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绪论1

1 材料的性能4

1.1 材料的物理和化学性能4

1.1.1 物理性能4

1.1.2 化学性能5

1.2 材料的力学性能6

1.2.1 强度塑性与刚度6

1.2.2 硬度11

1.2.3 疲劳14

1.2.4 冲击韧性15

1.2.5 断裂韧性17

1.2.6 新旧国标中常用力学性能指标名称与符号对照17

1.3 金属材料的工艺性能18

小结19

复习思考题19

2 金属的晶体结构与结晶20

2.1 金属的晶体结构20

2.1.1 晶体与非晶体20

2.1.2 晶格与晶胞20

2.1.3 常见金属的晶体结构21

2.2 实际金属的晶体结构23

2.2.1 多晶体结构23

2.2.2 晶体缺陷24

2.3 纯金属的结晶26

2.3.1 纯金属的冷却曲线和过冷现象26

2.3.2 纯金属的结晶过程28

2.3.3 金属结晶晶粒大小的控制29

2.3.4 金属铸锭的组织与缺陷30

2.3.5 同素异构转变31

小结32

复习思考题33

3 二元合金的相结构与结晶34

3.1 合金的相结构34

3.1.1 合金的概念34

3.1.2 合金相结构的类型34

3.1.3 合金的组织37

3.2 二元合金相图38

3.2.1 二元合金相图的基础知识38

3.2.2 匀晶相图40

3.2.3 共晶相图42

3.2.4 合金性能与相图的关系46

小结48

复习思考题48

4 铁碳合金相图和碳素钢50

4.1 铁碳合金的基本相50

4.1.1 铁素体51

4.1.2 奥氏体51

4.1.3 渗碳体51

4.2 铁碳合金相图分析52

4.2.1 铁碳合金相图的相区53

4.2.2 铁碳合金相图中的特性点53

4.2.3 铁碳合金相图中的特性线53

4.3 典型铁碳合金的结晶过程及组织54

4.3.1 铁碳合金分类54

4.3.2 典型铁碳合金的结晶过程分析55

4.4 含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响61

4.4.1 含碳量对平衡组织的影响61

4.4.2 含碳量对力学性能的影响62

4.5 铁碳合金相图的应用62

4.6 碳素钢64

4.6.1 钢中常存杂质元素及其对钢性能的影响64

4.6.2 碳素钢的分类65

4.6.3 碳素钢的牌号、性能和用途66

小结70

复习思考题70

5 金属的塑性变形与再结晶72

5.1 金属的塑性变形72

5.1.1 单晶体的塑性变形72

5.1.2 多晶体的塑性变形76

5.2 冷塑性变形对金属组织和性能的影响77

5.2.1 冷塑性变形对金属组织的影响77

5.2.2 冷塑性变形对金属性能的影响79

5.2.3 残余应力79

5.3 冷塑性变形金属在加热时的变化80

5.3.1 回复80

5.3.2 再结晶81

5.3.3 晶粒长大82

5.4 金属的热变形加工84

5.4.1 金属的热变形加工与冷变形加工的区别84

5.4.2 金属的热变形加工对组织和性能的影响84

小结86

复习思考题87

6 钢的热处理88

6.1 概述88

6.2 钢在加热时的组织转变89

6.2.1 奥氏体的形成过程89

6.2.2 奥氏体晶粒的长大90

6.3 钢在冷却时组织的转变92

6.3.1 过冷奥氏体的等温转变92

6.3.2 过冷奥氏体的连续冷却转变97

6.4 钢的退火和正火98

6.4.1 退火99

6.4.2 正火100

6.5 钢的淬火102

6.5.1 淬火工艺102

6.5.2 淬火方法104

6.5.3 钢的淬透性105

6.5.4 淬火缺陷及防止方法107

6.6 钢的回火108

6.6.1 回火的目的108

6.6.2 淬火钢的回火转变108

