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第一章 材料的分类与钢铁生产1

1.1 材料的分类1

1.1.1 材料的发展史1

1.1.2 材料的分类1

1.2 钢铁材料生产简介3

1.2.1 炼铁3

1.2.2 炼钢4

1.2.3 钢材生产6

思考题6

第二章 金属材料的力学性能8

2.1 概述8

2.2 静态力学性能8

2.2.1 金属材料的拉伸试验8

2.2.2 金属材料的硬度试验12

2.3 动态力学性能15

2.3.1 冲击韧度16

2.3.2 疲劳极限17

2.3.3 材料的耐磨性能17

2.4 断裂韧度18

2.5 高低温性能19

2.5.1 高温性能19

2.5.1 低温性能20

2.6 纯金属的性能特点20

思考题21

第三章 金属的结构与固溶强化22

3.1 纯金属的结构22

3.1.1 晶体与非晶体22

3.1.2 晶格与晶胞22

3.1.3 三种典型的金属晶体结构23

3.1.4 立方晶系的晶面和晶向表示方法26

3.2 纯金属的实际晶体结构27

3.2.1 单晶体与多晶体的基本概念27

3.2.2 晶体缺陷28

3.3 合金的晶体结构30

3.3.1 合金的基本概念30

3.3.2 合金的相结构31

3.3.3 固溶强化33

思考题34

第四章 纯金属的结晶与细晶强化35

4.1 结晶的基本概念35

4.2 冷却曲线与过冷度36

4.2.1 冷却曲线36

4.2.2 冷却曲线的热力学分析37

4.3 金属的结晶过程38

4.3.1 形核38

4.3.2　长大40

4.4 晶粒大小及细晶强化40

4.4.1 晶粒大小对性能的影响41

4.4.2 晶粒度及其影响因素41

4.4.3 控制晶粒度的措施41

4.5 铸锭组织与缺陷43

4.5.1 铸锭的宏观组织43

4.5.2 铸锭结构的特性44

4.5.3 铸锭的缺陷44

4.6 金属的同素异晶转变45

思考题46

第五章 二元合金与合金化（一）47

5.1 合金的结晶及二元合金相图的建立47

5.1.1 基本概念47

5.1.2 二元合金相图的建立48

5.2 二元合金相图的基本类型49

5.2.1 匀晶相图及杠杆定律49

5.2.2 共晶相图51

5.2.3 二元包晶相图54

5.2.4 形成稳定化合物的二元合金相图55

5.2.5 具有共析反应的二元合金相图55

5.3 铁碳合金相图55

5.3.1 铁碳合金的基本相和组织56

5.3.2 铁碳合金相图57

5.3.3 含碳量对铁碳合金组织和性能的影响65

5.3.4 铁碳相图的应用和局限性66

5.4 非合金钢（碳钢）68

5.4.1 钢的分类68

5.4.2 钢的统一数字代号68

5.4.3 碳素结构钢69

5.4.4 优质碳素结构钢70

5.4.5 碳素工具钢70

5.4.6 铸钢73

5.5 铸铁74

5.5.1 铸铁的石墨化过程74

5.5.2 铸铁的特点及分类76

5.5.3 常用铸铁77

思考题82

第六章 金属的塑性变形与形变强化83

6.1 金属的塑性变形83

6.1.1 单晶体的塑性变形83

6.1.2 多晶体金属的塑性变形87

6.2 塑性变形对组织和性能的影响88

6.2.1 加工硬化89

6.2.2 显微组织的变化89

6.2.3 织构现象的产生90

6.2.4 残余內应力91

6.3 回复与再结晶91

6.3.1 变形金属在加热时的组织和性能的变化92

6.3.2 金属的再结晶温度94

6.3.3 再结晶退火后的晶粒度95

6.4 金属的热加工96

6.4.1 热加工与冷加工的区别96

6.4.2 热加工对金属组织和性能的影响96

思考题97

第七章 钢的热处理与相变强化98

7.1 概述98

7.2 钢在加热时的组织转变99

7.2.1 奥氏体的形成99

7.2.2 影响珠光体向奥氏体转变的因素100

7.2.3 奥氏体晶粒的长大及其影响因素101

