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绪论1

第1章 工程材料的分类与性能4

1.1 工程材料的分类4

1.1.1 金属材料4

1.1.2 高分子材料5

1.1.3 陶瓷材料5

1.1.4 复合材料5

1.2 工程材料的性能5

1.2.1 物理性能6

1.2.2 化学性能8

1.2.3 力学性能9

1.2.4 工艺性能16

小结17

习题17

第2章 金属的晶体结构与结晶19

2.1 金属的晶体结构19

2.1.1 晶体的结构19

2.1.2 常见金属的晶格类型20

2.2 合金的晶体结构21

2.2.1 基本概念21

2.2.2 合金的相结构22

2.3 实际金属的晶体结构23

2.4 纯金属的结晶与同素异晶转变24

2.4.1 冷却曲线与过冷度25

2.4.2 金属的结晶过程25

2.4.3 金属结晶后的晶粒大小25

2.4.4 金属的同素异构现象26

小结26

习题27

第3章 铁碳合金28

3.1 铁碳合金基本组织28

3.1.1 纯铁的同素异构转变28

3.1.2 铁碳合金的基本组织28

3.2 铁碳合金状态图30

3.2.1 铁碳合金相图及分析30

3.2.2 铁碳合金的分类32

3.3 典型铁碳合金结晶过程分析32

3.3.1 共析钢的结晶过程33

3.3.2 亚共析钢的结晶过程34

3.3.3 过共析钢的结晶过程35

3.3.4 共晶白口铸铁的结晶过程36

3.3.5 亚共晶白口铸铁的结晶过程36

3.3.6 过共晶白口铸铁的结晶过程38

3.4 铁碳合金中碳的质量分数对性能的影响38

3.4.1 碳的质量分数对铁碳合金力学性能的影响39

3.4.2 碳的质量分数对工艺性能的影响40

3.5 铁碳合金相图的应用41

3.5.1 在选材方面的应用41

3.5.2 在铸造方面的应用41

3.5.3 在锻造、轧制方面的应用41

3.5.4 在热处理方面的应用42

小结42

习题42

第4章 钢的热处理44

4.1 概述44

4.2 钢在加热时的转变45

4.2.1 钢临界转变温度45

4.2.2 钢在加热时的组织转变46

4.3 钢在冷却时的组织转变48

4.3.1 过冷奥氏体的等温转变图49

4.3.2 过冷奥氏体在连续冷却条件下的转变52

4.4 退火与正火54

4.4.1 钢的退火54

4.4.2 钢的正火55

4.5 淬火56

4.5.1 淬火温度的选择56

4.5.2 保温时间56

4.5.3 淬火冷却介质57

4.5.4 常用淬火方法57

4.5.5 钢的淬透性58

4.5.6 淬火缺陷及其防止措施60

4.6 回火61

4.6.1 钢在回火时组织和性能的变化62

4.6.2 回火方法及其应用62

4.7 其他热处理工艺63

4.7.1 钢的表面淬火63

4.7.2 钢的化学热处理66

小结68

习题68

第5章 非合金钢（碳钢）70

5.1 钢中的杂质元素及其影响70

5.1.1 锰的影响70

5.1.2 硅的影响70

5.1.3 硫的影响70

5.1.4 磷的影响71

5.1.5 非金属杂质的影响71

5.2 非合金钢（碳钢）的分类71

5.2.1 按非合金钢的碳的质量分数分类71

5.2.2 按非合金钢主要质量等级和主要性能或使用特性分类71

5.2.3 按非合金钢的用途分类72

5.3 非合金钢（碳钢）的牌号及用途72

5.3.1 普通碳素结构钢72

5.3.2 优质碳素结构钢73

5.3.3 碳素工具钢74

5.3.4 铸造碳钢75

小结76

习题76

第6章 铸铁78

6.1 铸铁及其石墨化过程78

6.1.1 铸铁冷却和加热时的石墨化过程78

6.1.2 影响铸铁石墨化的因素79

6.2 铸铁的分类79

6.2.1 按碳存在的形式分类79

6.2.2 按石墨的形态分类80

6.2.3 按化学成分分类80

6.3 普通灰铸铁80

6.3.1 灰铸铁的化学成分、显微组织和性能80

6.3.2 灰铸铁的孕育处理（变质处理）81

6.3.3 灰铸铁的牌号及用途81

6.3.4 灰铸铁的热处理82

6.4 球墨铸铁83

6.4.1 球墨铸铁的化学成分83

6.4.2 球墨铸铁的组织和性能83

6.4.3 球墨铸铁的牌号和用途84

6.4.4 球墨铸铁的热处理84

