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绪论 1

第1章　工程材料性能 3

教学基本要求 3

1.1　静载时材料的力学性能 3

1.1.1　强度与塑性 3

1.1.2　弹性与刚度 5

1.1.3　硬度 5

1.2　动载时材料的力学性能 7

1.2.1　冲击韧性 7

1.2.2　疲劳强度 8

1.3　工程材料的物理、化学及工艺性能 8

1.3.1　物理性能 8

1.3.2　化学性能 9

1.3.3　工艺性能 9

思考题 9

第2章　金属与合金的晶体结构和二元合金相图 10

教学基本要求 10

2.1　金属的晶体结构 10

2.1.1　晶体的概念 10

2.1.2　实际晶体结构 12

2.2　金属的结晶与同素异构转变 13

2.2.1　纯金属的结晶 13

2.2.2　晶粒大小及控制 15

2.2.3　金属的同素异构转变 15

2.3　合金与合金的相结构 16

2.3.1　合金 16

2.3.2　合金的相结构 16

2.4　二元合金相图 18

2.4.1　匀晶相图 19

2.4.2　共晶相图 20

2.4.3　包晶相图 21

2.4.4　共析相图 21

2.5　铁碳合金与铁碳合金相图 22

2.5.1　铁碳合金的基本组织与性能 22

2.5.2　铁碳合金相图 23

思考题 29

第3章　金属的热处理 31

教学基本要求 31

3.1　金属热处理概述 31

3.1.1　钢在加热时的组织转变 32

3.1.2　钢在冷却时的组织转变 33

3.2　金属的整体热处理工艺 38

3.2.1　退火 38

3.2.2　正火 40

3.2.3　淬火 40

3.2.4　回火 42

3.3　钢的淬透性 44

3.3.1　淬透性的概念及对热处理后力学性能的影响 44

3.3.2　影响淬透性及淬硬深度的因素 45

3.3.3　淬透性的测定与表示方法 45

3.4　金属的表面热处理与化学热处理 46

3.4.1　钢的表面淬火 47

3.4.2　化学热处理 48

3.5　其他热处理工艺简介 51

3.5.1　真空热处理 51

3.5.2　可控气氛热处理 51

3.5.3　形变热处理 52

3.5.4　超细化热处理 52

3.5.5　高能束热处理 52

3.6　热处理工件的结构工艺性 53

3.6.1　热处理工艺对零件结构的要求 53

3.6.2　和结构工艺性有关的其他要求 55

思考题 55

第4章　工业用钢与铸铁 56

教学基本要求 56

4.1　概述 56

4.1.1　工业用钢的分类与牌号 56

4.1.2　杂质对钢质量的影响 58

4.1.3　合金元素在钢中的作用 59

4.2　工程结构钢 62

4.2.1　概述 62

4.2.2　碳素结构钢（非合金结构钢） 62

4.2.3　低合金高强度结构钢和合金结构钢 63

4.2.4　微合金化低碳高强度钢简介 65

4.3　机械结构钢 67

4.3.1　优质的、特殊质量的非合金结构钢（优质碳素结构钢） 67

4.3.2　特殊质量的机械结构用合金钢 69

4.3.3　易切削钢 77

4.3.4　铸钢 78

4.4　滚动轴承钢 79

4.5　工具钢 82

4.5.1　概述 82

4.5.2　刃具钢 82

4.5.3 高速工具钢 84

4.5.4　模具钢 87

4.6　不锈钢、耐热钢和低温钢 91

4.6.1 不锈钢 91

4.6.2　耐热钢 94

4.6.3　低温钢 95

4.7　特殊物理性能钢 96

4.8　铸铁 96

4.8.1　概述 96

4.8.2　铸铁石墨化 96

4.8.3　铸铁分类 98

4.8.4　常用铸铁的牌号、性能与应用 98

4.9　工程材料新发展简介 106

4.9.1　形状记忆合金 106

4.9.2　纳米材料 107

4.9.3　非晶态合金及微晶合金 108

