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绪论1

第一章机械零件的失效分析3

第一节 零件在常温静载下的过量变形3

一、工程材料在静拉伸时的应力-应变行为3

二、过量变形失效4

第二节 零件在静载和冲击载荷下的断裂6

一、韧断和脆断的基本概念6

二、冲击韧性及衡量指标7

三、断裂韧性及衡量指标8

四、影响脆断的因素9

一、疲劳的基本概念11

第三节 零件在交变载荷下的疲劳断裂11

二、疲劳断口的特征12

三、疲劳抗力指标及其影响因素12

第四节 零件的磨损失效18

一、磨损的基本类型18

二、接触疲劳19

三、提高零件磨损抗力的途径20

第五节 零件的腐蚀失效21

一、高温氧化腐蚀22

二、电化学腐蚀22

三、应力腐蚀24

二、蠕变极限和持久强度25

一、高温对金属力学性能的影响25

第六节 零件在高温下的蠕变变形和断裂失效25

四、改善零件腐蚀抗力的措施25

三、高温下零件的失效及其防止27

习题与思考题27

第二章碳钢29

第一节 纯铁的组织和性能29

一、纯铁的结晶29

二、纯铁的晶体结构30

三、工业纯铁的组织和性能34

第二节 铁碳合金中的相和组织组成物35

一、铁和碳的相互作用35

二、铁碳合金中的相和组织组成物37

第三节 Fe-Fe3C相图38

一、相图的基本概念38

二、Fe-Fe3C相图分析40

三、典型铁碳合金结晶过程分析43

四、碳对铁碳合金平衡组织和性能的影响48

五、Fe-Fe3C相图的实际应用51

六、合金性能和相图关系小结51

第四节 钢中常存杂质元素对钢性能的影响53

一、硅和锰的影响53

二、硫和磷的影响53

三、钢中气体的影响53

一、镇静钢锭的组织54

第五节 钢锭的组织和缺陷54

二、镇静钢锭的缺陷55

第六节 压力加工对钢组织和性能的影响55

一、冷压力加工对钢组织和性能的影响56

二、冷变形钢在加热过程中组织和性能的变化58

三、热压力加工对钢组织和性能的影响60

第七节 碳钢的分类、牌号及用途61

一、碳钢的分类61

二、碳钢的牌号和用途62

习题与思考题65

一、奥氏体的形成67

第一节 钢在加热时的转变67

第三章钢的热处理67

二、奥氏体晶粒大小68

第二节 过冷奥氏体转变曲线69

一、过冷奥氏体等温转变曲线69

二、过冷奥氏体连续冷却转变曲线74

第三节 钢的普通热处理75

一、钢的退火75

二、钢的正火76

三、钢的淬火76

四、钢的回火79

第四节 钢的表面热处理81

一、表面淬火81

二、表面化学热处理83

第五节 钢的特种热处理86

一、真空热处理86

二、可控气氛热处理87

三、形变热处理89

习题与思考题90

第四章合金钢92

第一节 概述92

一、合金元素在钢中的作用92

二、合金钢的分类及牌号96

第二节 合金结构钢97

一、低合金结构钢97

二、合金渗碳钢98

三、合金调质钢101

四、合金弹簧钢101

五、滚珠轴承钢106

六、超高强度钢106

第三节 合金工具钢111

一、工具的服役条件111

二、常用合金工具钢及其热处理112

三、新型合金工具钢118

第四节 特殊性能钢119

一、不锈钢119

二、耐热钢和高温合金125

三、低温钢128

四、耐磨钢130

习题与思考题132

第五章铸铁133

第一节 铸铁的石墨化133

一、石墨化过程133

二、影响石墨化的因素134

第二节 各类铸铁的特点及应用134

一、铸铁的分类134

二、不同石墨形态铸铁的特性及用途135

三、合金铸铁140

习题与思考题143

一、工业纯铝144

二、铝合金144

第一节 铝及铝合金144

第六章有色金属及其合金144

第二节 铜及铜合金151

一、工业纯铜151

二、铜合金152

第三节 钛及钛合金160

一、工业纯钛160

二、钛合金160

第四节 轴承合金162

一、轴承合金的性能要求与组织162

二、轴承合金的类型及应用162

一、精密合金165

第五节 精密合金和记忆合金165

二、形状记忆合金169

习题与思考题170

第七章高分子材料172

第一节 概述172

一、高分子材料的合成172

二、高分子链的结构与柔性173

三、高聚物的聚集态和物理状态175

第二节 高分子材料的性能特点177

一、高分子材料的力学性能特点177

二、高分子材料的理化性能特点178

三、高分子材料的老化及其防止179

第三节 常用高分子材料180

一、常用工程塑料及成型加工180

二、常用橡胶材料187

习题与思考题190

第八章陶瓷材料191

第一节 概述191

一、陶瓷材料的分类与生产191

二、陶瓷材料的结构与性能特点191

第二节 工程结构陶瓷材料194

一、普通陶瓷194

二、特种陶瓷194

一、粉末冶金方法及其应用196

第三节 金属陶瓷196

二、金属陶瓷硬质合金197

习题与思考题199

第九章复合材料200

第一节 概述200

一、复合材料的分类200

二、复合材料的性能特点201

第二节 增强材料及其增强机制202

一、增强材料202

二、增强机制简介204

一、塑料基复合材料205

第三节 常用复合材料205

二、金属基复合材料207

三、橡胶基复合材料210

四、陶瓷基复合材料211

习题与思考题212

第十章材料表面改性新技术213

第一节 热喷涂技术213

一、热喷涂的基本原理213

二、涂层的结构与性质213

三、热喷涂技术的特点及应用214

第二节 激光束、离子束及电子束技术215

一、激光束表面合金化215

二、离子注入215

三、电子束表面热处理217

第三节 气相沉积技术218

一、化学气相沉积218

二、物理气相沉积220

习题与思考题222

第十一章典型零件的选材及热处理工艺分析223

第一节 常用力学性能指标在选材中的意义223

一、刚度和弹性指标223

二、硬度和强度指标224

三、塑性和冲击韧性指标226

第二节 断裂韧度在选材中的意义227

第三节 零件实物性能试验的重要性227

一、结构设计对性能的影响227

二、加工工艺对性能的影响228

第四节 材料强度、塑性与韧性的合理配合229

第五节 选材方法230

一、根据材料的使用性能选材230

二、根据材料的工艺性能选材232

三、根据材料的经济性选材234

四、实例分析235

第六节 典型零件选材及热处理工艺分析238

一、齿轮239

二、轴240

三、汽轮机叶片241

习题与思考题242

参考文献243