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绪论1

0.1 课程的任务与目的1

0.2 中华民族对材料发展的重大贡献1

0.3 材料的结合键与分类4

0.3.1 材料的结合键4

0.3.2 工程材料的分类6

第1章 材料的结构与性能特点8

1.1 金属材料的结构与组织8

1.1.1 纯金属的晶体结构8

1.1.2 合金的晶体结构16

1.1.3 金属材料的组织19

1.2 金属材料的性能特点20

1.2.1 金属材料的工艺性能21

1.2.2 金属材料的力学性能22

1.2.3 金属材料的理化性能27

1.3 高分子材料的结构与性能特点29

1.3.1 高分子材料的结构29

1.3.2 高分子材料的性能特点32

1.4 陶瓷材料的结构与性能特点36

1.4.1 陶瓷材料的结构36

1.4.2 陶瓷材料的性能特点38

习题40

第2章 金属材料组织和性能的控制41

2.1 纯金属结晶41

2.1.1 纯金属的结晶41

2.1.2 同素异构转变44

2.1.3 铸锭的结构44

2.1.4 结晶理论的工程应用45

2.2 合金的结晶47

2.2.1 二元合金的结晶48

2.2.2 合金的性能与相图的关系54

2.2.3 铁碳合金的结晶55

2.3 金属的塑性加工68

2.3.1 金属的塑性变形68

2.3.2 金属的再结晶73

2.3.3 塑性变形和再结晶的工程应用75

2.4 钢的热处理76

2.4.1 钢在加热时的转变77

2.4.2 钢在冷却时的转变79

2.4.3 钢的普通热处理86

2.4.4 钢的表面热处理94

2.4.5 钢的化学热处理95

2.4.6 其他热处理技术100

2.4.7 计算机技术在热处理中的应用102

2.4.8 热处理的工程应用103

2.5 钢的合金化103

2.5.1 合金元素与铁、碳的作用103

2.5.2 合金元素对Fe-Fe3C相图的影响104

2.5.3 合金元素对钢热处理的影响105

2.5.4 合金元素对钢的工艺性能的影响107

2.5.5 合金元素对钢的性能的影响107

2.5.6 合金化的工程应用108

2.6 表面技术109

2.6.1 电刷镀技术109

2.6.2 热喷涂技术110

2.6.3 气相沉积技术111

2.6.4 激光表面改性技术112

习题113

第3章 金属材料117

3.1 碳钢117

3.1.1 碳钢的成分和分类117

3.1.2 碳钢的牌号及用途118

3.2 合金钢122

3.2.1 概述122

3.2.2 合金结构钢123

3.2.3 合金工具钢137

3.2.4 特殊性能钢146

3.3 铸钢与铸铁156

3.3.1 铸钢156

3.3.2 铸铁158

3.4 有色金属及其合金170

3.4.1 铝及铝合金170

3.4.2 铜及铜合金178

3.4.3 钛及钛合金186

3.4.4 镁及镁合金189

3.4.5 镍及镍合金189

3.4.6 轴承合金191

习题194

第4章 高分子材料196

4.1 工程塑料196

4.1.1 塑料的分类196

4.1.2 常用工程塑料196

4.2 合成纤维200

4.2.1 合成纤维的生产方法200

4.2.2 常用合成纤维201

4.3 合成橡胶203

4.3.1 通用合成橡胶203

4.3.2 特种合成橡胶204

习题205

第5章 陶瓷材料206

5.1 普通陶瓷206

5.1.1 普通日用陶瓷206

5.1.2 普通工业陶瓷206

5.2 特种陶瓷207

5.2.1 氧化物陶瓷207

5.2.2 碳化物陶瓷208

5.2.3 硼化物陶瓷210

5.2.4 氮化物陶瓷210

习题210

第6章 复合材料212

6.1 复合材料的复合原则与性能特点212

6.1.1 复合材料的复合原则213

6.1.2 复合材料的性能特点214

6.2 非金属基复合材料215

6.2.1 聚合物基复合材料215

6.2.2 陶瓷基复合材料217

6.2.3 碳基复合材料218

6.3 金属基复合材料218

6.3.1 金属陶瓷218

6.3.2 纤维增强金属基复合材料220