4.9.4　储氢材料 109

4.9.5　超导材料 109

4.9.6　减振合金 109

4.9.7　超塑性合金 110

思考题 111

第5章　非铁合金及粉末冶金材料 112

教学基本要求 112

5.1　铝及铝合金 112

5.1.1　工业纯铝 112

5.1.2　铝合金及其强化处理 113

5.1.3　铝合金分类及其应用 114

5.2　铜及铜合金 118

5.2.1 工业纯铜 118

5.2.2　铜合金 119

5.3　其他非铁合金简介 124

5.3.1　钛及其合金 124

5.3.2　镁及其合金 125

5.3.3　锌及其合金 126

5.4　铸造轴承合金与粉末冶金 127

5.4.1　铸造轴承合金 127

5.4.2　粉末冶金 129

思考题 130

第6章　聚合物、无机与复合材料 131

教学基本要求 131

6.1　聚合物材料 131

6.1.1　聚合物特征 131

6.1.2　塑料 131

6.1.3　橡胶 135

6.1.4　纤维 137

6.1.5　涂料 137

6.1.6　粘合剂 138

6.1.7　功能聚合物材料简介 139

6.2　无机非金属材料 139

6.3　复合材料 143

6.3.1 复合材料的性能特点 143

6.3.2　树脂基复合材料 145

6.3.3　金属基复合材料 147

6.3.4　其他类型的复合材料 147

思考题 148

第7章　工程材料的合理选用 149

教学基本要求 149

7.1 机械零件合理选材的基本原则与步骤 149

7.1.1　使用性原则 149

7.1.2 工艺性原则 150

7.1.3　经济性原则 152

7.1.4　可持续发展原则 154

7.1.5　选材的基本步骤 154

7.2　机械零件的失效分析 155

7.2.1　零件失效及失效形式 155

7.2.2　失效分析 156

7.3 常用零件选材的原则方法 156

7.3.1 以防止过量变形为主的选材 156

7.3.2　以抗磨损性能为主的选材 157

7.3.3　以抗疲劳性能为主的选材 157

7.3.4　以综合力学性能为主的选材 158

7.3.5　选材时应注意的事项 158

7.4　轴类零件的选材及热处理 159

7.4.1　工作条件与失效形式 159

7.4.2　主要性能要求 159

7.4.3　轴类零件的选材与工艺路线实例 160

7.5 齿轮零件的选材及热处理 163

7.5.1 齿轮的工作条件与失效形式 163

7.5.2　主要性能要求 164

7.5.3　齿轮的选材与热处理 164

7.5.4　齿轮选材与工艺路线实例 164

7.6　弹簧零件的选材及热处理 167

7.6.1　工作条件与失效形式 167

7.6.2　性能要求 167

7.6.3　选材及其热处理 168

7.7　其他常见零件的选材及热处理 169

7.8　切削刀具的选材及热处理 170

7.8.1　工作条件与失效形式 170

7.8.2　主要性能要求 170

7.8.3　切削刀具的选材 171

7.8.4　典型刀具 171

7.9　模具零件的选材及热处理 173

7.9.1　冷作模具 173

7.9.2　热作模具 180

7.9.3　塑料模具 181

7.10　汽车零件的选材及热处理 183

7.10.1　汽车零件的选材概况 183

7.10.2　部分汽车零件的材料与热处理实例 184

7.11　锅炉、压力容器和汽轮机主要零件的选材 186

7.12　航空航天材料简介 187

7.12.1　航空航天材料的种类 187

7.12.2　航空航天材料的要求 189

7.12.3　航空航天材料的发展展望 189

思考题 190

第8章　课堂讨论指导 192

课堂讨论一　铁碳合金相图 192

课堂讨论二　金属热处理 192

课堂讨论三　工业用钢 193

参考文献 195