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绪论1

0.1 材料的发展1

0.2 机械工程材料的分类2

0.3 本课程的教学目的和基本要求3

第1章 金属材料的性能4

1.1 金属材料的力学性能4

1.1.1 强度4

1.1.2 塑性7

1.1.3 硬度8

1.1.4 韧性11

1.1.5 疲劳强度12

1.2 金属材料的物理和化学性能13

1.2.1 金属材料的物理性能13

1.2.2 金属材料的化学性能15

1.3 金属材料的工艺性能15

1.3.1 铸造性能16

1.3.2 锻造性能16

1.3.3 焊接性能17

1.3.4 切削加工性能17

1.3.5 热处理工艺性能17

本章小结17

思考与练习18

第2章 金属的晶体结构与结晶20

2.1 金属的晶体结构20

2.1.1 晶体结构的基本概念20

2.1.2 常见金属的晶体结构22

2.1.3 金属晶体的各向异性26

2.1.4 实际金属中的晶体缺陷26

2.2 金属的结晶29

2.2.1 金属的结晶条件29

2.2.2 金属的结晶过程30

2.2.3 晶粒的大小及控制31

2.2.4 同素异构转变33

2.2.5 铸锭的结构34

2.3 合金的晶体结构35

2.3.1 合金的基本概念36

2.3.2 合金的相结构36

2.4 二元合金相图39

2.4.1 二元合金相图的基本类型40

2.4.2 铁碳合金相图47

本章小结59

思考与练习60

第3章 金属的塑性变形与再结晶62

3.1 金属的塑性变形62

3.1.1 单晶体的塑性变形62

3.1.2 多晶体的塑性变形64

3.2 塑性变形对金属组织和性能的影响65

3.2.1 形成纤维组织，性能趋向各向异性65

3.2.2 产生加工硬化65

3.2.3 形成形变织构66

3.2.4 产生残余内应力66

3.3 金属的再结晶67

3.3.1 回复67

3.3.2 再结晶68

3.3.3 晶粒长大69

3.4 金属的热变形加工69

本章小结70

思考与练习71

第4章 钢的热处理73

4.1 钢在加热和冷却时的组织转变74

4.1.1 钢在加热时的组织转变74

4.1.2 钢在冷却时的组织转变78

4.2 钢的整体热处理86

4.2.1 钢的退火86

4.2.2 钢的正火88

4.2.3 钢的淬火89

4.2.4 钢的回火94

4.3 钢的表面热处理96

4.3.1 感应加热表面淬火96

4.3.2 火焰加热表面淬火97

4.3.3 激光加热表面淬火98

4.4 钢的化学热处理98

4.4.1 渗碳99

4.4.2 渗氮100

4.4.3 碳氮共渗和氮碳共渗101

4.5 其他热处理技术101

4.5.1 形变热处理101

4.5.2 真空热处理102

4.5.3 可控气氛热处理102

4.6 热处理零件的结构工艺性102

4.7 热处理技术条件的标注及工序位置的安排104

4.7.1 热处理技术条件的标注104

4.7.2 热处理工序位置的安排105

本章小结107

思考与练习110

第5章 工业用钢112

5.1 钢的分类与牌号112

5.1.1 钢的分类112

5.1.2 钢铁材料编号的表示方法113

5.1.3 钢铁牌号统一数字代号体系114

5.2 钢中的常存杂质与合金元素115

5.2.1 常存杂质元素对钢质量的影响115

5.2.2 合金元素在钢中的作用116

5.3 非合金钢119

5.3.1 碳素结构钢119

5.3.2 优质碳素结构钢121

5.3.3 碳素工具钢122

5.3.4 铸钢122

5.4 合金钢124

5.4.1 合金结构钢124

5.4.2 合金工具钢133

5.4.3 特殊性能钢140

本章小结148

思考与练习150

第6章 铸铁152

6.1 概述152

6.1.1 铸铁的石墨化过程152

6.1.2 铸铁的分类154

6.1.3 铸铁的组织和性能特点155

6.2 常用铸铁156

6.2.1 灰铸铁156

6.2.2 可锻铸铁158

6.2.3 球墨铸铁160

6.2.4 蠕墨铸铁164

6.2.5 合金铸铁165

本章小结166

思考与练习167

第7章 有色金属及粉末冶金材料169

7.1 铝及铝合金169

7.1.1 工业纯铝169

7.1.2 铝合金170

7.2 铜及铜合金177

7.2.1 工业纯铜177

7.2.2 铜合金178

7.3 钛及钛合金183

7.3.1 纯钛183

7.3.2 钛合金184

7.4 镁及镁合金185

7.4.1 纯镁185

7.4.2 镁合金185

7.5 轴承合金186

7.5.1 轴承合金的性能要求186

7.5.2 轴承合金的组织特点186

7.5.3 常用轴承合金187

7.6 粉末冶金材料188

7.6.1 硬质合金的分类、成分、牌号188

7.6.2 硬质合金的性能189

7.6.3 硬质合金的应用189

7.6.4 切削加工用硬质合金的分类和分组代号190

本章小结191

思考与练习192

第8章 高分子材料、陶瓷材料与复合材料194

8.1 高分子材料194

8.1.1 高分子材料的结构194

8.1.2 常用高分子材料196

8.2 陶瓷材料201

8.2.1 陶瓷材料的结构202

8.2.2 陶瓷材料的分类202

8.2.3 陶瓷材料的性能特点203

8.2.4 常用工业陶瓷203

8.3 复合材料204

8.3.1 复合材料的分类204

8.3.2 复合材料的性能特点204

8.3.3 常用复合材料205

8.4 新型材料简介208

8.4.1 纳米材料208

8.4.2 形状记忆材料209

8.4.3 储氢材料210

8.4.4 超导材料211

8.4.5 非晶合金211

本章小结212

思考与练习213

第9章 机械零件的选材215

9.1 零件的失效215

9.1.1 失效的形式216

9.1.2 失效的原因216

9.2 选材的原则、方法和步骤217

9.2.1 选材的原则217

9.2.2 选材的方法220

9.2.3 选材的步骤221

9.3 典型零件的选材221

9.3.1 轴类零件的选材221

9.3.2 齿轮类零件的选材225

9.3.3 刃具的选材229

9.3.4 箱座类零件的选材231

本章小结231

思考与练习232

实验部分233

实验一 拉伸实验233

实验二 硬度实验235

实验三 冲击实验239

实验四 铁碳合金平衡组织观察241

实验五 碳素钢热处理实验244

附录248

参考文献252