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第0章 绪论1

0.1 材料与材料科学1

0.2 工程材料的分类及应用2

0.3 机械工程材料课程的目的、内容和学习要求3

第1章 材料的性能4

1.1 材料的力学性能4

1.1.1 材料的应力-应变曲线4

1.1.2 强度与塑性5

1.1.3 硬度6

1.1.4 冲击韧性8

1.1.5 疲劳9

1.1.6 断裂韧性10

1.1.7 热疲劳11

1.2 材料的物理和化学性能11

1.2.1 材料的物理性能11

1.2.2 材料的化学性能12

1.3 材料的工艺性能12

1.3.1 铸造性12

1.3.2 可锻性12

1.3.3 可焊性12

1.3.4 切削加工性13

思考题13

第2章 材料的结构14

2.1 原子的结合方式14

2.1.1 离子键14

2.1.2 共价键14

2.1.3 金属键15

2.1.4 分子键15

2.2 晶体结构的基本概念16

2.2.1 晶体与非晶体16

2.2.2 晶格16

2.2.3 晶胞16

2.2.4 立方晶系的晶面和晶向表示方法17

2.3 金属的结构18

2.3.1 金属的晶态结构18

2.3.2 金属的非晶态结构26

2.4 陶瓷的结构26

2.4.1 晶相26

2.4.2 玻璃相28

2.4.3 气相28

2.5 高分子材料的结构28

2.5.1 高分子化合物的组成29

2.5.2 大分子链的结构29

2.5.3 高分子的聚集态结构30

2.6 扩散30

2.6.1 扩散的宏观规律30

2.6.2 扩散机制32

2.6.3 影响扩散的因素32

思考题33

第3章 材料的凝固34

3.1 纯金属的结晶34

3.1.1 结晶的热力学条件34

3.1.2 纯金属的结晶过程35

3.1.3 同素异构转变36

3.2 合金的结晶37

3.2.1 二元相图的建立37

3.2.2 二元相图的基本类型与分析38

3.3 铁碳合金相图47

3.3.1 铁碳合金的组元和相47

3.3.2 铁碳合金相图的分析48

3.3.3 典型铁碳合金的平衡结晶过程50

3.3.4 含碳量对铁碳合金组织和性能的影响57

3.4 凝固组织及其控制58

3.4.1 金属及合金结晶后的晶粒大小及其控制59

3.4.2 铸锭的组织及其控制60

思考题61

第4章 金属的塑性变形与再结晶62

4.1 金属的塑性变形62

4.1.1 单晶体金属的塑性变形62

4.1.2 多晶体金属的塑性变形65

4.2 合金的塑性变形与强化66

4.2.1 单相固溶体合金的塑性变形与固溶强化66

4.2.2 多相混合物合金的塑性变形与弥散强化66

4.3 塑性变形对金属组织和性能的影响67

4.3.1 塑性变形对金属组织的影响67

4.3.2 塑性变形对金属性能的影响68

4.3.3 残余内应力68

4.4 回复与再结晶68

4.4.1 冷变形金属在加热时的组织和性能变化68

4.4.2 再结晶温度70

4.4.3 再结晶退火后的晶粒度70

4.5 金属的热加工71

4.5.1 冷加工与热加工的区别71

4.5.2 热加工对金属组织和性能的影响71

思考题72

第5章 钢的热处理73

5.1 概述73

5.2 钢在加热时的转变74

5.2.1 奥氏体的形成过程74

5.2.2 奥氏体的晶粒大小及其影响因素75

5.3 钢在冷却时的转变75

5.3.1 过冷奥氏体的转变产物及转变过程75

5.3.2 过冷奥氏体转变图81

5.4 钢的退火与正火83

5.4.1 退火83

5.4.2 正火84

5.5 钢的淬火与回火85

5.5.1 淬 火85

5.5.2 回 火89

5.6 钢的表面热处理92

5.6.1 表面淬火92

5.6.2 化学热处理93

5.7 金属材料表面处理新技术96

5.7.1 热喷涂技术96

5.7.2 气相沉积技术97

5.7.3 三束表面改性技术98

思考题99

第6章 工业用钢101

6.1 钢的分类与编号101

6.1.1 钢的分类101

6.1.2 钢的编号102

6.2 钢中杂质与合金元素105

6.2.1 钢中常存杂质元素对性能的影响105