6.3.3 细粒和晶须增强金属基复合材料220

习题220

第7章 功能材料及新材料221

7.1 电功能材料221

7.1.1 金属导电与电接点材料221

7.1.2 电阻材料222

7.1.3 导电高分子材料222

7.1.4 超导材料222

7.2 磁功能材料223

7.2.1 软磁材料223

7.2.2 永磁材料223

7.2.3 信息磁材料224

7.3 热功能材料225

7.3.1 膨胀材料225

7.3.2 形状记忆材料226

7.3.3 测温材料226

7.4 光功能材料226

7.4.1 光学材料226

7.4.2 固体激光器材料227

7.4.3 信息显示材料227

7.4.4 光纤227

7.5 纳米材料228

7.5.1 纳米材料及其特性228

7.5.2 碳纳米材料228

7.5.3 纳米陶瓷材料229

7.5.4 纳米复合材料229

习题230

第8章 零件失效分析与选材原则231

8.1 机械零件的失效231

8.1.1 畸变失效231

8.1.2 断裂失效231

8.1.3 磨损失效234

8.1.4 腐蚀失效234

8.2 机械零件失效分析235

8.2.1 零件失效基本原因235

8.2.2 零件失效分析235

8.3 机械零件选材原则237

8.3.1 使用性能原则237

8.3.2 工艺性能原则238

8.3.3 经济及环境友好性原则239

习题240

第9章 典型工件的选材及工艺路线设计241

9.1 齿轮选材241

9.1.1 齿轮的工作条件与失效形式241

9.1.2 齿轮材料的性能要求与选材242

9.1.3 典型齿轮选材242

9.2 轴类零件选材245

9.2.1 轴类零件的工作条件与失效形式245

9.2.2 轴类零件材料的性能要求与选材246

9.2.3 典型轴的选材246

9.3 弹簧选材249

9.3.1 弹簧的工作条件与失效形式249

9.3.2 弹簧材料的性能要求与选材250

9.3.3 典型弹簧选材250

9.4 刃具选材251

9.4.1 刃具的工作条件与失效形式251

9.4.2 刃具材料的性能要求与选材252

9.4.3 刃具选材举例253

习题254

第10章 工程材料的应用255

10.1 汽车用材255

10.1.1 汽车发动机零件用材255

10.1.2 汽车底盘零件用材255

10.1.3 汽车配件用材257

10.1.4 汽车新材料257

10.2 机床用材258

10.2.1 机身与底座用材258

10.2.2 传动件用材258

10.2.3 轴承用材259

10.3 仪器仪表用材259

10.3.1 壳体用材259

10.3.2 轴类零件用材260

10.3.3 凸轮与齿轮用材260

10.3.4 蜗轮与蜗杆用材260

10.3.5 微型机电系统用材261

10.4 热能设备用材261

10.4.1 锅炉用材261

10.4.2 汽轮机用材262

10.4.3 发电机转子用材263

10.5 化工设备用材263

10.5.1 压力容器用材263

10.5.2 耐蚀设备用材263

10.5.3 高温设备用材264

10.5.4 低温设备用材265

10.6 航空航天器用材265

10.6.1 飞机用材265

10.6.2 火箭与航天器用材267

习题268

课堂讨论指导书270

课堂讨论1 铁碳相图270

课堂讨论2 钢的热处理270

课堂讨论3 材料的选择和使用271

实验指导书272

实验1 金相试样的制备272

实验2 铁碳合金平衡组织分析273

实验3 钢的热处理及热处理后的显微组织观察273

附：洛氏硬度计的使用275

实验4 常用工程材料的显微组织观察276

附录1 金属材料室温拉伸试验方法新、旧国家标准性能名称和符号对照表277

附录2 金属热处理工艺的分类及代号278

附录3 常用钢的临界点280

附录4 钢铁及合金牌号统一数字代号体系281

附录5 国内外常用钢号对照表282

附录6 常用铝及铝合金状态代号与说明284

附录7 若干物理量单位换算表285

附录8 工程材料常用词汇中英文对照表286

参考文献290