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绪论1

第一章 工程材料的力学性能6

第一节 静载时材料的力学性能6

一、拉伸试验6

二、弹性和刚性7

扩充知识1.1 刚度的概念7

三、强度7

扩充知识1.2 零件设计的强度条件8

扩充知识1.3 屈强比9

四、塑性9

扩充知识1.4 应力-应变曲线的综合分析9

扩充知识1.5 某些工程材料的应力-应变曲线10

扩充知识1.6 金属材料冷弯性及弯曲试验简介11

五、硬度12

扩充知识1.7 维氏硬度13

扩充知识1.8 显微硬度14

扩充知识1.9 几种硬度之间及硬度与强度的经验换算14

第二节 动载时材料的力学性能15

一、冲击韧性15

扩充知识1.10 冲击韧性的应用17

二、疲劳强度17

扩充知识1.11 多冲抗力（冲击疲劳）19

第三节 断裂韧性及其评定20

一、断裂韧性20

二、断裂韧性的评定20

第二章 金属的晶体结构与结晶23

第一节 金属的晶体结构23

一、晶体的概念23

二、常见的金属晶格24

第二节 实际金属的组织结构25

一、多晶体结构25

三、晶体的各向异性25

二、晶格缺陷27

第三节 金属的结晶28

一、结晶的概念28

二、金属的结晶过程29

三、影响晶粒大小的因素30

扩充知识2.1 形核率与晶核长大速率31

扩充知识2.2 金属铸锭的组织特点31

四、金属的同素异晶转变33

第三章 二元合金与相图35

第一节 固态合金中的相结构及组织概念35

一、合金的相结构35

二、固态合金的相结构37

第二节 二元合金相图39

一、相图的基本知识40

二、二元共晶相图45

扩充知识3.1 包晶相图简介53

三、相图与性能的关系54

第四章 铁碳合金57

第一节 铁碳合金的基本相57

一、铁素体58

二、奥氏体58

三、渗碳体58

第二节 Fe Fe3C相图分析58

一、上半部分相图的分析58

二、下半部分相图的分析61

三、小结63

第三节 典型铁碳合金的平衡结晶过程及组织64

一、铁碳合金分类64

二、典型铁碳合金的平衡结晶过程65

扩充知识4.1 典型成分的白口铸铁平衡结晶过程69

三、含碳量对铁碳合金的组织和性能的影响71

扩充知识4.2 Fe-Fe3C相图的应用及局限性73

一、常存杂质对碳钢性能的影响75

扩充知识4.3 蓝脆和氢脆现象75

第四节 碳钢75

二、碳钢的分类76

三、碳钢的编号和用途77

扩充知识4.4 专用优质碳素钢81

第五章 金属的塑性变形与再结晶84

第一节 金属的塑性变形84

一、金属单晶体的塑性变形84

扩充知识5.1 分析金属单晶体的塑性变形86

二、金属多晶体的塑性变形88

扩充知识5.2 金属多晶体的塑性变形过程90

第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响90

一、塑性变形对金属组织的影响90

二、塑性变形对金属性能的影响91

扩充知识5.4 金属的强度和位错密度之间的关系92

扩充知识5.3 产生加工硬化的原因92

三、残余内应力93

第三节 塑性变形金属在加热时的组织和性能变化94

一、回复94

扩充知识5.5 多边形化94

二、再结晶95

三、再结晶后晶粒的生长96

扩充知识5.6 晶粒的长大过程96

扩充知识5.7 再结晶温度和再结晶后的晶粒度96

扩充知识5.8 金属的热加工98

扩充知识5.9 热加工后的带状组织99

第六章 钢的热处理101

第一节 钢在加热时的转变102

一、奥氏体的形成102

扩充知识6.1 奥氏体化的相变过程简介102

二、奥氏体晶粒的长大103

扩充知识6.2 奥氏体晶粒度的概念104

扩充知识6.3 影响奥氏体晶粒长大的因素105

第二节 钢在冷却时的转变106

一、过冷奥氏体的等温转变曲线107

扩充知识6.4 先析相的组织形态108

二、过冷奥氏体等温转变产物的组织与性能109

扩充知识6.5 珠光体的形成过程109

扩充知识6.6 贝氏体的形成过程110

三、影响C曲线的因素111

四、过冷奥氏体的连续冷却转变及马氏体转变112

扩充知识6.7 马氏体的含碳量与组织结构和性能的关系115

扩充知识6.8 过冷奥氏体的连续转变曲线（CCT曲线）116

第三节 钢的退火和正火118

一、退火118

二、正火121

一、钢的淬火122

第四节 钢的淬火与回火122

扩充知识6.9 热处理加热过程中的主要缺陷及其防止方法123

扩充知识6.10 冷处理127

扩充知识6.11 变形与开裂127

二、钢的回火128

扩充知识6.12 关于低温回火的几点补充说明131

扩充知识6.13 提高钢铁材料强韧性的部分淬火、回火新工艺简介133

三、钢的淬透性134

扩充知识6.14 淬透性的测定与表示方法136

扩充知识6.15 淬透性曲线的应用138

第五节 热处理工艺与零件结构的关系140

