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绪论1

第一章 金属与合金的晶体结构3

1-1 金属与合金3

一、金属与合金的概念3

二、金属与合金的特性3

三、金属原子的结构特点3

四、金属键5

五、金属的结合能5

1-2 金属的晶体结构7

一、晶体结构的基本知识7

二、金属中常见的晶体结构10

三、晶体结构中的间隙13

四、晶体中原子的堆垛方式15

五、金属的多晶性转变16

六、晶面指数与晶向指数17

1-3 合金相的结构20

一、固溶体21

二、金属间化合物26

三、合金的相组成30

1-4 金属与合金中的扩散31

一、概述31

二、固态扩散的方式与类型31

三、扩散定律33

四、影响扩散的因素35

第二章 金属与合金的晶体缺陷37

2-1 晶体中的位错37

一、位错概念的引入37

二、位错模型与柏氏矢量38

三、位错的运动42

四、位错的形成与增殖44

五、位错与强度的关系47

2-2 晶体中的点缺陷48

一、点阵空位与间隙原子48

二、固溶强化49

2-3 晶体中的界面51

一、外表面51

二、晶界51

三、相界面54

四、其它界面55

五、界面能55

六、晶界强化55

第三章 金属与合金的结晶57

3-1 液态金属的结构与结晶57

一、液态金属的结构57

二、过冷与结晶57

三、金属结晶的热力学条件59

3-2 晶核的形成与生长60

一、晶核的形成60

二、晶核的生长65

3-3 晶粒大小及其控制68

一、晶粒度概念68

二、影响晶粒大小的因素70

三、细化晶粒的方法70

3-4 二元合金相图的基本知识71

一、相图的坐标与建立71

二、杠杆定律72

三、相律73

四、二元合金相图的基本类型74

3-5 匀晶相图及固溶体的结晶74

一、相图分析74

二、合金的平衡结晶与组织75

三、合金的不平衡结晶及组织76

四、成分过冷与晶体长大78

3-6 共晶相图及典型合金的结晶79

一、概述79

二、相图分析80

三、典型合金的平衡结晶及组织81

四、合金的不平衡结晶及组织83

五、共晶组织的形态84

3-7 包晶相图及典型合金的结晶86

一、概述86

二、相图分析86

三、合金的平衡结晶及组织86

3-8 其它类型的相图89

一、熔晶、偏晶和合晶相图89

二、两组元形成化合物的相图89

三、具有固态转变的相图91

一、二元合金相图的构成规律92

3-9 相图的构成规律及相图与合金性能的关系92

二、二元合金结晶过程分析法93

三、合金性能与相图关系94

3-10 铸锭的组织与缺陷95

一、铸锭的组织95

二、铸锭的缺陷96

三、铸锭组织的控制98

第四章 铁碳合金100

4-1 铁碳合金的组元与基本相100

一、铁碳合金的组元100

二、铁碳合金中的基本相101

4-2 Fe-Fe3C相图102

一、Fe-Fe3C相图中的特性点102

二、Fe-Fe3C相图中的特性线102

三、Fe-Fe3C相图中的相区104

一、工业纯铁105

4-3 典型合金的结晶过程分析105

二、共析钢106

三、亚共析钢108

四、过共析钢109

五、共晶白口铸铁110

六、亚共晶白口铸铁111

4-4 碳素钢111

一、碳对钢性能的影响111

七、过共晶白口铸铁112

二、杂质对钢性能的影响115

三、碳素钢的分类与牌号117

四、碳素钢的特点与应用120

第五章 三元合金的相图123

5-1 三元合金相图的成分表示法123

一、等边三角形法123

二、等腰三角形法124

三、直角三角形法125

5-2 直线定律和重心定律125

一、直线定律125

二、重心定律126

5-3 三元匀晶相图127

一、相图分析127

二、合金的结晶过程及组织127

三、等温截面与投影图128

四、变温截面129

5-4 固态互不溶解的三元共晶相图129

一、相图分析130

二、合金的结晶过程及组织132

三、等温截面133

四、变温截面134

5-5 固态有限溶解的三元共晶相图136

一、Fe-C-Si三元系变温截面图和等温截面图139

5-6 三元系截面图及投影图的应用举例139