6.6.3 回火的种类及应用109

6.7 表面热处理110

6.7.1 表面淬火110

6.7.2 化学热处理112

小结115

复习思考题115

7 合金钢117

7.1 合金元素在钢中的作用117

7.1.1 合金元素在钢中的存在形式117

7.1.2 合金元素对铁碳相图的影响118

7.1.3 合金元素对热处理的影响119

7.2 合金钢的分类和编号120

7.2.1 合金钢的分类120

7.2.2 合金钢牌号的表示方法120

7.3 合金结构钢122

7.3.1 低合金高强度结构钢122

7.3.2 合金渗碳钢124

7.3.3 合金调质钢126

7.3.4 合金弹簧钢128

7.3.5 滚动轴承钢130

7.3.6 易切钢131

7.4 合金工具钢132

7.4.1 合金刃具钢132

7.4.2 合金量具钢136

7.4.3 合金模具钢137

7.5 特殊性能钢139

7.5.1 不锈钢139

7.5.2 耐热钢143

7.5.3 耐磨钢145

小结146

复习思考题146

8 铸铁147

8.1 铸铁的石墨化过程与分类147

8.1.1 石墨的结构和性能147

8.1.2 铁碳合金双重相图147

8.1.3 铸铁的石墨化过程148

8.1.4 铸铁的分类149

8.2 灰铸铁150

8.2.1 灰铸铁的组织和性能150

8.2.2 冷却速度对灰铸铁的组织和性能的影响151

8.2.3 灰铸铁的孕育处理152

8.2.4 灰铸铁的牌号与应用152

8.2.5 灰铸铁的热处理154

8.3 可锻铸铁155

8.3.1 可锻铸铁组织及影响因素155

8.3.2 可锻铸铁的牌号、性能特点及用途156

8.4 球墨铸铁157

8.4.1 球墨铸铁的组织、性能、用途和牌号157

8.4.2 球墨铸铁的热处理159

8.5 蠕墨铸铁161

8.5.1 蠕墨铸铁的组织161

8.5.2 蠕墨铸铁的牌号、力学性能及用途161

8.6 合金铸铁162

8.6.1 耐热铸铁162

8.6.2 耐磨铸铁162

8.6.3 耐蚀铸铁163

小结163

复习思考题164

9 有色金属及硬质合金165

9.1 铝及其合金165

9.1.1 工业纯铝165

9.1.2 铝合金及其应用165

9.2 铜及其合金171

9.2.1 工业纯铜171

9.2.2 铜合金及其应用171

9.3 钛及其合金176

9.3.1 纯钛176

9.3.2 钛合金及其应用177

9.4 滑动轴承合金178

9.4.1 滑动轴承合金的性能要求和组织特点178

9.4.2 常用滑动轴承合金178

9.5 硬质合金180

9.5.1 硬质合金的性能特点180

9.5.2 硬质合金的种类及应用180

小结181

复习思考题182

10 非金属材料及复合材料183

10.1 高分子材料183

10.1.1 高分子材料基本知识183

10.1.2 塑料184

10.1.3 橡胶187

10.1.4 合成胶黏剂189

10.2 陶瓷材料191

10.2.1 陶瓷的分类191

10.2.2 常用陶瓷的性能特点及应用192

10.3 复合材料193

10.3.1 复合材料的基本类型193

10.3.2 常用复合材料的特点与应用193

小结195

复习思考题195

11 工程材料的选用及工艺路线分析196

11.1 机械零件的失效形式及其原因分析196

11.1.1 零件失效的形式196

11.1.2 零件失效的原因197

11.1.3 失效分析步骤198

11.2 机械工程材料的选用198

11.2.1 选用材料的一般原则199

11.2.2 选材的一般步骤200

11.3 典型零件的选材及工艺路线确定201

11.3.1 轴类零件201

11.3.2 齿轮类零件202

小结204

复习思考题205

参考文献206