一、热处理对零件结构工艺性的要求140

二、热处理技术条件的标注142

扩充知识6.16 热处理工艺代号的国家标准144

三、热处理工艺位置的安排147

一、表面淬火148

第六节 钢的表面热处理148

扩充知识6.17 火焰加热表面淬火150

二、钢的化学热处理151

扩充知识6.18 渗碳件的淬火方法和组织简介153

三、几种常用的表面热处理的比较156

扩充知识6.19 热处理新技术简介157

第七章 合金钢165

第一节 合金元素在钢中的作用165

一、合金元素对钢中基本相的影响165

二、合金元素对Fe-Fe3C相图的影响167

三、合金元素对热处理的影响167

扩充知识7.1 合金元素对合金钢中奥氏体化的四个过程的影响168

第二节 合金钢的分类及编号170

一、合金钢的分类170

二、钢的编号方法170

一、低合金高强度结构钢171

第三节 合金结构钢171

二、渗碳钢174

三、调质钢176

四、弹簧钢178

五、滚动轴承钢179

扩充知识7.2 易切削结构钢182

扩充知识7.2 新钢种182

第四节 合金工具钢184

一、刃具钢184

二、模具钢188

三、量具钢189

第五节 特殊性能钢190

一、不锈耐酸钢190

二、耐热钢194

三、耐磨钢196

二、铸铁的石墨化199

一、铸铁的化学成分199

第八章 铸铁199

第一节 概述199

三、铸铁的分类201

四、铸铁的性能202

第二节 灰口铸铁203

一、灰口铸铁的成分203

二、灰口铸铁的组织203

三、灰口铸铁的牌号203

四、灰口铸铁的热处理204

第三节 可锻铸铁205

一、黑心可锻铸铁和珠光体可锻铸铁205

二、白心可锻铸铁206

三、可锻铸铁的牌号，性能及用途206

一、球墨铸铁的化学成分和球化处理208

二、球墨铸铁的组织和性能特点208

第四节 球墨铸铁208

三、球墨铸铁的牌号和应用209

四、球墨铸铁的热处理209

第五节 蠕墨铸铁211

一、蠕墨铸铁的组织和性能特点211

二、蠕墨铸铁的生产211

三、蠕墨铸铁的热处理211

四、蠕墨铸铁的牌号和用途211

第六节 合金铸铁212

一、耐磨铸铁212

二、耐热铸铁213

三、耐蚀铸铁213

第九章 有色金属及其合金215

第一节 铝及铝合金215

一、纯铝215

二、铝合金的分类与时效215

三、形变铝合金217

四、铸造铝合金218

第二节 铜及铜合金220

一、纯铜220

二、黄铜221

三、青铜223

第三节 钛及钛合金224

一、纯钛225

二、钛合金225

第四节 轴承合金226

一、对轴承合金性能的要求227

二、轴承合金的组织特点227

三、常用的轴承合金227

第十章 工程非金属材料231

第一节 高分子化合物的基本知识231

一、高分子化合物的组成及性能特点231

扩充知识10.1 高分子化合物的聚合方法232

二、高分子化合物的结构特点233

扩充知识10.2 高分子化合物的结构236

三、高分子化合物的物理状态238

扩充知识10.3 线型结晶态高聚物和体型高聚物的力学状态简介240

四、高分子材料的性能简介241

扩充知识10.4 高分子材料的黏弹性242

扩充知识10.5 高分子材料的改性243

扩充知识10.6 高分子材料防老化的途径245

五、高分子材料的应用特点简介245

第二节 工程塑料246

一、塑料的组成246

二、塑料的分类246

三、塑料的一些主要性能特点247

扩充知以10.7 塑料的性能及技术性能指标247

四、常用工程塑料简介252

扩充知识10.8 MC尼龙和改性MC尼龙简介253

扩充知识10.9 其它一些工程上常用的塑料简介256

扩充知识10.10 塑料的成型和加工简介261

第三节 橡胶263

一、工业橡胶的组成263

二、几种常用橡胶264

第四节 陶瓷265

一、陶瓷的分类265

二、陶瓷的组织结构266

三、陶瓷的性能267

扩充知识10.11 陶瓷增韧的途径268

四、常用工程结构陶瓷材料268

扩充知识10.12 碳化物基金属陶瓷270

第五节 复合材料271

一、复合材料概述271

二、复合材料的增强机理和复合原则273

三、常用复合材料274

扩充知识10.13 金属基复合材料和陶瓷基复合材料简介275

扩充知识10.14 纳米材料简介276

扩充知识10.15 功能材料简介279

第十一章 机械零件的选材287

第一节 选材的一般原则287

一、零件的使用性能与选材的关系287

扩充知识11.1 零件失效的具体原因288

扩充知识11.2 失效分析的步骤289

二、材料的工艺性能与选材关系293

三、经济性与选材的关系294

第二节 典型零件的选材294

一、轴的选材与工艺294

二、齿轮的选材与工艺298

三、箱体类零件的选材和工艺300

扩充知识11.3 塑料的选用301

参考文献311