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第1章　金属材料的性能与结构1

1.1　金属材料的性能1

1.1.1　金属材料的力学性能1

1.1.2　金属材料的物理性能和化学性能6

1.1.3　金属材料的工艺性能7

1.1.4　金属材料的经济性能8

1.2　金属的晶体结构8

1.2.1 金属9

1.2.2　晶体结构10

1.2.3　实际金属的晶体结构14

1.3　合金的相结构18

1.3.1 固溶体18

1.3.2　金属化合物21

本章小结22

第2章　纯金属的结晶24

2.1　金属结晶的现象24

2.1.1　金属结晶的宏观现象24

2.1.2　金属结晶的微观现象25

2.2　金属结晶的条件25

2.2.1　金属结晶的热力学条件25

2.2.2　金属结晶的结构条件26

2.3　金属结晶的过程26

2.3.1　晶核的形成方式26

2.3.2　晶体的长大方式27

2.4　晶粒大小的控制28

2.5　金属铸锭的组织与缺陷29

2.5.1　铸锭的组织29

2.5.2　铸锭的缺陷30

2.5.3　钢中的杂质元素31

本章小结32

第3章　合金的结晶33

3.1 固态合金中的相与组织33

3.2　二元合金相图的建立34

3.2.1　二元相图的表示方法34

3.2.2　二元合金相图的测定方法35

3.2.3　杠杆定律35

3.3　几种典型的二元合金相图36

3.3.1　二元匀晶相图36

3.3.2　二元共晶相图37

3.3.3　二元包晶相图39

3.3.4　二元共析相图41

3.3.5　组元间形成稳定化合物的相图41

3.4　相图与合金性能的关系42

3.5　三元合金相图简介43

本章小结48

第4章　铁碳合金49

4.1　铁碳合金的组元49

4.2　Fe-Fe3C相图分析50

4.2.1　相图中的基本相50

4.2.2　相图中的点、线、区52

4.2.3　包晶转变53

4.2.4　共晶转变53

4.2.5　共析转变54

4.3　典型铁碳合金平衡结晶过程及组织54

4.3.1　工业纯铁54

4.3.2　共析钢56

4.3.3　亚共析钢56

4.3.4　过共析钢57

4.3.5　共晶白口铸铁58

4.3.6　亚共晶白口铸铁58

4.3.7　过共晶白口铸铁59

4.4　铁碳合金的成分－组织－性能之间的关系60

4.4.1　含碳量对平衡组织的影响60

4.4.2　含碳量对力学性能的影响61

4.4.3　含碳量对工艺性能的影响62

4.5 Fe-Fe3C相图的应用62

4.6　应用Fe-Fe3C相图应注意的问题63

本章小结63

第5章　金属的塑性变形、回复和再结晶64

5.1　单晶体的塑性变形64

5.1.1 滑移64

5.1.2　孪生66

5.2　多晶体的塑性变形67

5.3　塑性变形对金属组织和性能的影响68

5.4　回复和再结晶69

5.4.1 回复69

5.4.2　再结晶70

5.4.3　晶粒长大70

5.5　金属材料的热塑性变形71

5.5.1　热加工与冷加工的区别71

5.5.2 热加工对金属组织和性能的影响71

5.6　金属的断裂72

5.6.1　断裂的基本形式72

5.6.2　影响断裂的基本因素74

本章小结75

第6章　钢的热处理原理76

6.1　热处理概述76

6.2　钢在加热时的转变76

6.2.1　奥氏体转变温度与Fe-Fe3C相图的关系77

6.2.2　奥氏体的形成77

6.2.3　影响奥氏体转变速度的因素78

6.2.4　奥氏体的晶粒度及控制因素80

6.3　钢在冷却时的转变81

6.3.1　过冷奥氏体的等温转变图82

6.3.2　过冷奥氏体的连续冷却转变图88

6.3.3　过冷奥氏体转变图的应用89

本章小结90

第7章　钢的热处理工艺91

7.1　钢的热处理工艺分类91

7.2　钢的普通热处理91

7.2.1　退火与正火91

7.2.2　退火与正火的选择93

7.2.3　淬火和回火94

7.3　钢的表面热处理100

7.3.1　感应加热表面热处理100

7.3.2　火焰加热表面热处理102

7.4　钢的化学热处理102

7.4.1　渗碳102

7.4.2　渗氮104

7.4.3　碳氮共渗105

7.5　钢的热处理新技术106

7.5.1 可控气氛热处理106

7.5.2　真空热处理107

7.5.3　离子渗扩热处理107

7.5.4　形变热处理108

7.5.5　表面技术109

本章小结110

第8章　金属材料111

8.1　工业用钢111

8.1.1　钢的分类和编号111

8.1.2　工业用钢中合金元素的作用114

8.1.3　碳素钢116

8.1.4　合金结构钢120

8.1.5　合金工具钢132

8.1.6　特殊性能钢140

8.2　铸铁150

8.2.1　铸铁的特点和分类150

8.2.2　铸铁的石墨化151

8.2.3　常用铸铁152

8.3　有色金属及合金159

8.3.1　铝及铝合金160

8.3.2　铜及铜合金163

8.3.3　镁及镁合金171

8.3.4　钛及钛合金172

8.3.5　滑动轴承合金174

本章小结177

第9章　非金属材料178

9.1　高分子材料178

9.1.1　高分子材料的基本知识178

9.1.2　高分子材料的性能特点182

9.1.3　常用高分子材料及其应用183

9.1.4　合成橡胶187

9.1.5　粘合剂190

9.2　陶瓷材料190

9.2.1　陶瓷的制作工艺191

9.2.2　陶瓷的组织结构192

9.2.3　陶瓷的性能192

9.2.4　常用陶瓷材料的分类及其应用193

本章小结194

第10章　新型材料195

10.1　新型材料的分类195

10.2　功能材料195

10.2.1　形状记忆合金196

10.2.2　超导材料198

10.2.3　储氢材料199

10.2.4　智能材料202

10.2.5　梯度功能材料203

10.3　复合材料205

10.3.1　复合材料的定义及其分类205

10.3.2　复合材料中各组元的作用206

10.3.3　复合材料的性能特征207

10.3.4　复合材料的复合机制208

10.3.5　复合材料的应用209

10.4　纳米材料210

10.4.1　纳米材料的分类211

10.4.2　纳米材料的特性211

10.4.3　纳米材料的应用213

10.4.4　纳米材料的制备214

本章小结215

第11章　工程用金属材料的选用216

11.1　机械零件的失效与分析216

11.2　工程材料选择的基本原则217

11.3　轴、齿轮等工件的选材及工艺路线分析218

11.3.1 轴类零件218

11.3.2　齿轮类零件219

11.4　箱体类零件分析222

11.4.1　常用箱体类零件及选材222

11.4.2　箱体类零件加工工艺分析222

11.4.3　化工设备用材223

11.5　工程材料应用举例226

本章小结228

参考文献229