《金属材料学》

第一章 钢中的合金元素1

1-1 基本定义与概念1

1-2 合金元素的分类及铁基二元相图的类型1

一、 合金元素的分类1

二、铁基二元相图的类型2

1-3 合金元素对钢的临界点和Fe-C相图的影响4

1-4 合金钢的分类与编号5

一、钢的分类5

二、合金钢的编号方法6

第二章 合金钢中的相组成7

2-1 铁基固液体7

一、置换固溶体的形成规律7

二、间隙固溶体的形成规律8

一、一般规律10

2-2 碳化物与氮化物10

二、Ⅳ、Ⅴ族金属的碳化物与氮化物11

三、Ⅳ～Ⅶ族金属的碳化物与氮化物12

2-3 金属间化合物13

2-4 非金属相13

2-5 元素在晶界的偏聚14

习题15

进一步阅读文献15

第三章 合金钢中的相变16

3-1 合金元素对相变基本因素的影响16

一、合金元素对γ、α相自由能的影响16

二、合金钢中的扩散和碳在铁中的活度16

3-2 合金元素对奥氏体形成的影响19

一、钢的重结晶19

二、碳化物和氮化物在奥氏体中的溶解规律22

三、奥氏体的晶粒长大23

一、合金元素对过冷奥氏体稳定性的影响24

3-3 合金元素对过冷奥氏体分解的影响24

二、合金元素对珠光体转变的影响26

三、合金元素对贝氏体转变的影响27

四、合金元素对马氏体转变动力学的影响28

3-4 合金元素对淬火钢回火转变的影响29

一、马氏体的分解29

二、特殊碳化物的形成及其聚集长大30

三、残余奥氏体的分解31

四、α相的回复与再结晶32

五、弥散(沉淀)强化33

六、合金钢的回火脆性34

习题36

进一步阅读文献36

一、强化机理37

第四章 合金元素对钢的强韧性和工艺性能的影响37

4-1 钢的强化机理与韧化途径37

二、韧化途径39

4-2 合金化与强韧化机理的综合运用举例41

4-3 合金元素对钢的工艺性能的影响43

一、合金元素对钢的冷态成型性的影响43

二、合金元素对钢的切削加工性的影响45

三、合金元素对钢的焊接性的影响47

四、合金元素对钢的热处理工艺性的影响49

习题52

进一步阅读文献52

第五章 微量元素在钢中的作用53

5-1 微量元素在周期表中的位置53

5-2 微量痕迹元素对钢的性能的有害影响53

三、控制夹杂物形态54

二、变质作用54

5-3 微量元素对钢的有益效应54

一、净化作用54

5-4 钢的微合金化57

一、微合金化的一般规律57

二、钢的微合金化技术的发展58

习题58

进一步阅读文献58

第六章 工程构件用钢59

6-1 低合金高强度钢60

一、对低合金高强度钢的性能要求60

二、合金元素在低合金高强度钢中的作用61

三、我国的低合金高强度钢65

四、国外低合金高强度钢的概况66

一、一般微合金化低合金高强度钢67

6-2 微合金化低合金高强度钢67

二、针状铁素体型微合金化钢69

三、双相钢71

6-3 低合金高强度钢的研究发展趋势72

习题74

进一步阅读文献74

第七章 机器零件用钢75

7-1 典型机器零件的服役条件、常见失效方式和对钢材机械性能的要求75

7-2 成分及热处理对性能的保证76

一、机器零件用钢的合金化特点76

二、含碳量的选择和回火温度的确定77

7-3 调质钢、弹簧钢和滚动轴承钢79

一、合金化原则79

二、热处理特点和组织、性能的变化规律81

一、渗碳钢的合金化发展历程及合金元素对渗碳钢的影响89

7-4 渗碳钢和氮化钢89

二、渗碳钢的热处理特点90

三、氮化用钢92

7-5 低碳马氏体型结构钢94

7-6 超高强度钢98

一、低合金中碳马氏体型超高强度钢99

二、中合金中碳二次硬化型超高强度钢102

三、中合金低碳马氏体型超高强度钢102

四、马氏体时效钢102

7-7 特殊用途的结构钢105

一、高锰耐磨钢105

二、易削钢105

7-8 机械制造中的材料选择问题106

一、选材的依据107

二、选材的具体方法109

三、钢材选择的典型实例110

习题112

进一步阅读文献112

第八章 工模具用钢113

8-1 工模具用钢的性能要求、化学成分与热处理特点113

一、工具钢的化学成分特点113

二、工具钢热处理方面的特点113

8-2 刃具用钢114

一、刃具的工作条件和对刃具钢的基本性能要求114

二、碳素工具钢115

三、低合金工具钢116

四、高速钢的合金化与热处理121