6.2.2 合金元素在钢中的主要作用106

6.3 结构钢109

6.3.1 碳素结构钢109

6.3.2 优质碳素结构钢110

6.3.3 低合金高强度结构钢110

6.3.4 渗碳钢113

6.3.5 调质钢115

6.3.6 弹簧钢117

6.3.7 滚动轴承钢119

6.3.8 耐磨120

6.4 工具钢121

6.4.1 刃具钢121

6.4.2 模具钢128

6.4.3 量具钢131

6.5 特殊性能钢131

6.5.1 不锈钢131

6.5.2 耐热钢和高温合金135

思考题141

第7章 铸铁142

7.1 概述142

7.1.1 铸铁的石墨化过程142

7.1.2 铸铁的特点及分类144

7.2 常用铸铁145

7.2.1 灰铸铁145

7.2.2 可锻铸铁146

7.2.3 球墨铸铁148

7.2.4 蠕墨铸铁150

思考题151

第8章 有色金属及其合金153

8.1 铝及铝合金153

8.1.1 铝合金的分类154

8.1.2 铝合金的热处理154

8.1.3 铝合金的牌号、性能及用途154

8.2 铜及铜合金159

8.2.1 黄铜159

8.2.2 青铜161

8.2.3 白铜164

8.3 钛及钛合金164

8.3.1 钛164

8.3.2 钛合金165

8.4 镁及镁合金167

8.4.1 变形镁合金167

8.4.2 铸造镁合金167

8.5 轴承合金169

8.5.1 组织性能要求169

8.5.2 常用轴承合金169

思考题171

第9章 高分子材料172

9.1 概述172

9.1.1 高分子材料的分类和命名172

9.1.2 高分子材料的力学状态173

9.1.3 常用高分子材料的化学反应174

9.2 常用高分子工程材料174

9.2.1 工程塑料174

9.2.2 合成橡胶178

思考题179

第10章 陶瓷材料180

10.1 概述180

10.1.1 陶瓷材料的特点180

10.1.2 陶瓷材料的分类180

10.2 常用工业陶瓷181

10.2.1 普通陶瓷181

10.2.2 特种陶瓷181

思考题185

第11章 复合材料186

11.1 概述186

11.1.1 复合材料的分类和命名186

11.1.2 复合材料的特点187

11.2 粒子增强复合材料187

11.3 层状复合材料189

11.4 纤维增强复合材料189

11.4.1 纤维增强复合原则189

11.4.2 纤维的种类和性能190

11.4.3 纤维增强聚合物基复合材料191

11.4.4 纤维增强金属基复合材料192

11.4.5 纤维增强陶瓷基复合材料193

思考题194

第12章 新型材料195

12.1 形状记忆合金195

12.1.1 形状记忆效应195

12.1.2 形状记忆效应的机理195

12.1.3 形状记忆合金的应用196

12.2 非晶态合金197

12.2.1 非晶态合金的制备198

12.2.2 非晶态合金的特性198

12.2.3 非晶态合金的应用199

12.3 超塑性合金201

12.3.1 超塑性现象201

12.3.2 超塑性合金202

12.3.3 超塑性合金的应用203

12.4 纳米材料204

12.4.1 纳米材料的特性204

12.4.2 纳米材料的分类205

12.4.3 纳米材料的制备205

12.4.4 纳米新材料206

12.4.5 纳米复合材料206

12.4.6 纳米材料的应用207

思考题209

第13章 零=部=件的失效与选材210

13.1 零部件的失效210

13.1.1 失效形式210

13.1.2 失效原因212

13.1.3 失效分析213

13.2 零部件的选材215

13.2.1 选材的基本原则215

13.2.2 典型零部件选材及工艺分析217

13.2.3 典型设备及装置选材223

思考题229

附录231

附录1 常用钢种的临界温度231

附录2 金属热处理工艺分类及代号232

附录3 变形铝及铝合金状态代号234

附录4 新旧 GB 700标准牌号对照234

附录5 国内外部分钢号对照235

附录6 化学元素周期表236

附录7 关键词汉英对照及索引237

参考文献242