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1绪论1

1.1材料的概念、分类及在人类社会发展进程中的地位和作用1

1.1.1材料的概念和分类1

1.1.2材料在人类社会发展进程中的地位和作用2

1.2材料科学与工程的内容及相互关系3

1.3材料的发展5

1.3.1传统材料的改进5

1.3.2新材料的开发6

1.4材料与机械工程7

1.4.1材料与机械工程的关系7

1.4.2机械工程材料7

1.4.3机械工程材料的主要内容8

习题9

2材料的力学性能10

2.1概述10

2.2静载力学性能10

2.2.1拉伸试验10

2.2.2弹性和刚度11

2.2.3强度12

2.2.4塑性13

2.2.5真实应力-应变14

2.2.6形变强化模数和形变强化指数15

2.2.7强度与塑性、韧性之间的关系16

2.2.8影响断裂的因素16

2.3硬度试验17

2.3.1布氏硬度18

2.3.2洛氏硬度18

2.3.3维氏硬度19

2.4冲击韧性20

2.4.1冲击试验20

2.4.2冷脆转变21

2.5断裂韧性21

2.6疲劳22

2.7高温力学性能23

2.8材料力学性能的变异24

习题24

3晶体结构与结晶25

3.1金属的晶体结构25

3.1.1晶体的概念25

3.1.2晶系26

3.1.3晶向指数27

3.1.4晶面指数28

3.1.5常见的金属晶体结构30

3.1.6单晶体的各向异性32

3.2实际金属结构33

3.2.1多晶体结构33

3.2.2晶体缺陷33

3.3金属的结晶36

3.3.1金属结晶的概念37

3.3.2金属的结晶过程37

3.3.3影响生核与长大的因素39

3.3.4难熔杂质、振动和搅拌的影响39

3.3.5金属的同素异构转变39

3.3.6金属铸锭组织与缺陷40

习题41

4金属的塑性变形与再结晶42

4.1金属的塑性变形42

4.1.1单晶体的塑性变形42

4.1.2多晶体的塑性变形45

4.2塑性变形对金属组织和性能的影响46

4.3变形金属在加热时的组织和性能的变化49

4.4金属的热加工53

4.4.1热加工的概念53

4.4.2热加工的优点和缺点54

4.5超塑性56

4.5.1超塑性的概念56

4.5.2超塑性的历史及发展56

4.5.3超塑性的分类及工艺特点57

4.5.4典型的超塑性材料58

4.5.5超塑性的应用59

习题59

5二元合金60

5.1合金相结构60

5.1.1固溶体61

5.1.2金属间化合物63

5.2二元合金相图65

5.2.1合金相图概述65

5.2.2二元合金相图66

5.3合金性能与相图的关系73

习题75

6铁碳合金76

6.1铁碳合金的相结构与性能76

6.2铁碳合金相图78

6.2.1相图分析78

6.2.2典型合金的结晶过程79

6.2.3含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响87

6.3碳钢89

6.3.1常存杂质对碳钢性能的影响89

6.3.2碳钢的分类89

6.3.3碳钢的编号和用途90

习题93

7钢的热处理95

7.1概述95

7.2钢加热时的奥氏体的转变96

7.2.1奥氏体的形成（以共析钢为例）96

7.2.2影响奥氏体化的因素98

7.2.3奥氏体晶粒在加热时的生长99

7.2.4不同奥氏体晶粒度的应用100

7.3奥氏体在冷却过程中的分解100

7.3.1等温转变曲线100

7.3.2过冷奥氏体转变产物的组织与性能101

7.4钢的退火109

7.5钢的正火111

7.6钢的淬火112

7.6.1淬火温度的选择和加热时间112

7.6.2淬火介质114

7.6.3钢的淬透性114

7.6.4淬火的方法118

7.7钢的回火121

7.7.1淬火钢回火时组织和性能的变化121

7.7.2回火的分类及应用122

7.7.3回火脆性124

7.8钢的表面淬火124

7.8.1感应加热表面淬火124

7.8.2火焰加热表面淬火126

7.9钢的化学热处理127

7.9.1渗碳127

7.9.2氮化128

7.9.3碳氮共渗130

习题131

8合金钢133

8.1合金元素在钢中的作用133

8.1.1合金元素对钢中基本相的影响133

8.1.2合金元素对Fe-Fe3C相图的影响135