8-3 冷变形模具钢135

一、冷变形模具的服役条件、失效方式和性能要求135

二、碳素及低合金模具钢136

三、高铬和中铬模具钢137

四、基体钢141

8-4 热变形模具钢142

一、热变形模具的服役条件、失效方式和性能要求142

二、热变形模具钢的化学成分、热处理工艺特点143

三、国内外常用热变形模具钢143

8-5 典型冷、热变形模具的材料选择举例146

习题149

进一步阅读文献149

第九章 不锈钢150

9-1 概论150

一、不锈钢的工作条件及其对性能的要求150

二、金属腐蚀的基本概念151

三、不锈钢的分类156

一、提高钢的耐蚀性的途径157

9-2 合金元素对不锈钢组织和性能的影响157

二、合金元素对铁的极化和电极电位的影响158

三、合金元素对不锈钢基体组织的影响159

四、合金成分、组织对不锈钢机械性能的影响162

9-3 铁素体不锈钢163

一、钢种和成分163

二、平衡组织164

三、铁素体不锈钢的脆性165

四、铁素体不锈钢的热处理165

9-4 马氏体不锈钢166

一、钢种和成分166

二、平衡组织167

三、Cr13型马氏体类钢的热处理168

四、1Cr17N12钢169

一、钢种和成分171

9-5 奥氏体不锈钢171

二、奥氏体不锈钢的平衡组织173

三、奥氏体不锈钢的晶间腐蚀173

四、奥氏体不锈钢的热处理175

五、铬锰及铬锰镍不锈钢176

9-6 铁素体-奥氏体不锈钢(双相不锈钢)178

9-7 奥氏体-马氏体不锈钢(超高强度不锈钢)179

9-8 不锈钢近年来研究发展动向181

习题183

进一步阅读文献184

第十章 耐热钢185

10-1 概论185

一、耐热钢的工作条件和对性能的要求185

二、钢的抗氧化性能185

三、钢的热强性能189

四、耐热金属材料的分类195

10-2 抗氧化钢195

一、铁素体型抗氧化钢195

二、奥氏体型抗氧化钢196

10-3 珠光体型热强钢197

一、低碳珠光体型热强钢197

二、中碳珠光体型热强钢202

10-4 马氏体型热强钢203

一、叶片用钢203

二、排气阀用钢204

10-5 奥氏体型热强钢及合金206

10-6 镍基高温合金209

10-7 耐热钢的研究发展动向212

习题214

进一步阅读文献215

第十一章 铸铁216

11-1 铸铁的分类及各类铸铁的特征216

一、铸铁中的石墨形态与分类216

二、灰口铸铁的基本特征217

三、球墨铸铁的基本特征220

四、蠕墨铸铁的基本特征222

五、可锻铸铁的基本特征224

11-2 铸铁的石墨化224

一、Fe-Fe3C和Fe-C双重状态图224

二、铸铁石墨化过程的热力学和动力学条件225

三、铸铁的石墨化过程226

四、各类铸铁铸态组织的形成条件227

五、影响铸铁石墨化的因素227

一、灰口铸铁中石墨的生长方式231

11-3 提高铸铁性能的途径231

二、铸铁的石墨细化强化--孕育处理232

三、铸铁的石墨球化强化--球化处理233

四、铸铁的石墨蠕化强化--变质处理235

11-4 铸铁的合金化237

一、耐热铸铁237

二、耐磨铸铁237

三、耐蚀铸铁238

11-5 铸铁的热处理240

一、Fe-C-Si三元状态图240

二、铸铁热处理原理241

三、铸铁热处理工艺242

习题246

进一步阅读文献246

一、概述247

12-1 铝及其合金247

第十二章 有色金属及其合金247

二、铝合金的时效强化248

三、铝合金的细化组织强化256

四、各类铝合金的简介260

12-2 铜及其合金267

一、 概述267

二、 黄铜272

三、 青铜274

四、 白铜278

12-3 钛及钛合金279

一、 纯钛的基本特性279

二、 钛合金的分类及其主要合金的特征280

三、 钛的合金化282

四、 钛合金的热处理283

一、滑动轴承的工作条件及其对性能的要求287

12-4 滑动轴承合金287

二、减摩理论简介288

三、各类轴承合金简介288

12-5 其他有色合金292

一、镁及其合金292

二、锌及其合金296

12-6 有色合金的研究发展动向299

一、铝合金的发展299

二、铜合金的发展299

三、钛合金的发展300

四、其他方面的发展300

习题300

进一步阅读文献301

附录302