二、三元系投影图的应用140

第六章 金属与合金的塑性变形及再结晶143

6-2 金属变形概述143

6-2 单晶体的塑性变形144

一、滑移变形145

二、孪生变形148

6-8 多晶体的塑性变形150

一、多晶体塑性变形的特点150

二、晶界与第二相对变形的影响150

6-4 塑性变形对金属与合金的组织和性能的影响152

一、塑性变形对金属与合金组织结构的影响152

二、塑性变形对金属性能的影响153

二、回复155

一、概述155

6-5 回复与再结晶155

三、再结晶156

四、晶粒长大157

五、再结晶退火后的组织157

6-6 金属与合金的热加工159

一、动态回复与动态再结晶159

二、热加工后的组织和性能160

6-7 金属与合金的断裂161

一、断裂的基本形式162

二、断口形态163

三、断裂韧性165

第七章 钢的热处理原理与工艺169

7-1 概述169

一、热处理概念169

二、钢的临界点169

一、奥氏体的形成170

7-2 钢在加热时的转变170

二、影响奥氏体形成的因素172

三、奥氏体的晶粒度及其影响因素172

四、钢的加热缺陷及其防止措施174

7-8 钢在冷却时的转变176

一、钢的过冷奥氏体转变曲线176

二、珠光体转变180

三、贝氏体转变185

四、马氏体转变188

7-4 钢的退火与正火197

一、退火197

二、正火199

三、退火与正火工艺举例200

7-5 钢的淬火203

一、钢的淬火工艺203

二、钢的淬透性206

三、淬火变形与开裂209

7-6 钢的回火211

一、淬火钢回火时的组织转变211

二、钢的回火组织与机械性能213

三、回火脆性215

四、钢的回火工艺216

7-7 钢的表面热处理217

一、表面淬火217

二、钢的化学热处理220

7-8 钢的特种热处理224

一、钢的形变热处理224

二、真空热处理225

三、激光热处理226

7-9 典型零件的热处理227

一、齿轮227

二、传动轴229

一、合金元素与铁及碳的相互作用231

8-1 合金元素在钢中的作用231

第八章 合金钢231

二、合金元素对铁碳相图的影响234

三、合金元素在钢中的分布235

四、合金元素对固态相变的影响236

五、硼和稀土元素的作用239

8-2 钢的冶金质量240

一、钢的低倍缺陷240

二、钢的高倍缺陷242

8-3 钢的分类与编号244

一、钢的分类244

二、钢的编号244

8-4 合金结构钢245

一、普通低合金钢245

二、优质合金结构钢249

三、其它合金结构钢261

8-5 合金工具钢267

一、刃具钢267

二、模具钢273

三、量具钢279

8-6 特殊性能钢280

一、不锈耐酸钢280

二、耐热钢282

三、耐磨钢286

第九章 铸铁288

9-1 灰口铸铁288

一、铸铁的石墨化288

二、影响石墨化的因素290

三、灰口铸铁的成分、组织和性能291

四、灰口铸铁的孕育处理293

五、灰口铸铁的热处理293

一、可锻铸铁的成分、组织、性能及应用294

9-2 可锻铸铁294

二、可锻铸铁的热处理295

9-3 球墨铸铁296

一、球墨铸铁的成分与组织296

二、球化处理与球化原理298

三、球墨铸铁的性能及应用299

四、球墨铸铁的热处理301

9-4 特殊性能铸铁302

一、耐磨铸铁302

二、耐热铸铁302

三、耐蚀铸铁303

第十章 非铁金属及其合金305

10-1 铝及铝合金305

一、纯铝305

二、铝合金的种类及热处理原理305

三、形变铝合金310

四、铸造铝合金311

10-2 铜及铜合金315

一、纯铜315

二、铜合金的种类及牌号317

三、黄铜317

四、青铜321

10-3 轴承合金与硬质合金325

一、轴承合金325

二、硬质合金327

10-4 其它非铁金属及合金329

一、镁及镁合金329

二、钛及钛合金329

附录333

附录一 几种常见的机械性能指标333

附录二 原子内电子的分布表334

附录三 各种硬度与强度换算表336

附录四 国内外常用钢号对照表338