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绪论1

第一章 机械零件（或器件）的失效分析4

第一节 零件在常温静载下的过量变形4

一、工程材料在静拉伸时的应力-应变行为4

二、静载性能指标5

三、过量变形失效6

第二节 零件在静载和冲击载荷下的断裂8

一、韧断和脆断的基本概念8

二、冲击韧性及衡量指标9

三、断裂韧性及衡量指标10

四、影响脆断的因素11

第三节 零件在交变载荷下的疲劳断裂13

一、疲劳的基本概念13

二、疲劳断口的特征14

三、疲劳抗力指标及其影响因素14

第四节 零件的磨损失效20

一、磨损的基本类型20

二、接触疲劳21

三、提高零件磨损抗力的途径22

第五节 零件的腐蚀失效24

一、高温氧化腐蚀24

二、电化学腐蚀24

三、应力腐蚀26

四、改善零件腐蚀抗力的措施27

第六节 零件在高温下的蠕变变形和断裂失效27

一、高温对金属力学性能的影响27

二、蠕变极限和持久强度28

三、高温下零件的失效及其防止29

第七节 电子器件的失效30

一、半导体晶体管的结构和参数30

二、半导体器件的失效方式和机理33

三、影响半导体器件失效的因素36

习题与思考题37

第二章 碳钢39

第一节 纯铁的组织和性能39

一、纯铁的结晶39

二、纯铁的晶体结构40

三、工业纯铁的组织和性能44

第二节 铁碳合金中的相和组织组成物45

一、铁和碳的相互作用45

二、铁碳合金中的相和组织组成物47

第三节 Fe-Fe3C相图47

一、相图的基本概念47

二、Fe-Fe3C相图分析49

三、典型铁碳合金结晶过程分析53

四、碳对铁碳合金平衡组织和性能的影响59

五、Fe-Fe3C相图的实际应用61

六、合金性能和相图关系小结62

第四节 钢中常存杂质元素对钢性能的影响63

一、硅和锰的影响63

二、硫和磷的影响63

三、钢中气体的影响64

第五节 钢锭的组织和缺陷64

一、镇静钢锭的组织64

二、镇静钢锭的缺陷65

第六节 压力加工对钢组织和性能的影响66

一、冷压力加工对钢组织和性能的影响66

二、冷变形钢在加热过程中组织和性能的变化69

三、热压力加工对钢组织和性能的影响71

第七节 碳钢的分类、牌号及用途72

一、碳钢的分类72

二、碳钢的牌号和用途72

习题与思考题76

第三章 钢的热处理78

第一节 钢在加热时的转变78

一、奥氏体的形成78

二、奥氏体晶粒大小79

第二节 奥氏体转变图80

一、奥氏体等温转变图80

二、奥氏体连续冷却转变图86

第三节 钢的普通热处理87

一、钢的退火87

二、钢的正火88

三、钢的淬火88

四、钢的回火92

第四节 钢的表面热处理94

一、表面淬火94

二、表面化学热处理95

第五节 钢的特种热处理98

一、真空热处理99

二、可控气氛热处理100

三、形变热处理101

习题与思考题103

第四章 合金钢104

第一节 概述104

一、合金元素在钢中的作用104

二、合金钢的分类及牌号108

第二节 合金结构钢109

一、低合金高强度结构钢109

二、合金渗碳钢111

三、合金调质钢113

四、合金弹簧钢113

五、轴承钢118

六、超高强度钢118

第三节 合金工具钢122

一、工具的服役条件123

二、常用合金工具钢及其热处理123

三、新型合金工具钢129

第四节 特殊性能钢131

一、不锈钢和镍基耐蚀合金131

二、耐热钢和高温合金140

三、低温钢141

四、耐磨钢145

习题与思考题147

第五章 铸铁148

第一节 铸铁的石墨化148

一、石墨化过程148

二、影响石墨化的因素149

第二节 各类铸铁的特点及应用149

一、铸铁的分类149

二、不同石墨形态铸铁的特性及用途150

三、合金铸铁157

习题与思考题158

第六章 有色金属及其合金160

第一节 铝及铝合金160

一、工业纯铝160

二、铝合金161

第二节 镁及镁合金170

一、工业纯镁170

二、镁合金170

第三节 铜及铜合金172

一、工业纯铜172

二、铜合金173

第四节 钛及钛合金183

一、工业纯钛183

二、钛合金184

第五节 轴承合金186

一、轴承合金的性能要求与组织186

二、轴承合金的类型及应用186

习题与思考题190

第七章 高分子材料191

第一节 概述191

一、高分子材料的合成191

二、高分子链的结构与柔性193

三、高聚物的聚集态和物理状态195

第二节 高分子材料的性能特点197

