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绪论1

0.1 材料的发展对人类文明进步的贡献1

0.2 材料、资源与环境的循环以及生命周期评价3

0.3 金属材料的制备5

0.3.1 炼铁5

0.3.2 炼钢6

0.4 学习本课程的重要意义9

0.5 本课程的性质、任务及学习方法10

习题11

第1章 工程材料的分类与键合方式12

1.1 工程材料的分类13

1.1.1 金属材料13

1.1.2 陶瓷材料13

1.1.3 高分子材料13

1.1.4 复合材料14

1.2 材料的键合方式14

1.3 金属的晶体结构16

1.3.1 晶体与非晶体16

1.3.2 晶格与晶胞16

1.3.3 晶面和晶向表示法17

1.3.4 三种常见的金属晶格类型18

1.3.5 合金的晶体结构20

1.3.6 实际金属中的晶体缺陷22

1.4 合金的相结构25

小结28

习题28

第2章 工程材料的基础性能30

2.1 静载时材料的力学性能31

2.2 材料的动载力学性能38

2.2.1 冲击韧度39

2.2.2 疲劳强度40

2.2.3 断裂韧性42

2.3 材料的高、低温力学性能43

2.3.1 高温力学性能43

2.3.2 低温力学性能44

2.4 材料的物理和化学性能45

2.4.1 材料的物理性能45

2.4.2 材料的化学性能46

2.5 材料的工艺性能47

2.6 工程材料的主要性能的比较48

小结49

习题50

第3章 材料的凝固与铁碳合金相图52

3.1 二元合金的结晶53

3.1.1 凝固与结晶53

3.1.2 晶粒大小及控制方法55

3.1.3 金属铸态组织的形成及其性能56

3.1.4 铸锭的缺陷58

3.2 二元合金相图59

3.2.1 二元合金相图的建立59

3.2.2 相组成分析与杠杆定律60

3.2.3 二元合金相图的基本类型61

3.3 合金的性能与相图的关系66

3.4 铁碳合金的结晶68

3.4.1 纯铁的组织和性能68

3.4.2 铁碳合金中的组成物69

3.4.3 Fe-Fe3C相图分析及应用71

小结82

习题82

第4章 金属的塑性变形与再结晶84

4.1 金属的塑性变形84

4.1.1 单晶体金属的塑性变形85

4.1.2 多晶体金属塑性变形88

4.1.3 合金的塑性变形89

4.2 冷塑性变形对金属组织和性能的影响90

4.2.1 塑性变形对金属组织结构的影响90

4.2.2 塑性变形对金属性能的影响91

4.2.3 残余应力92

4.3 冷塑性变形后金属在加热时组织和性能的变化92

4.4 金属的热加工95

小结97

习题97

第5章 热处理99

5.1 概述100

5.2 钢在加热时的转变101

5.3 钢在冷却时的转变103

5.4 钢的退火与正火108

5.4.1 退火108

5.4.2 正火109

5.5 钢的淬火与回火109

5.5.1 淬火109

5.5.2 回火114

5.6 钢的表面热处理117

5.6.1 钢的表面淬火118

5.6.2 钢的化学热处理120

5.7 钢的特种热处理123

5.7.1 形变热处理123

5.7.2 真空热处理125

5.7.3 热喷涂技术125

5.7.4 气相沉积技术126

5.7.5 激光表面改性127

小结128

习题128

第6章 工业用钢131

6.1 钢的分类与编号133

6.1.1 钢的分类133

6.1.2 钢的编号134

6.2 钢中常存杂质与合金元素136

6.2.1 钢中常存杂质元素对钢性能的影响136

6.2.2 合金元素在钢中的作用137

6.3 结构钢139

6.3.1 碳素结构钢139

6.3.2 优质碳素结构钢140

6.3.3 低合金高强度结构钢142

6.3.4 渗碳钢146

6.3.5 调质钢148

6.3.6 弹簧钢151

6.3.7 滚动轴承钢152

6.3.8 易切削钢154

