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绪论1

一、材料的发展与社会进步1

二、本教材的内容、学习目的和任务2

第一章　金属材料的性能3

第一节　金属材料的力学性能3

一、强度指标4

二、刚度指标6

三、塑性指标7

四、硬度指标8

五、韧性指标11

第二节金属材料的物理和化学性能13

一、金属材料的物理性能13

二、金属材料的化学性能14

思考题和习题14

第二章　金属的晶体结构与结晶16

第一节　金属的晶体结构16

一、晶体结构的基本概念16

二、常见金属的晶格类型17

三、配位数和致密度19

四、晶面指数和晶向指数19

第二节　实际金属的结构20

第三节　纯金属的结晶23

一、金属结晶的基本规律23

二、晶核的形成与长大24

三、晶粒大小对金属力学性能的影响25

四、影响形核和长大的因素及晶粒尺寸控制25

第四节金属铸锭的组织26

一、铸锭的组织26

二、定向结晶和单晶27

思考题和习题27

第三章　金属的塑性变形与再结晶28

第一节　金属的塑性变形28

一、金属的变形与断裂28

二、单晶体的塑性变形29

三、多晶体的塑性变形32

四、合金的塑性变形33

第二节　冷塑性变形对金属组织和性能的影响33

一、冷塑性变形对金属组织结构的影响33

二、冷塑性变形对金属性能的影响35

三、冷塑性变形与内应力36

第三节回复与再结晶37

一、冷塑性变形金属在加热时组织和性能的变化37

二、再结晶温度和影响再结晶晶粒大小的因素39

第四节　金属的热变形40

一、冷变形与热变形的区别40

二、热变形对金属组织和性能的影响41

思考题和习题43

第四章　合金的结构和结晶44

第一节　合金中的相结构44

一、合金和相的基本概念44

二、合金中相结构的基本类型44

三、合金的组织与结构47

第二节　二元合金相图48

一、二元合金相图的建立48

二、基本相图49

第三节　相图与合金性能的关系56

一、力学性能与相图的关系56

二、合金铸造性能与相图的关系57

思考题和习题58

第五章铁碳合金相图和碳钢60

第一节　纯铁、铁碳合金的相结构及其性能60

一、纯铁及其同素异构转变60

二、Fe-Fe3C合金的相结构及其性能61

第二节　Fe-Fe3C相图分析62

一、Fe-Fe3C相图的特性点与特性线62

二、碳钢的组织转变过程65

三、白口铸铁的结晶过程67

四、Fe-Fe3C相图的应用69

第三节　碳钢70

一、含碳量对钢组织和力学性能的影响70

二、常存杂质元素对钢性能的影响71

三、碳钢的分类72

四、碳钢的牌号、主要性能及用途73

思考题和习题77

第六章　钢的热处理78

第一节　钢的热处理原理78

一、钢在加热时的组织转变78

二、钢在冷却时的组织转变82

第二节　钢的热处理工艺90

一、钢的退火和正火90

二、钢的淬火和回火93

三、钢的冷处理103

四、金属的时效103

五、表面热处理105

第三节　热处理新工艺简介114

一、可控气氛热处理114

二、真空热处理114

三、形变热处理114

四、强韧化处理115

五、流动化热处理116

六、循环热处理116

思考题和习题117

第七章　合金结构钢119

第一节　概述119

第二节　合金元素在钢中的作用119

一、合金元素对钢中基本相的影响119

二、合金元素对Fe-Fe3C相图的影响120

三、合金元素对钢热处理的影响121

第三节　低合金结构钢124

一、低合金高强度结构钢124

二、低合金耐候钢126

三、低合金专业用钢126

第四节　机械结构用合金钢127

一、合金渗碳钢127

二、合金调质钢与非调质钢129

三、合金弹簧钢130

四、滚动轴承钢132

五、易切削钢134

六、超高强度钢135

思考题和习题136

第八章　工具钢137

第一节　工具钢的分类及编号137

一、工具钢的分类137

二、工具钢的编号137

第二节　刃具钢137

一、刃具钢的性能要求137

二、碳素刃具钢138

三、低合金刃具钢138

四、高速钢140

第三节　模具钢144

一、冷作模具钢144

二、热作模具钢146

第四节　量具钢148

思考题和习题148

第九章　特殊性能钢149

第一节　不锈钢149

一、金属材料的腐蚀与防护149

二、常用不锈钢152

第二节　耐热钢与高温合金154

一、高温强度及其指标154

二、提高钢高温性能的途径156

三、耐热钢156

四、高温合金159

第三节　耐磨钢163

思考题和习题163

第十章　粉末冶金与硬质合金165

第一节　粉末冶金165

一、粉末冶金的生产工艺165

二、常用粉末冶金材料166

第二节　硬质合金167

一、硬质合金的特性168

二、常用硬质合金168

三、钢结硬质合金170

思考题和习题170

第十一章　铸铁171

第一节概述171

一、铸铁的石墨化及影响因素171

二、铸铁的组织与性能171

第二节　铸铁的分类172

一、按碳存在的形式分类172

二、按石墨的形态分类173

三、按化学成分分类173

第三节　普通灰铸铁173

一、灰铸铁的化学成分、组织、性能及用途173

二、灰铸铁的孕育处理及孕育铸铁175

三、灰铸铁的热处理175

第四节　球墨铸铁177

一、球墨铸铁的化学成分177

二、球墨铸铁的组织和性能177

三、球墨铸铁的牌号和用途178

四、球墨铸铁的热处理178

第五节　可锻铸铁及蠕墨铸铁179

一、可锻铸铁179

二、蠕墨铸铁181

第六节　合金铸铁183

一、耐热铸铁183

二、耐磨铸铁183

三、耐蚀铸铁184

思考题和习题184

第十二章　有色金属185

第一节　铝及其合金185

一、工业纯铝185

二、铝合金的分类及热处理186

三、变形铝合金188

四、铸造铝合金189

第二节　铜及其合金193

一、工业纯铜193

二、铜合金193

第三节　滑动轴承合金198

一、对轴承合金性能的要求198

二、轴承合金的组织198

三、常用轴承合金198

思考题和习题201

第十三章　非金属材料202

第一节　高分子材料202

一、高分子材料基础知识202

二、常用高分子合成材料207

第二节　陶瓷材料221

一、陶瓷分类和组织结构221

二、陶瓷的生产过程简介221

三、常用陶瓷材料的性能、特点及用途222

第三节　复合材料223

一、复合材料分类及性能特点223

二、复合材料制造方法225

三、常用复合材料225

思考题和习题228

第十四章机械零件材料及毛坯选择与质量检验230

第一节　机械零件的失效230

一、工作中引起的失效230

二、加工工艺引起的失效232

第二节　机械零件材料及毛坯选择的一般原则233

一、满足使用性能要求233

二、材料的工艺性能良好234

三、充分考虑经济性237

四、考虑零件外形和尺寸特点237

五、考虑生产批量238

第三节　典型零件的选材与工艺分析238

一、齿轮类零件238

二、轴类零件240

三、箱体类零件241

第四节　金属材料的质量检验241

一、成分分析242

二、组织分析244

三、无损探伤245

思考题和习题247

附录金属材料及热处理实验指导书248

实验一 金相显微镜的使用及磨片的制备248

实验二 铁碳合金平衡组织的显微分析252

实验三 钢铁热处理操作及硬度测量253

参考文献257