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第1章 绪论1

1.1 材料设计与选用依据2

1.1.1 按产品使用性能设计与选用材料2

1.1.2 正确运用试验结果与数据3

1.1.3 产品信息反馈(失效分析，备件消耗，市场信息)4

1.2 材料设计与选用内容6

1.2.1 化学成分及组织结构设计6

1.2.2 材料的加工工艺设计7

1.3 材料经济成本分析8

1.3.1 材料的成本9

1.3.2 影响材料成本的因素9

1.4.2 用计算机进行设计10

1.4.1 多学科合作10

1.4 材料设计方法10

主要参考文献14

第2章　金属的结构与组织16

2.1 纯金属的结构与微观组织16

2.2 金属的晶界18

2.2.1 晶界结构18

2.2.2 小角晶界19

2.2.3 大角晶界22

2.3 合金相结构25

2.3.1 固溶体26

2.3.2 有序固溶体33

2.3.3 金属化合物37

2.4.1 相的数量48

2.4 合金的组织48

2.4.2 相的尺寸49

2.4.3 相的形态与分布49

主要参考文献49

第3章 金属的凝固与铸造材料52

3.1 金属凝固理论52

3.1.1 纯金属的凝固52

3.1.2 合金的凝固61

3.1.3 铸锭宏观组织及其影响因素85

3.1.4 铸造缺陷87

3.2 铸钢材料设计与选用93

3.2.1 引言93

3.2.2　铸造碳钢95

3.2.3 低合金铸钢102

3.2.4 高合金铸钢103

3.3 铸铁材料设计与选用108

3.3.1 普通灰铸铁108

3.3.2 球墨铸铁123

3.3.3 可锻铸铁132

3.4　非铁合金铸造材料设计与选用137

3.4.1 铸造铝合金137

3.4.2 铸造铜合金150

主要参考文献159

4.1.2 多晶体塑性变形161

4.1.1 单晶体塑性变形161

4.1 塑性变形理论161

第4章 金属的塑性变形及压力加工材料161

4.1.3 形变硬化170

4.1.4 塑性变形后的组织结构与性能173

4.2 变形金属的回复与再结晶175

4.2.1 回复176

4.2.2 再结晶177

4.2.3 晶粒长大181

4.2.4 再结晶图188

4.2.5 动态再结晶188

4.3 织构191

4.3.1 可变织构191

4.3.2 再结晶织构195

4.3.3 织构的利与弊196

4.4 压力加工钢的设计与选用198

4.4.1 普通碳素结构钢198

4.4.2 低合金钢205

4.4.3 机械制造用钢236

4.5 非铁合金形变材料的设计与选用260

4.5.1 形变铝合金260

4.5.2　形变铜合金264

主要参考文献267

第5章 固态相变与金属热处理271

5.1 扩散型固态相变272

5.1.1 过饱和固溶体分解272

5.1.2 共析转变283

5.1.3 贝氏体转变292

5.2 无扩散型固态相变299

5.2.1 马氏体相变特点299

5.2.2 马氏体相变动力学304

5.2.3 马氏体相变晶体学311

5.2.4 马氏体组织形态与力学性能318

5.3 产品热处理设计325

5.3.1 热处理的质量效应326

5.3.2 热处理产品的材料设计与选用326

主要参考文献335

6.1.1 无序固溶体的固溶强化337

6.1 固溶强化337

第6章 金属材料强化机理与途径337

6.1.2 有序固溶体的固溶强化343

6.2 第二相强化345

6.2.1 沉淀强化(时效强化)345

6.2.2 分散强化352

6.2.3 复相强化354

6.3 细晶粒强化355

6.3.1 晶粒尺寸与材料强度的关系355

6.3.2 细晶粒材料的塑性及韧-脆转化温度357

6.3.3 晶粒尺寸的控制358

6.4 位错强化360

6.4.1 流变应力与位错密度的关系360

6.5 综合强化361

6.4.2 位错强化机制361

6.6 复合材料及其强化理论363

6.6.1 复合材料特点364

6.6.2 复合材料的种类365

6.6.3 复合材料性能及设计371

主要参考文献378

第7章 材料的强度与断裂判据381

7.1 弹性变形381

7.1.1 弹性变形时的应力与应变381

7.1.2 弹性模量386

7.1.3 弹性滞后392

7.2.1 屈服强度394

7.2 塑性变形394

