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绪论 1

0.1材料与材料科学 1

0.2工程材料的分类 3

0.3工程材料的应用与发展 4

0.4课程目的和基本要求 7

思考题 8

第1章 材料的性能 9

1.1材料的力学性能 9

1.1.1静载下材料的力学性能 9

1.1.2动载下材料的力学性能 15

1.2材料的物理和化学性能 17

1.3材料的工艺性能 19

思考题 20

本章参考文献 21

第2章 材料的晶体结构与结晶 22

2.1晶体结构的基本知识 22

2.1.1晶体的基本概念 22

2.1.2纯金属的晶体结构 23

2.1.3立方晶系中的晶向与晶面 27

2.2实际金属的晶体结构和缺陷 29

2.2.1多晶体结构 29

2.2.2晶体中的缺陷 30

2.3纯金属的结晶 32

2.3.1结晶时的过冷现象 32

2.3.2金属结晶的热力学条件 33

2.3.3金属结晶的结构条件 33

2.3.4金属结晶的过程 34

2.4晶粒的长大及大小控制 35

2.4.1晶粒的长大 35

2.4.2晶粒大小的控制 36

2.5铸锭的宏观组织及其形成机理 37

思考题 38

本章参考文献 38

第3章 合金的结晶与二元相图 39

3.1合金的相结构 39

3.1.1固溶体 40

3.1.2金属间化合物 41

3.2二元合金相图和合金的结晶 42

3.2.1二元合金相图的建立 43

3.2.2匀晶相图及其合金的结晶 45

3.2.3共晶相图及其合金的结晶 46

3.2.4包晶相图及其合金的结晶 48

3.3铁碳合金相图 50

3.3.1铁碳合金的组元及基体相 50

3.3.2铁碳合金相图 53

3.3.3铁碳合金的平衡结晶过程及组织 55

3.4含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响 62

3.5钢中杂质元素对钢性能的影响 65

3.6铁碳合金相图的应用 66

思考题 67

本章参考文献 67

第4章 金属的塑性变形与强化 68

4.1金属的塑性变形 68

4.1.1单晶体金属的塑性变形 68

4.1.2多晶体金属的塑性变形 72

4.1.3塑性变形对组织和性能的影响 73

4.2冷塑性变形金属加热时组织和性能的变化 75

4.2.1回复 75

4.2.2再结晶 76

4.2.3晶粒长大 77

4.3金属的热加工 78

4.3.1金属的热加工和冷加工 78

4.3.2热加工对金属组织与性能的影响 78

4.4金属材料的强韧化 80

4.4.1强度与塑性、韧性的匹配 80

4.4.2钢的强度提高（强化） 81

4.4.3钢的韧性提升 81

4.5金属塑性变形的应用 82

思考题 83

本章参考文献 83

第5章 钢的热处理 85

5.1概述 85

5.2钢在加热时的组织转变 86

5.2.1奥氏体形成的基本过程 86

5.2.2影响奥氏体形成与晶粒长大的因素 87

5.3钢在冷却时的组织转变 89

5.3.1过冷奥氏体的等温冷却转变 89

5.3.2过冷奥氏体等温转变产物的组织与性能 90

5.3.3过冷奥氏体的连续冷却转变 97

5.4钢的普通热处理 98

5.4.1钢的退火 99

5.4.2钢的正火 101

5.4.3钢的淬火 101

5.4.4钢的回火 106

5.4.5钢的热处理缺陷及防治办法 110

5.4.6金属焊接接头的组织及性能 111

5.5钢的表面热处理 112

5.5.1表面淬火 113

5.5.2化学热处理 114

5.5.3表面淬火和化学热处理工艺的选择 119

5.6实用表面工程技术 120

5.6.1表面形变强化 120

5.6.2热喷涂 121

5.6.3表面氧化 123

5.6.4电刷镀 125

5.6.5气相沉积技术 131

5.6.6激光表面改性 134

5.7热处理新技术应用 136

5.7.1形变热处理 136

5.7.2真空热处理 138

5.7.3可控气氛热处理 139

5.8热处理与机械设计制造的关系 142

5.8.1热处理工序 142

5.8.2热处理零件的结构工艺性 142

5.8.3热处理与金属切削加工性能之间的关系 143

5.8.4机械零件的热处理技术条件 145

思考题 147

本章参考文献 148

第6章 工业用钢 149

6.1钢的分类与牌号 149

6.1.1钢的分类 149

6.1.2钢的编号方法 150

6.2钢的主要成分及其对组织和性能的影响 151