7.3 钢在冷却时的组织转变102

7.3.1 过冷奥氏体等温转变曲线102

7.3.2 过冷奥氏体连续转变曲线111

7.4 钢的退火和正火112

7.4.1 退火和正火的目的112

7.4.2 退火和正火操作及其应用112

7.4.3 退火和正火的选择114

7.5 钢的淬火115

7.5.1 淬火的目的115

7.5.2 淬火温度的选择115

7.5.3 淬火冷却介质116

7.5.4 常用的淬火方法117

7.5.5 钢的淬透性118

7.6 钢的回火120

7.7 钢的表面淬火121

7.7.1 感应加热表面淬火122

7.7.2 火焰加热表面淬火123

8 钢的化学热处理123

7.8.1 渗碳124

7.8.2 氮化126

7.9　热处理新技术127

思考题128

第八章 合金钢与合金化（二）130

8.1 合金元素在钢中的作用130

8.1.1 合金元素对钢中基本相的影响130

8.1.2 合金元素对铁碳相图的影响131

8.1.3 合金元素对钢热处理组织转变的影响132

8.1.4 合金元素对钢的力学性能的影响134

8.2 合金钢的分类与编号135

8.2.1 分类135

8.2.2 编号136

8.3　合金结构钢138

8.3.1 低合金高强度结构钢138

8.3.2 合金渗碳钢138

8.3.3 合金调质钢141

8.3.4　合金弹簧钢142

8.3.5 滚动轴承钢146

8.3.6 高锰耐磨钢148

8.4　合金工具钢149

8.4.1 合金刃具钢149

8.4.2 合金模具钢151

8.4.3 合金量具钢155

8.5　特殊性能钢155

8.5.1 不锈钢155

8.5.2 耐热钢159

思考题161

第九章 有色金属与时效强化163

9.1 固溶与时效强化163

9.1.1 固溶处理与时效163

9.1.2 时效过程164

9.1.3 时效处理的影响因素165

9.1.4 时效强化的应用166

9.2 铝及铝合金167

9.2.1 纯铝167

9.2.2 铝合金167

9.3　铜及铜合金171

9.3.1 纯铜171

9.3.2　铜合金171

9.4 镁合金174

9.4.1 纯镁174

9.4.2　镁合金175

9.4.3 镁合金的热处理176

9.4.4 镁合金的特点与应用177

9.5 钛及钛合金178

9.5.1 纯钛178

9.5.2 钛合金178

9.6 轴承合金179

思考题181

第十章 非金属材料及其他材料182

10.1 高分子材料182

10.1.1 高分子材料的定义182

10.1.2 高分子聚合物的组成182

10.1.3 高分子聚合物的合成183

10.1.4 高分子材料的命名及分类183

10.1.5 工程塑料184

10.1.6 合成橡胶与合成纤维190

10.1.7 合成胶粘剂和涂料192

10.2 陶瓷材料193

10.2.1 陶瓷材料的分类194

10.2.2 陶瓷的制造工艺195

10.2.3 陶瓷的结构196

10.2.4 常用工业陶瓷197

10.2.5 金属陶瓷198

10.3 复合材料201

10.3.1 复合材料的定义201

10.3.2 复合材料的分类202

10.3.3 复合材料的性能特点202

10.3.4 复合材料简介203

10.4 纳米材料207

10.4.1 纳米材料的性能特点207

10.4.2 纳米材料的制备208

10.4.3 几种纳米材料及其应用208

思考题210

第十一章 工程材料的选用211

11.1 机械零件的失效分析211

11.1.1 失效的形式201

11.1.2 失效的原因219

11.1.3 失效分析的方法220

11.2 选材的基本原则与方法222

11.3 选材实例——汽车材料的选用226

11.3.1 材料与汽车能耗226

11.3.2 汽车车身的选材227

思考题230

实验Ⅰ 铁碳合金平衡组织观察231

实验Ⅱ　碳钢的热处理及硬度测定235

参考文献242