6.3.9 超高强度钢154

6.4 工具钢155

6.4.1 碳素工具钢155

6.4.2 量具刃具钢156

6.4.3 冷作模具钢157

6.4.4 热作模具钢159

6.4.5 耐冲击工具钢、无磁模具钢、塑料模具钢159

6.4.6 高速工具钢（简称高速钢）160

6.5 特殊性能钢162

6.5.1 不锈钢162

6.5.2 耐热钢164

6.5.3 耐磨钢166

小结167

习题167

第7章 铸铁与铸钢169

7.1 概述170

7.1.1 铸铁的石墨化过程171

7.1.2 铸铁的分类与特点172

7.2 灰铸铁173

7.3 球墨铸铁174

7.4 蠕墨铸铁178

7.5 可锻铸铁180

7.6 铸钢182

7.6.1 铸钢的分类与编号182

7.6.2 铸钢的化学成分与力学性能182

7.6.3 铸钢的组织与热处理183

小结184

习题184

第8章 有色金属及其合金186

8.1 概述187

8.2 铝及铝合金187

8.2.1 变形铝合金188

8.2.2 铸造铝合金193

8.3 铜及铜合金195

8.3.1 概述195

8.3.2 黄铜196

8.3.3 青铜198

8.3.4 白铜201

8.4 镁及镁合金201

8.4.1 概述201

8.4.2 无锆镁合金205

8.4.3 含锆镁合金206

8.5 钛及钛合金207

8.5.1 概述207

8.5.2 钛合金的性能特点207

8.5.3 钛合金208

8.5.4 钛合金的应用与发展210

8.6 轴承合金210

8.6.1 锡基轴承合金211

8.6.2 铅基轴承合金212

8.6.3 其他轴承合金213

8.7 其他有色金属及其合金214

8.7.1 锌基合金214

8.7.2 镍基合金215

小结215

习题216

第9章 高分子材料、陶瓷材料与复合材料218

9.1 高分子材料219

9.1.1 工程塑料219

9.1.2 橡胶227

9.2 陶瓷材料232

9.2.1 陶瓷的分类232

9.2.2 陶瓷的组织结构233

9.2.3 陶瓷的性能233

9.2.4 常用的特种陶瓷233

9.3 复合材料235

9.3.1 复合材料概述236

9.3.2 常用的复合材料240

9.3.3 复合材料的发展与应用241

小结244

习题245

第10章 新材料简介247

10.1 减振合金248

10.1.1 减振合金的类型及其机理248

10.1.2 减振合金的应用和发展250

10.2 记忆合金250

10.2.1 记忆合金简介251

10.2.2 记忆合金的应用251

10.3 磁性材料252

10.3.1 磁性材料的分类及其应用253

10.3.2 磁性材料的基本特性255

10.4 超导材料256

10.4.1 超导材料特性257

10.4.2 超导材料基本临界参量257

10.4.3 超导材料分类258

10.4.4 超导材料应用258

10.5 纳米材料259

10.5.1 纳米材料简介259

10.5.2 纳米材料的特性260

10.5.3 纳米材料的分类261

10.5.4 纳米材料的应用262

10.5.5 纳米结构材料262

10.5.6 纳米仿生材料263

10.5.7 纳米技术在国内的研究情况及取得的成果264

小结265

习题265

第11章 零件的失效与选材267

11.1 零件的失效形式268

11.1.1 失效概念268

11.1.2 失效形式268

11.1.3 失效原因269

11.1.4 安装与使用270

11.2 工程材料的选用原则276

11.2.1 使用性能原则276

11.2.2 工艺性能原则280

11.2.3 经济性原则283

11.2.4 生命周期环境资源原则283

11.3 典型零件的选材与工艺分析284

11.3.1 齿轮类零件的选材284

11.3.2 轴类零件的选材286

小结289

习题290

参考文献291