8.1.3合金元素对热处理的影响135

8.1.4常用的各种合金元素对合金钢的力学性能影响137

8.2合金的强韧化机理138

8.2.1合金的强化138

8.2.2材料强化应用举例140

8.2.3合金的韧化141

8.3合金钢的分类和编号方法141

8.3.1合金钢的分类141

8.3.2合金钢的编号142

8.4合金结构钢142

8.4.1低合金高强度结构钢142

8.4.2渗碳钢145

8.4.3调质钢147

8.4.4弹簧钢151

8.4.5滚动轴承钢152

8.4.6易切削钢156

8.4.7渗氮钢156

8.4.8超高强度钢157

8.5合金工具钢157

8.5.1合金刃具钢158

8.5.2合金模具钢160

8.5.3量具用钢163

8.5.4新型合金工具钢165

8.6特殊性能钢及合金166

8.6.1不锈钢166

8.6.2耐热钢169

8.6.3耐磨钢170

习题170

9铸铁172

9.1铸铁的石墨化172

9.2铸铁分类173

9.2.1按碳存在的形式分类173

9.2.2按化学成分分类174

9.3普通灰铸铁174

9.3.1灰铸铁的化学成分、组织、性能及用途174

9.3.2灰铸铁的孕育处理及孕育铸铁176

9.3.3灰铸铁的热处理177

9.4可锻铸铁178

9.4.1可锻铸铁的组织与性能178

9.4.2可锻铸铁分类178

9.4.3可锻铸铁的牌号及用途178

9.5球墨铸铁179

9.5.1球墨铸铁的化学成分179

9.5.2球墨铸铁的组织和性能179

9.5.3球墨铸铁的牌号及用途180

9.5.4球墨铸铁的热处理180

9.6合金铸铁181

9.6.1耐磨铸铁181

9.6.2耐热铸铁182

9.6.3耐蚀铸铁182

习题182

10有色金属及其合金183

10.1铝及其合金183

10.1.1纯铝184

10.1.2铝合金184

10.2铜及其合金190

10.2.1纯铜190

10.2.2铜合金191

10.3镁及镁合金194

10.3.1纯镁194

10.3.2镁合金194

10.4钛及钛合金195

10.4.1纯钛195

10.4.2钛合金195

10.5轴承合金197

10.5.1轴承合金性能要求和组织特点197

10.5.2常用轴承合金198

习题199

11高分子材料200

11.1概述200

11.1.1高分子材料的基本概念200

11.1.2高分子化合物的结构201

11.1.3高分子化合物的物理状态206

11.1.4高分子化合物的力学行为208

11.1.5高分子材料的性能特点212

11.2工程塑料214

11.2.1塑料的性能特点214

11.2.2塑料的组成214

11.2.3塑料的分类216

11.2.4常用工程塑料的性能和用途217

11.3橡胶219

11.3.1橡胶的特性和应用219

11.3.2橡胶的组成220

11.3.3橡胶的分类220

11.3.4常用橡胶材料220

11.4合成纤维222

11.5胶黏剂222

11.5.1胶结特点222

11.5.2胶黏剂的组成223

11.5.3胶黏剂的表示方法及分类原则223

11.5.4胶黏剂的选择226

11.5.5常用胶黏剂226

11.6涂料226

11.6.1涂料的作用226

11.6.2涂料的组成226

11.6.3常用涂料226

习题227

12先进材料228

12.1概述228

12.1.1先进材料发展的历史和社会地位228

12.1.2先进材料研究与应用现状229

12.1.3先进材料发展前景的展望232

12.2纳米材料232

12.2.1纳米科学技术232

12.2.2纳米材料的性能及用途233

12.3复合材料236

习题242

13材料的选用及加工路线243

13.1机械零件的失效243

13.1.1零件失效分析243

13.1.2零件变形失效分析及选材244

13.1.3零件断裂失效分析与选材244

13.1.4零件表面损伤失效分析与选材245

13.2材料选用的一般原则246

13.2.1使用性能原则246

13.2.2工艺性能原则247

13.2.3经济性原则249

13.3典型零件的选材与加工工艺249

13.3.1齿轮选材249

13.3.2轴类零件选材251

13.3.3箱体类选材252

13.3.4弹簧选材253

13.3.5刃具选材257

习题259

参考文献261