空热处理138

5.7.3可控气氛热处理139

5.8热处理与机械设计制造的关系142

5.8.1热处理工序142

5.8.2热处理零件的结构工艺性142

5.8.3热处理与金属切削加工性能之间的关系143

5.8.4机械零件的热处理技术条件145

思考题147

本章参考文献148

第6章 工业用钢149

6.1钢的分类与牌号149

6.1.1钢的分类149

6.1.2钢的编号方法150

6.2钢的主要成分及其对组织和性能的影响151

6.2.1钢的主要成分151

6.2.2合金元素对钢的组织和性能的影响152

6.3结构钢155

6.3.1碳素结构钢155

6.3.2低合金高强度结构钢156

6.3.3渗碳钢159

6.3.4调质钢161

6.3.5弹簧钢163

6.3.6滚动轴承钢165

6.4工具钢166

6.4.1碳素工具钢166

6.4.2合金工具钢167

6.4.3高速工具钢172

6.5特殊性能钢174

6.5.1不锈钢175

6.5.2耐热钢179

6.5.3耐磨钢182

思考题184

本章参考文献185

第7章 铸铁186

7.1铸铁及其石墨化186

7.1.1Fe-Fe3C和Fe-G铁碳合金双重相图186

7.1.2铸铁的石墨化过程186

7.1.3影响石墨化的主要因素188

7.2灰铸铁189

7.2.1灰铸铁的化学成分及组织189

7.2.2灰铸铁的牌号、性能及用途189

7.2.3灰铸铁的热处理190

7.3可锻铸铁191

7.3.1可锻铸铁的化学成分及组织191

7.3.2可锻铸铁的牌号、性能及用途191

7.4球墨铸铁193

7.4.1球墨铸铁的化学成分及组织193

7.4.2球墨铸铁的牌号、性能及用途193

7.4.3球墨铸铁的热处理194

7.5蠕墨铸铁195

7.5.1蠕墨铸铁的化学成分及组织195

7.5.2蠕墨铸铁的牌号、性能及用途195

7.6合金铸铁196

7.6.1耐热合金铸铁196

7.6.2耐蚀合金铸铁196

7.6.3耐磨合金铸铁197

7.7铸铁的应用与选材197

思考题198

本章参考文献199

第8章 非铁金属及其合金200

8.1铝及铝合金200

8.1.1工业纯铝200

8.1.2铝合金201

8.2铜及铜合金206

8.2.1工业纯铜207

8.2.2铜合金207

8.3钛及钛合金211

8.3.1工业纯钛211

8.3.2钛合金211

8.4铸造轴承合金212

8.4.1铸造轴承合金的特性213

8.4.2常用铸造轴承合金213

8.5非铁金属材料的应用214

8.5.1纯铝及铝合金材料的应用214

8.5.2纯铜及铜合金材料的应用215

8.5.3纯钛及钛合金材料的应用216

思考题216

本章参考文献217

第9章 高分子材料218

9.1概述218

9.1.1高分子材料的定义与组成218

9.1.2高分子材料的分类218

9.1.3高分子材料的性能特点与优点220

9.2常用高分子材料221

9.2.1塑料221

9.2.2橡胶223

9.2.3合成纤维224

9.2.4胶黏剂225

9.3高分子材料的典型应用225

9.3.1高分子材料在航空航天领域的应用225

9.3.2高分子材料在建筑领域的应用226

9.3.3高分子材料在农业领域的应用226

思考题227

本章参考文献227

第10章 陶瓷材料228

10.1概述228

10.1.1陶瓷材料的分类228

10.1.2陶瓷材料的结构与性能229

10.2常用工程结构陶瓷材料230

10.2.1普通陶瓷230

10.2.2特种陶瓷231

10.3陶瓷材料的应用232

思考题234

本章参考文献234

第11章 复合材料235

11.1复合材料及其性能特点235

11.1.1基本概念235

11.1.2复合材料的组成和分类235

11.1.3复合材料的性能特点236

11.2增强材料及其增强机制237

11.2.1常用增强材料237

11.2.2复合材料的增强机理238

11.3复合材料的应用239

11.3.1纤维增强聚合物基复合材料239

11.3.2纤维增强金属基复合材料240

11.3.3纤维增强陶瓷基复合材料241

11.3.4粒子增强复合材料242

思考题242

本章参考文献243

第12章 工程材料的选用244

12.1机械零件的失效形式及失效分析244

12.1.1材料失效的概念244

12.1.2材料的失效形式244

12.1.3材料失效的原因247

12.1.4材料失效分析的方法249

12.2机械零件选材的原则和方法250

12.2.1选材的原则250

12.2.2选材的方法252

12.3典型零件的选材分析253

思考题258

本章参考文献259