《金属材料与热处理》

前言页1

绪论1

第一章 金属的晶体结构与结晶5

1-1 金属的晶体结构5

一、晶体与非晶体5

二、金属的特性和金属键5

三、金属晶体结构的基本类型6

四、晶格的致密度8

五、晶面、晶向和晶体的各向异性9

1-2 实际金属的晶体结构11

一、多晶体结构和亚结构11

二、晶体的缺陷12

一、纯金属的冷却曲线和过冷现象15

1-3 纯金属的结晶和铸锭15

二、结晶过程16

三、金属结晶后的晶粒大小18

四、金属铸锭的组织与性能19

1-4 金属的同素异晶转变20

习题与思考题22

第二章 金属的塑性变形与再结晶23

2-1 金属的塑性变形23

一、单晶体的塑性变形23

二、多晶体的塑性变形28

2-2 冷塑性变形加工对金属的性能与组织的影响29

一、冷塑性变形对金属性能的影响29

二、冷塑性变形对金属组织结构的影响30

三、产生残余应力31

一、回复33

2-3 回复与再结晶33

二、再结晶35

三、晶粒长大35

四、影响再结晶后晶粒大小的因素36

五、冷塑性变形金属的热处理37

2-4 金属的热塑性变形加工37

一、热加工与冷加工的区别38

二、热加工对金属组织与性能的影响38

习题与思考题40

第三章 合金的结构与二元合金42

3-1 合金的结构42

一、合金的基本概念42

二、合金的相结构42

3-2 二元合金相图的建立46

一、相图的表示方法47

二、二元合金相图的测定方法48

3-3 二元匀晶相图48

一、相图分析49

二、合金结晶过程分析49

三、杠杆定律的应用50

四、枝晶偏析51

3-4 二元共晶相图52

一、相图分析52

二、合金的结晶过程分析54

三、比重偏析58

3-5 合金的性能与相图间的关系59

一、形成单相固溶体的合金59

二、形成两相混合物的合金60

习题与思考题61

第四章 铁-渗碳体相图63

一、铁素体64

4-1 铁碳合金的基本相64

二、奥氏体65

三、渗碳体65

4-2 铁-渗碳体相图分析65

一、上半部分图形--由液态变为固态的一次结晶66

二、下半部分图形--固态下的相变68

三、铁-渗碳体相图中各点、线含义的小结68

4-3 典型铁碳合金结晶过程及其组织69

一、共析钢(0.77)的结晶过程分析70

二、亚共析钢(0.0218～0.77)的结晶过程分析71

三、过共析钢(0.77～2.11)的结晶过程分析72

四、共晶白口铸铁(4.3)的结晶过程分析73

六、过共晶白口铸铁(4.3～6.69)的结晶过程分析74

五、亚共晶白口铸铁(2.11～4.3)的结晶过程分析74

4-4 含碳量与铁碳合金的组织、性能间的关系75

一、含碳量与平衡组织间的关系75

二、含碳量与机械性能间的关系75

4-5 铁-渗碳体相图的应用76

一、在选材方面的应用76

二、在制定热加工工艺方面的应用77

习题与思考题78

第五章 钢的热处理79

5-1 概述79

5-2 钢在加热时的转变80

一、共析碳钢的奥氏体化过程80

二、影响奥氏体化的因素81

三、奥氏体晶粒的长大82

四、亚共析碳钢和过共析碳钢加热时的转变84

5-3 钢在冷却时的转变85

一、过冷奥氏体的等温转变85

二、过冷奥氏体的连续冷却转变95

三、马氏体转变97

5-4 钢的退火与正火101

一、退火101

二、正火104

5-5 钢的淬火106

一、淬火工艺106

二、淬火方法110

三、淬火缺陷及防止方法113

5-6 钢的回火116

一、回火目的116

二、淬火钢的回火转变117

三、回火转变产物的组织与性能118

四、回火的种类及应用120

五、回火脆性121

5-7 钢的淬透性121

一、淬透性的意义121

二、影响淬透性的因素123

三、淬透性的测定与表示方法123

四、淬透性与机械性能的关系125

5-8 钢的表面淬火125

一、感应加热表面淬火126

二、火焰加热表面淬火129

5-9 钢的化学热处理129