7.2.2　材料的塑性399

7.2.3 静拉伸时的颈缩及抗拉强度403

7.2.4 断裂强度与静韧度404

7.3 断裂406

7.3.1 断裂分类406

7.3.2 体心立方金属的韧-脆转变417

7.4 断裂韧度421

7.4.1 线弹性断裂韧度422

7.4.2 弹塑性材料的断裂韧度433

主要参考文献437

第8章 交变载荷下材料的性能与寿命预测439

8.1 概述439

8.2 光滑试样的疲劳极限440

8.2.1 疲劳极限与抗拉强度的关系441

8.2.2 疲劳极限与屈服强度的关系442

8.2.3 疲劳极限与强度或硬度及硬化指数的关系443

8.3 稳态疲劳裂纹扩展门槛444

8.3.1 应力比对稳态门槛的影响445

8.3.2 稳态门槛与强度的关系448

8.3.3 稳态门槛与塑性的关系449

8.3.4 稳态门槛与强度和塑性的关系450

8.4 长疲劳裂纹的扩展特性452

8.4.1 疲劳裂纹扩展速率与强度的关系454

8.4.2 疲劳裂纹扩展速率与强度和韧度的关系454

8.4.3 疲劳裂纹扩展速率与强度、塑性和韧度的关系454

8.5 短裂纹的疲劳特性456

8.5.1 长、短裂纹疲劳门槛之间的关系458

8.5.2 短裂纹疲劳门槛和固有门槛的关系459

8.5.3 Frost常数和稳态门槛的关系460

8.6 显微裂纹疲劳门槛与力学性能的关系463

8.6.1 显微损伤裂纹的疲劳极限与硬度的关系464

8.6.2 最大非损伤裂纹尺寸与硬度的关系465

8.6.3 高强度钢的疲劳强度数据分析466

8.6.4 显微裂纹的萌生尺寸与力学性能的关系470

8.7 疲劳应力集中系数472

8.7.1 钝缺口失效疲劳极限与强度的关系474

8.7.2 钝缺口失效疲劳极限与硬化指数的关系475

8.7.3 尖缺口裂纹扩展疲劳极限与稳态门槛的关系481

8.7.5 从钝缺口到尖缺口转变的临界点482

8.7.4 小缺口裂纹扩展疲劳极限与frost常数的关系482

8.7.6 裂纹萌生的疲劳极限484

8.7.7 材料的固有门槛和裂纹萌生门槛490

8.7.8　非扩展裂纹490

8.8 疲劳寿命预测495

8.8.1 无限寿命与力学性能的关系495

8.8.2 有限寿命与力学性能的关系496

8.8.3 疲劳裂纹扩展寿命与力学性能的关系500

8.8.4 疲劳裂纹萌生寿命与力学性能的关系501

8.9 张应力下的疲劳断裂机制与力学性能的关系507

8.9.1 疲劳断裂机制图的研制510

8.9.2 疲劳裂纹扩展机制图512

8.9.3 近门槛区的疲劳断裂机制图514

8.9.4 低周疲劳断裂机制图515

8.10 剪切应力下的疲劳断裂机制与力学性能的关系517

8.10.1 Ⅱ型剪切疲劳裂纹扩展模型517

8.10.2 Ⅲ型剪切疲劳裂纹扩展模型519

8.10.3 Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型疲劳断裂机制的比较523

8.10.4 扭转疲劳断裂机制图523

主要参考文献526

第9章 材料在腐蚀介质中的强度531

9.1 应力腐蚀断裂531

9.1.1 产生应力腐蚀的条件531

9.1.2 应力腐蚀断裂特点532

9.1.3 应力腐蚀试验及评定指标532

9.1.4 环境介质作用535

9.1.5 材料化学成分、组织、性能与应力腐蚀断裂的关系542

9.1.6 应力腐蚀断裂机理546

9.2 氢致损伤550

9.2.1 金属中氢的来源及氢损伤类型551

9.2.2 氢腐蚀552

9.2.3 氢致断裂(氢脆)557

9.3 腐蚀疲劳566

9.3.1 概述566

9.3.2 腐蚀疲劳电化学行为568

9.3.3 腐蚀疲劳断裂机理572

9.3.4 影响腐蚀疲劳的因素579

9.4.1 提高环境介质下材料强度的途径589

9.4 提高应力腐蚀、氢脆及腐蚀疲劳强度的途径与寿命预测589

9.4.2 应力腐蚀与腐蚀疲劳寿命评价与预测591

主要参考文献595

第10章 材料的高温及低温强度600

10.1 高温强度600

10.1.1 高温短时拉伸强度601

10.1.2 蠕变及蠕变断裂604

10.1.3 高温疲劳619

10.2 低温强度629

10.2.1 低温下材料的形变抗力630

10.2.2 低温下的断裂631

10.2.3 低温脆化及脆断机理638

主要参考文献639