一、高分子材料的力学性能特点197

二、高分子材料的理化性能特点198

三、高分子材料的老化及其防止199

第三节 常用高分子材料200

一、常用工程塑料及成型加工200

二、常用橡胶材料207

三、常用合成纤维210

四、常用合成胶粘剂213

习题与思考题216

第八章 陶瓷材料217

第一节 概述217

一、陶瓷材料的分类与生产217

二、陶瓷材料的结构与性能特点217

第二节 工程结构陶瓷材料221

一、普通陶瓷221

二、特种陶瓷222

第三节 陶瓷材料的强度设计224

一、材料设计过程框图224

二、产品设计过程框图224

三、陶瓷材料与产品的设计思想225

四、实例——多脉冲固体燃料火箭发动机用陶瓷隔舱材料225

第四节 金属陶瓷225

一、粉末冶金方法及其应用226

二、金属陶瓷硬质合金227

习题与思考题229

第九章 复合材料230

第一节 概述230

一、复合材料的分类230

二、复合材料的性能特点231

第二节 增强材料及其增强机制232

一、增强材料232

二、增强机制简介234

第三节 常用复合材料235

一、塑料基复合材料235

二、金属基复合材料237

三、橡胶基复合材料240

四、陶瓷基复合材料241

习题与思考题242

第十章 功能材料243

第一节 概述243

一、功能材料的重要性243

二、功能材料的分类243

第二节 电功能材料244

一、半导体材料244

二、超导材料245

三、电接点（触头）材料247

第三节 磁功能材料248

一、软磁材料248

二、硬磁材料248

三、磁致伸缩材料249

第四节 热功能材料250

一、膨胀材料250

二、形状记忆材料251

三、测温材料252

第五节 光功能材料253

一、固体激光材料253

二、光导纤维254

第六节 其他功能材料255

一、敏感材料255

二、储氢材料256

三、隐形材料257

四、声功能材料258

习题与思考题258

第十一章 材料改性新技术259

第一节 材料表面改性新技术259

一、热喷涂技术259

二、激光束、离子束及电子束技术261

三、气相沉积技术264

第二节 快速凝固新技术268

一、快速凝固的基本原理268

二、快速凝固技术的应用269

第三节 纳米技术270

一、纳米材料的基本特性270

二、纳米材料的制备方法271

三、纳米材料的应用271

习题与思考题271

第十二章 零件的选材及工艺路线273

第一节 常用力学性能指标在选材中的意义273

一、刚度和弹性指标273

二、硬度和强度指标274

三、塑性和冲击韧性指标276

第二节 断裂韧度在选材中的意义276

第三节 零件实物性能试验的重要性277

一、结构设计对性能的影响277

二、加工工艺对性能的影响278

第四节 材料强度、塑性与韧性的合理配合279

第五节 选材方法280

一、根据材料的使用性能选材280

二、根据材料的工艺性能选材282

三、根据材料的经济性选材284

四、实例分析285

第六节 典型零件选材及工艺路线288

一、齿轮289

二、轴290

三、汽轮机叶片291

习题与思考题292

第十三章 工程材料在典型机械和生物医学上的应用293

第一节 工程材料在汽车上的应用293

一、金属材料在汽车典型零（构）件上的应用293

二、其他工程材料在汽车典型零（构）件上的应用295

第二节 工程材料在机床上的应用297

一、金属材料在机床典型零（构）件上的应用297

二、其他工程材料在机床典型零（构）件上的应用301

第三节 工程材料在热能设备上的应用301

一、工程材料在锅炉典型零（构）件上的应用302

二、工程材料在核反应堆典型零（构）件上的应用303

三、工程材料在汽轮机典型零（构）件上的应用305

第四节 工程材料在仪器仪表上的应用306

一、金属材料在仪器仪表典型零（构）件上的应用307

二、工程塑料及其复合材料在仪器仪表典型零（构）件上的应用308

第五节 工程材料在石油化工设备上的应用308

一、金属材料在石油化工设备典型零（构）件上的应用308

二、非金属材料在石油化工设备典型零（构）件上的应用309

第六节 工程材料在航空航天器上的应用311

一、工程材料在机翼、机体和防热层上的应用312

二、工程材料在航空发动机和火箭发动机典型零（构）件上的应用313

第七节 工程材料在生物医学上的应用317

一、生物医学材料的生物相容性和安全性317

二、生物医学材料的分类319

三、工程材料在生物软组织和硬组织上的应用321

习题与思考题325

参考文献326