6.5 可锻铸铁及蠕墨铸铁85

6.5.1 可锻铸铁85

6.5.2 蠕墨铸铁87

6.6 合金铸铁88

6.6.1 耐热铸铁88

6.6.2 耐磨铸铁88

6.6.3 耐蚀铸铁88

小结89

习题89

第7章 低合金钢与合金钢90

7.1 概述90

7.2 合金钢的分类与牌号90

7.2.1 合金钢的分类90

7.2.2 合金钢牌号表示方法91

7.3 合金元素在钢中的作用91

7.3.1 合金元素在钢中的存在形式及作用91

7.3.2 合金元素对钢的热处理和力学性能的影响92

7.4 低合金钢93

7.4.1 低合金高强度结构钢93

7.4.2 易切削结构钢94

7.4.3 低合金耐候钢94

7.5 机械合金结构钢94

7.5.1 合金渗碳钢94

7.5.2 合金调质钢95

7.5.3 合金弹簧钢95

7.5.4 超高强度钢96

7.5.5 滚动轴承钢96

小结97

习题97

第8章 工具钢、硬质合金及特殊性能钢98

8.1 工具钢的分类及编号98

8.1.1 工具钢的分类98

8.1.2 工具钢的编号98

8.2 刃具钢98

8.2.1 刃具钢的性能要求99

8.2.2 碳素刃具钢99

8.2.3 低合金刃具钢100

8.2.4 高速钢100

8.3 模具钢101

8.3.1 冷作模具钢101

8.3.2 热作模具钢103

8.4 量具钢104

8.4.1 量具钢的性能要求104

8.4.2 常用量具用钢104

8.4.3 量具钢的热处理特点104

8.5 硬质合金105

8.5.1 硬质合金生产简介105

8.5.2 硬质合金的性能特点105

8.5.3 常用硬质合金106

8.5.4 钢结硬质合金106

8.6 特殊性能钢107

8.6.1 不锈钢107

8.6.2 耐热钢108

小结108

习题109

第9章 有色金属材料110

9.1 概述110

9.2 铝及其合金110

9.2.1 纯铝111

9.2.2 铝合金111

9.2.3 铝合金的热处理114

9.3 铜及其合金114

9.3.1 纯铜114

9.3.2 铜合金115

9.4 钛及其合金116

9.4.1 纯钛116

9.4.2 钛合金116

9.4.3 钛合金的热处理117

9.5 滑动轴承合金117

9.5.1 对轴承合金性能的要求117

9.5.2 滑动轴承的性能和组织118

9.5.3 常用滑动轴承合金118

小结119

习题119

第10章 非金属材料及复合材料121

10.1 概述121

10.2 塑料和橡胶121

10.2.1 塑料121

10.2.2 橡胶125

10.2.3 胶黏剂126

10.3 陶瓷材料128

10.3.1 陶瓷材料的类型和特点129

10.3.2 常用陶瓷材料129

10.3.3 常用陶瓷材料的性能、特点及用途129

10.4 复合材料131

10.4.1 复合材料的概念131

10.4.2 复合材料的特点131

10.4.3 常用复合材料的种类133

10.4.4 纤维增强复合材料133

小结134

习题134

第11章 几种新材料的发展简介136

11.1 概述136

11.2 新型高温材料136

11.2.1 铁基高温合金136

11.2.2 镍基高温合金137

11.2.3 高温陶瓷材料137

11.3 超导材料138

11.3.1 超导材料分类138

11.3.2 超导材料的应用138

11.4 纳米材料139

11.4.1 纳米材料的定义及分类139

11.4.2 纳米材料的结构与性能139

11.4.3 纳米材料的应用140

11.5 其他新材料140

小结142

习题142

第12章 机械零件的选材与工艺分析143

12.1 选材的一般原则143

12.1.1 材料的使用性能——选材的最主要依据143

12.1.2 材料的工艺性能143

12.1.3 材料的经济性能144

12.2 零件的失效144

12.2.1 机械零件失效的方式144

12.2.2 机械零件失效的原因144

12.2.3 零件失效分析的方法步骤145

12.3 典型零件的选材及应用实例145

12.3.1 机床零件的选材分析145

12.3.2 拖拉机及汽车零件的选材分析146

12.3.3 典型零件的选材实例146

小结148

习题148

参考文献149