6.2.1钢的主要成分 151

6.2.2合金元素对钢的组织和性能的影响 152

6.3结构钢 155

6.3.1碳素结构钢 155

6.3.2低合金高强度结构钢 156

6.3.3渗碳钢 159

6.3.4调质钢 161

6.3.5弹簧钢 163

6.3.6滚动轴承钢 165

6.4工具钢 166

6.4.1碳素工具钢 166

6.4.2合金工具钢 167

6.4.3高速工具钢 172

6.5特殊性能钢 174

6.5.1不锈钢 175

6.5.2耐热钢 179

6.5.3耐磨钢 182

思考题 184

本章参考文献 185

第7章 铸铁 186

7.1铸铁及其石墨化 186

7.1.1Fe-Fe3C和Fe-G铁碳合金双重相图 186

7.1.2铸铁的石墨化过程 186

7.1.3影响石墨化的主要因素 188

7.2灰铸铁 189

7.2.1灰铸铁的化学成分及组织 189

7.2.2灰铸铁的牌号、性能及用途 189

7.2.3灰铸铁的热处理 190

7.3可锻铸铁 191

7.3.1可锻铸铁的化学成分及组织 191

7.3.2可锻铸铁的牌号、性能及用途 191

7.4球墨铸铁 193

7.4.1球墨铸铁的化学成分及组织 193

7.4.2球墨铸铁的牌号、性能及用途 193

7.4.3球墨铸铁的热处理 194

7.5蠕墨铸铁 195

7.5.1蠕墨铸铁的化学成分及组织 195

7.5.2蠕墨铸铁的牌号、性能及用途 195

7.6合金铸铁 196

7.6.1耐热合金铸铁 196

7.6.2耐蚀合金铸铁 196

7.6.3耐磨合金铸铁 197

7.7铸铁的应用与选材 197

思考题 198

本章参考文献 199

第8章 非铁金属及其合金 200

8.1铝及铝合金 200

8.1.1工业纯铝 200

8.1.2铝合金 201

8.2铜及铜合金 206

8.2.1工业纯铜 207

8.2.2铜合金 207

8.3钛及钛合金 211

8.3.1工业纯钛 211

8.3.2钛合金 211

8.4铸造轴承合金 212

8.4.1铸造轴承合金的特性 213

8.4.2常用铸造轴承合金 213

8.5非铁金属材料的应用 214

8.5.1纯铝及铝合金材料的应用 214

8.5.2纯铜及铜合金材料的应用 215

8.5.3纯钛及钛合金材料的应用 216

思考题 216

本章参考文献 217

第9章 高分子材料 218

9.1概述 218

9.1.1高分子材料的定义与组成 218

9.1.2高分子材料的分类 218

9.1.3高分子材料的性能特点与优点 220

9.2常用高分子材料 221

9.2.1塑料 221

9.2.2橡胶 223

9.2.3合成纤维 224

9.2.4胶黏剂 225

9.3高分子材料的典型应用 225

9.3.1高分子材料在航空航天领域的应用 225

9.3.2高分子材料在建筑领域的应用 226

9.3.3高分子材料在农业领域的应用 226

思考题 227

本章参考文献 227

第10章 陶瓷材料 228

10.1概述 228

10.1.1陶瓷材料的分类 228

10.1.2陶瓷材料的结构与性能 229

10.2常用工程结构陶瓷材料 230

10.2.1普通陶瓷 230

10.2.2特种陶瓷 231

10.3陶瓷材料的应用 232

思考题 234

本章参考文献 234

第11章 复合材料 235

11.1复合材料及其性能特点 235

11.1.1基本概念 235

11.1.2复合材料的组成和分类 235

11.1.3复合材料的性能特点 236

11.2增强材料及其增强机制 237

11.2.1常用增强材料 237

11.2.2复合材料的增强机理 238

11.3复合材料的应用 239

11.3.1纤维增强聚合物基复合材料 239

11.3.2纤维增强金属基复合材料 240

11.3.3纤维增强陶瓷基复合材料 241

11.3.4粒子增强复合材料 242

思考题 242

本章参考文献 243

第12章 工程材料的选用 244

12.1机械零件的失效形式及失效分析 244

12.1.1材料失效的概念 244

12.1.2材料的失效形式 244

12.1.3材料失效的原因 247

12.1.4材料失效分析的方法 249

12.2机械零件选材的原则和方法 250

12.2.1选材的原则 250

12.2.2选材的方法 252

12.3典型零件的选材分析 253

思考题 258

本章参考文献 259