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绪论1

0.1 材料的含义及分类1

0.2 材料的发展历程2

0.3 材料科学的发展趋势4

0.4 工程材料的应用5

0.5 本教材的主要内容6

第一篇 工程材料的基本理论9

第一章 材料的结构与性能9

1.1 材料的键合方式9

1.1.1 金属键9

1.1.2 离子键10

1.1.3 共价键10

1.1.4 分子间作用力11

1.1.5 氢键12

1.2 晶体结构常识12

1.2.1 晶体的概念12

1.2.2 晶体的主要类型16

1.3 金属的晶体结构与性能17

1.3.1 纯金属的晶体结构17

1.3.2 实际金属的晶体结构19

1.3.3 合金的相结构21

1.3.4 金属材料的力学性能25

1.3.5 金属材料的工艺性29

1.4 高分子材料的结构与性能30

1.4.1 高分子化合物的基本概念30

1.4.2 高分子化合物的结构32

1.4.3 高分子材料的性能35

1.5 陶瓷材料的组织结构与性能36

1.5.1 陶瓷的概念36

1.5.2 陶瓷的组织结构37

1.5.3 陶瓷的性能40

第二章 金属材料组织与性能的控制41

2.1 纯金属的结晶41

2.1.1 冷却曲线和过冷现象41

2.1.2 纯金属的结晶过程43

2.2 二元合金相图47

2.2.1 二元合金相图的建立47

2.2.2 匀晶相图49

2.2.3 共晶相图52

2.2.4 共析相图56

2.3 铁碳合金相图57

2.3.1 纯铁的同素异构转变57

2.3.2 纯铁的性能与应用57

2.3.3 铁碳合金的基本相和组织58

2.3.4 铁碳合金相图分析58

2.3.5 铁碳合金成分、组织与性能的关系72

2.3.6 铁碳合金相图的应用76

2.4 金属的塑性加工78

2.4.1 塑性变形机理79

2.4.2 冷塑性变形对金属组织与性能的影响84

2.4.3 塑性变形金属在加热时组织与性能的变化86

2.4.4 金属的热加工89

2.5 钢的热处理91

2.5.1 钢在加热时的转变91

2.5.2 钢在冷却时的转变95

2.5.3 钢的过冷奥氏体转变图105

2.5.4 钢的退火与正火108

2.5.5 钢的淬火110

2.5.6 钢的回火121

2.5.7 钢的表面热处理126

第二篇 工程材料135

第三章 金属材料135

3.1 工业用钢135

3.1.1 钢的分类与编号135

3.1.2 工程结构用钢137

3.1.3 合金钢143

3.2 铸铁179

3.2.1 铸铁的分类及性能179

3.2.2 铸铁的石墨化及其影响因素180

3.2.3 常用普通铸铁182

3.3 有色金属及合金189

3.3.1 铝及铝合金190

3.3.2 钛及钛合金201

3.3.3 铜及铜合金207

3.3.4 镁合金217

3.3.5 轴承合金223

第四章 高分子材料226

4.1 高分子材料基础226

4.1.1 基本概念226

4.1.2 聚合反应226

4.1.3 聚合物的结构与性能227

4.2 工程塑料227

4.2.1 塑料的组成及分类227

4.2.2 塑料制品的成型与加工230

4.2.3 塑料的性能特点233

4.2.4 常用工程塑料234

4.2.5 塑料在机械工程中的应用241

4.3 橡胶与合成纤维241

4.3.1 橡胶241

4.3.2 合成纤维245

4.4 合成胶黏剂和涂料247

4.4.1 合成胶黏剂247

4.4.2 涂料249

第五章 陶瓷材料253

5.1 概述253

5.1.1 陶瓷的分类253

5.1.2 陶瓷的制造工艺257

5.2 常用工程结构陶瓷材料259

5.2.1 普通陶瓷259

5.2.2 特种陶瓷259

第六章 复合材料271

6.1 概述271

6.1.1 复合材料的基本类型与组成271

6.1.2 复合材料的性能272

6.1.3 复合理论简介273

6.1.4 复合材料中常用的纤维增强材料274

6.2 树脂基复合材料275

6.2.1 塑料基复合材料275

6.2.2 橡胶基复合材料275

6.3 陶瓷基复合材料276

6.4 金属基复合材料276

6.4.1 纤维增强金属基复合材料277

6.4.2 颗粒增强金属基复合材料277

6.5 碳／碳复合材料278

第七章 功能材料279

7.1 功能材料概述279

7.1.1 导电功能材料281

7.1.2 磁性功能材料282

7.1.3 发光功能材料283

7.1.4 声光功能材料285

7.1.5 生物医学功能材料286

7.1.6 隐身功能材料288

7.1.7 形状记忆材料289

7.1.8 梯度功能材料290

7.2 纳米材料概述291

7.2.1 纳米材料的性能特点292

7.2.2 纳米材料的应用297

第三篇 机械零件的失效、强化、选材及工程材料的应用303

第八章 机械零件的失效与强化303

8.1 零件的失效形式与分析方法303

8.1.1 过量变形失效303

8.1.2 断裂失效305

8.1.3 表面损伤失效310

8.1.4 零件失效分析的一般方法322

8.2 工程材料的强化与强韧化324

8.2.1 工程材料的强化方法324

8.2.2 工程材料的强韧化327

第九章 机械工程材料的选用332

9.1 选择材料的一般原则332

9.1.1 选材的使用性原则332

9.1.2 选材的工艺性能原则333

9.1.3 选材的经济性原则335

9.2 工程材料在汽车上的应用概况335

9.2.1 汽车用金属材料336

9.2.2 汽车用塑料339

9.2.3 汽车用橡胶341

9.2.4 汽车用陶瓷材料342

9.3 典型机械零件的选材及工艺分析343

9.3.1 轴类零件343

9.3.2 齿轮类零件348

参考文献353