《机械工程材料》

绪论1

一、材料的分类及其在工程技术中的应用1

二、材料的发展及材料科学的形成2

三、本课程的目的任务和学习方法3

第一章金属材料的力学性能4

1-1强度、刚度、弹性及塑性4

一、拉伸曲线与应力-应变曲线4

二、刚度和弹性5

三、强度6

四、塑性7

1-2硬度8

一、布氏硬度8

二、洛氏硬度10

三、维氏硬度11

1-3冲击韧度12

一、冲击试验方法与原理12

二、冲击试验的应用13

1-4断裂韧度14

一、裂纹扩展的基本形式14

二、应力场强度因子K I15

三、断裂韧度KI？及其应用15

1-5疲劳16

一、疲劳现象16

二、疲劳曲线与疲劳极限16

三、提高疲劳极限的途径17

四、其他疲劳17

习题与思考题19

第二章金属与合金的晶体结构21

2-1晶体的基本知识21

一、晶体与非晶体21

二、晶格、晶胞和晶格常数21

2-2金属的晶体结构22

一、金属的特性和金属键22

二、金属中常见的晶格23

三、晶体结构的致密度24

四、晶面与晶向25

2-3合金的晶体结构26

一、合金的基本概念26

二、合金的相结构27

2-4实际金属的晶体结构30

一、多晶体和亚组织30

二、晶体的缺陷31

习题与思考题33

第三章金属与合金的结晶34

3-1纯金属的结晶34

一、纯金属的冷却曲线和过冷现象34

二、纯金属的结晶过程35

三、金属结晶后的晶粒大小36

四、金属的同素异晶转变36

3-2合金的结晶38

一、二元合金相图的基本知识38

二、二元匀晶相图39

三、二元共晶相图42

四、合金性能与相图间的关系47

习题与思考题48

第四章铁碳合金相图50

4-1铁碳合金的基本相51

一、铁素体51

二、奥氏体51

三、渗碳体52

4-2铁-渗碳体相图分析52

一、上半部分图形-由液态变为固态的一次结晶52

二、下半部分图形-固态下的相变53

三、铁-渗碳体相图中各点、线含义的小结55

四、铁-渗碳体相图中铁碳合金的分类55

4-3典型铁碳合金的结晶过程及其组织56

一、合金Ⅰ（共析钢）57

二、合金Ⅱ（亚共析钢）57

三、合金Ⅲ（过共析钢）58

四、合金Ⅳ（共晶白口铸铁）59

五、合金Ⅴ（亚共晶白口铸铁）60

六、合金Ⅵ（过共晶白口铸铁）60

4-4铁碳合金的成分、组织、性能间的关系61

一、含碳量与平衡组织间的关系61

二、含碳量与力学性能间的关系61

三、含碳量与工艺性能间的关系62

习题与思考题62

第五章 钢的热处理64

5-1钢在加热时的转变64

一、钢的奥氏体化65

二、奥氏体晶粒长大及其控制66

5-2钢在冷却时的转变68

一、过冷奥氏体的等温转变68

二、过冷奥氏体的连续冷却转变75

三、马氏体转变78

5-3钢的退火与正火81

一、退火82

二、正火84

5-4钢的淬火86

一、淬火工艺86

二、淬火方法89

5-5钢的回火91

一、回火目的91

二、淬火钢的回火转变91

三、回火转变产物的组织与性能92

四、回火的种类及应用94

五、回火脆性95

5-6钢的淬透性96

一、淬透性的概念96

二、淬透性对钢热处理后力学性能的影响96

三、影响淬透性及淬硬深度的因素97

四、淬透性的测定与表示方法97

5-7钢的表面淬火98

一、感应加热的基本原理99

二、感应加热表面淬火用钢及其应用99

三、感应加热表面淬火的特点100

5-8钢的化学热处理100

一、概述100

二、钢的渗碳101

三、钢的渗氮（氮化）104

四、钢的碳氮共渗106

5-9表面气相沉积108

一、表面气相沉积的方法108

二、表面气相沉积的应用109

5-10影响热处理件质量的因素110

一、热处理工艺因素110

二、工件的结构因素111

5-11热处理技术条件的标注及工序位置的安排114

一、热处理技术条件的标注114

二、热处理工序位置的安排115

习题与思考题119

第六章金属的塑性变形及再结晶123