一、概述129

二、钢的渗碳130

三、钢的氮化134

四、钢的软氮化和离子氮化136

五、钢的气体碳氮共渗138

习题与思考题140

第六章 碳素钢与合金钢144

一、按用途分类144

二、按化学成分分类144

三、按质量分类144

6-1 常存杂质对钢性能的影响145

6-2 合金元素在钢中的作用146

一、合金元素对钢中基本相的影响146

二、合金元素对铁-渗碳体相图的影响148

三、合金元素对钢热处理的影响149

6-3 结构钢152

一、普通结构钢153

二、优质结构钢156

三、其他结构钢170

6-4 工具钢173

一、刃具钢174

二、模具钢182

三、量具钢186

6-5 特殊性能钢186

一、不锈耐酸钢186

二、耐热钢189

三、耐磨钢192

习题与思考题192

第七章 铸铁194

7-1 铸铁的石墨化195

一、铁-碳双重相图195

三、影响石墨化的因素196

二、石墨化过程196

7-2 灰口铸铁197

一、灰口铸铁的化学成分、组织和性能197

二、灰口铸铁的牌号和应用200

三、灰口铸铁的孕育处理200

7-3 可锻铸铁202

一、可锻铸铁的生产方法202

二、可锻铸铁的牌号、组织、性能及用途203

7-4 球墨铸铁204

一、球墨铸铁的生产方法204

二、球墨铸铁的化学成分、组织和性能205

三、球墨铸铁的牌号和用途207

7-5 合金铸铁208

一、耐磨铸铁208

二、耐热铸铁209

三、耐蚀铸铁210

7-6 铸铁的热处理211

一、铸铁热处理的特点211

二、灰口铸铁的热处理211

三、球墨铸铁的热处理213

习题与思考题215

第八章 有色金属及粉末冶金材料217

8-1 铝及其合金217

一、工业纯铝217

二、铝合金分类及热处理218

三、形变铝合金220

四、铸造铝合金223

一、工业纯铜225

8-2 铜及其合金225

五、铝合金的选用225

二、黄铜226

三、青铜229

四、铜合金的选用232

8-3 滑动轴承合金233

一、对轴承合金性能的要求233

二、轴承合金的组织233

三、常用的轴承合金234

8-4 粉末冶金材料237

一、粉末冶金法及其应用237

二、机械制造中常用的粉末冶金材料237

习题与思考题241

一、零件使用性能与选材的关系242

9-1 机械零件选材的原则242

第九章 机械零件选材及其工艺路线分析242

二、材料工艺性与选材的关系247

三、经济性与选材的关系253

9-2 热处理技术条件的标注254

9-3 热处理零件的结构工艺性256

9-4 热处理工序位置的安排258

一、预先热处理的工序位置258

二、最终热处理的工序位置259

9-5 典型零件的选材、热处理及工序位置分析263

一、齿轮类零件263

二、机床主轴264

三、机床精密丝杠(一般指5、6、7级丝杠)265

四、手用丝锥266

五、冷作模具267

习题与思考题270

附录 金属材料的机械性能273

附-1 强度、塑性及其测定273

一、拉力试样273

二、拉伸图与应力-应变图274

三、拉力试验测定的各项指标与其意义275

附-2 硬度及其测定278

一、布氏硬度278

二、洛氏硬度279

三、维氏硬度和显微硬度280

附-3 疲劳282

一、疲劳的概念282

二、疲劳抗力指标283

三、提高疲劳抗力的途径283

一、冲击试验原理284

附-4 冲击韧性及其测定284

二、冲击试样285

三、温度对冲击韧性值的影响285

附-5 多次冲击抗力286

一、多次冲击抗力概念286

二、多次冲击试验原理286

三、多次冲击抗力的分析与应用287

习题与思考题287

附表288

附表1 淬火钢回火温度与硬度的关系288

附表2 机械零件常用钢材及热处理方法289

附表3 布氏硬度换算表291

附表4 维氏硬度换算表293

附表5 黑色金属硬度及强度换算表295

附表6 肖氏与洛氏硬度换算表298