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绪论………………………………………1

一、我国材料工业发展概况1

二、工程材料在机械制造业中的作用与地位1

目 录1

三、机械工程材料课的主要内容2

四、本课程的特点和学习方法2

第一章金属的机械性能3

§1-1强度和塑性3

一、强度3

§1-2硬度5

二、塑性5

一、布氏硬度6

二、洛氏硬度7

三、维氏硬度8

§1-3 冲击韧性8

一、摆锤式一次冲击试验9

二、多次冲击试验的概念10

§1-4疲劳的概念10

一、硬度实验11

§1-5实验一金属的机械性能11

思考题与练习题14

二、一次冲击韧性实验14

第二章金属的晶体结构与结晶16

§2-1 金属的晶体结构16

一、晶体与非晶体16

二、晶体结构的基本知识16

三、常见金属的晶格类型17

四、晶格的致密度18

一、多晶体结构19

§2-2金属的实际晶体结构19

二、晶体中的缺陷20

§2-3纯金属的结晶22

一、纯金属的冷却曲线和过冷现象22

二、金属的结晶过程23

三、晶粒大小对金属机械性能的影响24

四、细化晶粒的方法25

§2-4金属的同素异晶转变26

思考题与练习题27

§3-1金属塑性变形简介28

§3-2加工硬化28

一、加工硬化现象28

第三章加工硬化与再结晶28

二、产生加工硬化的原因29

三、加工硬化在生产中的利弊29

§3-3 回复与再结晶30

一、回复30

二、再结晶30

三、晶粒长大31

§3-4热加工与冷加工的概念32

思考题与练习题33

二、组元34

四、相34

三、系34

五、组织34

一、合金34

§4-1合金的基本概念34

第四章二元合金状态图34

§4-2合金的结构35

一、固溶体35

二、金属化合物37

三、机械混合物38

§4-3二元合金状态图39

一、二元合金状态图的建立39

二、共晶状态图40

三、匀晶状态图43

四、共析状态图44

思考题与练习题44

第五章铁碳合金状态图46

§5-1 铁碳合金的基本组织46

一、铁素体46

二、奥氏体47

三、渗碳体47

四、珠光体47

二、铁碳合金状态图分析48

一、简化的铁碳合金状态图48

§5-2铁碳合金状态图分析48

五、莱氏体48

§5-3钢的结晶过程50

一、共析钢的结晶过程50

二、亚共析钢的结晶过程50

三、过共析钢的结晶过程50

§5-4 合金成分、组织、性能之间的关系和铁碳合金状态图的应用52

一、碳的质量分数对平衡组织的影响52

二、碳的质量分数对机械性能的影响53

三、铁碳合金状态图的应用53

§5-5课堂讨论铁碳合金状态图54

一、讨论目的54

二、讨论题54

三、讨论方法（仅供参考）54

§5-6 实验二铁碳合金平衡组织的观察55

一、实验目的55

二、铁碳合金在平衡状态下的组织特征55

四、实验步骤56

三、实验设备及材料56

五、实验报告要求57

附一金相显微镜的使用57

附二金相试样的制备59

思考题与练习题61

第六章碳钢63

§6-1钢铁生产63

一、炼铁63

二、炼钢63

二、锰的影响65

三、硫的影响65

§6-2钢中常存杂质元素的影响65

一、硅的影响65

四、磷的影响66

§6-3碳钢的分类、钢号与应用范围66

一、碳钢的分类66

二、碳素结构钢67

三、碳素工具钢68

四、铸造碳钢70

思考题与练习题71

第七章钢的热处理72

§7-1概述72

§7-2钢在加热时的组织转变72

一、奥氏体的形成73

二、影响奥氏体形成的因素74

三、奥氏体晶粒长大及控制74

§7-3钢在冷却时的组织转变75

一、过冷奥氏体的等温转变76

二、过冷奥氏体的连续冷却转变79

三、马氏体的组织形态和性能特点80

§7-4钢的退火与正火82

一、退火82

二、正火84

三、退火与正火的选择84

§7-5钢的淬火与回火85

一、淬火85

二、回火89

三、钢的淬透性92

一、钢的表面淬火95

§7-6钢的表面热处理95

二、钢的化学热处理97

§7-7其它热处理工艺简介101

一、形变热处理101

二、真空热处理102

三、可控气氛热处理103

四、激光热处理103

三、讨论方法（仅供参考）104

一、实验目的104

§7-9实验三钢的热处理104

§7-8课堂讨论钢的热处理104

二、讨论题目104

一、讨论目的104

二、热处理工艺的确定105

三、实验设备及材料106

四、实验步骤106

思考题与练习题107

五、实验报告要求（格式可由学生自行设计）107

第八章合金钢110

§8-1合金钢的分类与编号110

一、合金钢的分类110

二、合金钢的编号110