6-1金属的塑性变形123

一、单晶体的塑性变形123

二、多晶体的塑性变形127

6-2冷塑性变形对金属组织与性能的影响127

一、冷塑性变形对金属性能的影响127

二、冷塑性变形对金属组织的影响128

三、产生残余应力130

6-3冷变形金属在加热时的变化131

一、回复131

二、再结晶131

三、晶粒长大133

6-4金属的热塑性变形（热变形加工）134

一、热变形加工与冷变形加工的区别134

二、热变形加工对金属组织与性能的影响135

习题与思考题137

第七章碳素钢与合金钢138

7-1常存杂质元素对钢性能的影响138

一、锰的影响139

二、硅的影响139

三、硫的影响139

四、磷的影响139

五、非金属夹杂物的影响139

7-2合金元素在钢中的作用140

一、合金元素在钢中存在形式140

二、合金元素对铁-渗碳体相图的影响141

三、合金元素对钢热处理的影响143

7-3结构钢146

一、普通质量结构钢146

二、优质结构钢149

三、其他结构钢162

7-4工具钢165

一、刃具钢165

二、模具钢172

三、量具用钢177

7-5特殊性能钢177

一、不锈耐酸钢177

二、耐热钢181

三、耐磨钢183

习题与思考题184

第八章铸铁186

8-1铸铁的石墨化186

一、铁碳合金双重相图186

二、石墨化过程187

三、影响石墨化的因素188

8-2灰铸铁189

一、灰铸铁的化学成分、组织和性能189

二、灰铸铁的孕育处理191

三、灰铸铁的牌号和应用192

四、灰铸铁的热处理192

8-3球墨铸铁194

一、球墨铸铁的生产194

二、球墨铸铁的化学成分、组织和性能195

三、球墨铸铁的牌号和用途196

四、球墨铸铁的热处理197

8-4蠕墨铸铁200

一、蠕墨铸铁的生产200

二、蠕墨铸铁的组织和性能200

8-5可锻铸铁201

一、可锻铸铁的生产201

二、可锻铸铁的牌号、性能及用途202

8-6合金铸铁203

一、耐磨铸铁203

二、耐热铸铁204

三、耐蚀铸铁205

习题与思考题205

第九章有色金属及粉末冶金材料208

9-1铝及其合金208

一、工业纯铝208

二、铝合金分类及时效强化208

三、变形铝合金210

四、铸造铝合金212

9-2铜及其合金214

一、工业纯铜214

二、铜合金的分类及牌号表示方法215

三、黄铜215

四、青铜218

9-3滑动轴承合金220

一、对轴承合金性能的要求220

二、轴承合金的组织特征221

三、常用的轴承合金221

9-4粉末冶金材料224

一、粉末冶金法及其应用224

二、机械制造中常用的粉末冶金材料225

习题与思考题228

第十章非金属材料229

10-1高分子材料229

一、概述229

二、高分子合成229

三、高聚物的分类和命名231

四、高聚物结构的特点232

五、高聚物的物理状态（流变行为234

六、常用高聚物材料——塑料235

10-2陶瓷材料239

一、概述239

二、陶瓷的组成相及其结构239

三、陶瓷的性能及应用241

10-3复合材料243

一、概述243

二、复合材料的性能244

三、复合材料的种类和应用245

习题与思考题246

第十一章机械制造中零件材料的选择247

11-1机械零件的失效概述247

一、失效的概念247

二、零件的失效形式247

三、零件的失效原因247

11-2机械零件的材料选择248

一、选材的一般原则248

二、选材的步骤及具体方法255

11-3典型零件的选材实例分析258

一、齿轮类零件的选材259

二、机床主轴的选材262

三、手用丝锥的选材263

四、冷作模具的选材264

习题与思考题266

附录268

附录-1布氏硬度换算表268

附录-2 黑色金属硬度及强度换算表（GB 1172—74）272

附录-3 国内外常用钢钢号对照表275

附录-4 国内外部分铝及其合金牌号对照表280

参考文献281