§8-2合金元素在钢中的作用111

一、合金元素与铁的作用111

二、合金元素与碳的作用111

三、合金元素对铁碳合金状态图的影响112

四、合金元素对钢热处理组织转变的影响113

§8-3合金结构钢115

一、普通低合金结构钢（简称普低钢）115

二、合金渗碳钢116

三、合金调质钢118

四、合金弹簧钢120

五、滚动轴承钢122

六、其它结构钢125

§8-4合金工具钢128

一、合金刃具钢129

二、合金模具钢131

三、量具钢137

§8-5特殊性能钢137

一、不锈钢137

二、耐热钢138

三、耐磨钢140

三、讨论方法（仅供参考）141

二、讨论题141

一、讨论目的141

§8-6课堂讨论合金钢141

思考题与练习题142

第九章铸铁143

§9-1概述143

一、铸铁的特点143

二、铸铁的分类143

§9-2铸铁的石墨化及其影响因素144

一、铁碳合金双重状态图144

三、影响石墨化的因素145

二、石墨化过程145

§9-3灰铸铁146

一、灰铸铁的成分、组织和性能146

二、灰铸铁的孕育处理148

三、灰铸铁的牌号和用途148

四、灰铸铁的热处理149

§9-4可锻铸铁150

一、可锻铸铁的成分、组织和性能150

二、可锻铸铁的牌号和用途151

§9-5蠕墨铸铁152

§9-6球墨铸铁152

一、球墨铸铁的成分、组织和性能152

二、球墨铸铁的牌号和用途154

三、球墨铸铁的热处理154

§9-7合金铸铁简介155

一、耐磨铸铁155

二、耐热铸铁155

一、实验目的157

§9-8实验四 常见铸铁组织的观察157

三、耐蚀铸铁157

二、概述158

三、实验设备及材料158

四、实验内容158

五、实验报告要求159

思考题与练习题159

一、纯铝的性质、代号和用途160

二、铝合金的分类160

§10-1铝及铝合金160

第十章非铁金属及其合金160

三、铝合金的热处理——淬火与时效161

四、形变铝合金162

五、铸造铝合金165

§10-2铜及铜合金166

一、纯铜166

二、铜合金166

§10-3滑动轴承合金171

一、对轴承合金性能和组织的要求171

三、常用的轴承合金172

二、轴承合金的组织172

思考题与练习题175

第十一章粉末冶金材料176

§11-1 概述176

一、粉末冶金工艺简介176

二、粉末冶金的特点与应用176

§11-2粉末冶金减摩材料177

一、含油轴承材料177

二、金属塑料减摩材料178

§11-3粉末冶金铁基结构材料178

§11-4硬质合金179

一、硬质合金的特点179

二、硬质合金的分类179

三、硬质合金的用途180

思考题与练习题182

§12-1 高分子化合物的基本知识183

一、基本概念183

第十二章非金属材料183

二、高分子化合物的合成184

三、高分子材料的分类与命名185

§12-2工程塑料186

一、塑料的组成及分类186

二、工程塑料的性能188

三、常用工程塑料188

四、塑料的成型191

五、塑料制品的加工192

六、工程塑料的选用193

§12-3 橡胶195

一、橡胶的组成195

二、橡胶的性能196

三、常用橡胶及其性能197

§12-4 陶瓷198

一、陶瓷的性能198

二、常用陶瓷材料及其应用199

一、复合材料的分类200

二、复合材料的性能200

§12-5复合材料200

三、常用复合材料及其应用201

思考题与练习题202

第十三章 典型零件和工具的选材及工203

艺路线分析203

§13-1选用材料的一般原则203

一、材料的使用性能203

二、材料的工艺性能205

一、变形失效207

二、断裂失效207

§13-2零件和工具的失效方式207

三、材料的经济性207

三、表面损伤失效208

§13-热处理的技术条件、工序位置和结构工艺性209

一、热处理的技术条件209

二、热处理工序的合理安排211

三、热处理零件的结构工艺性212

四、热处理与切削加工性的关系213

一、齿轮214

§13-4典型零件的选材及工艺分析214

二、轴类216

§13-5典型工具的选材及工艺分析218

一、刃具——手用丝锥218

二、模具——冷变形模具219

§13-6 习题课222

一、生产实例222

二、习题226

思考题与练习题226

附表一压痕直径与布氏硬度对照表228

附表228

附表二维氏硬度换算表（载荷5kgf）232

附表三黑色金属硬度及强度换算表234

（GB1172—74）234

附表四 常用结构钢退火及正火工艺规范237

附表五 常用工具钢退火与正火工艺规范238

附表六 常用钢材回火温度与硬度对照表239

附表七国内外常用钢钢号对照表240