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目录1

第一部分 力学性能1

第一章 位错的基本概念1

§1-1 晶体的理论强度与晶体缺陷1

一、晶体的理论强度1

二、晶体缺陷3

§1-2 晶体中的位错3

一、位错的定义3

二、位错的种类4

三、位错的特征量——柏氏矢量8

四、位错密度9

§1-3 位错的弹性性质9

一、刃型位错的应力场9

二、螺型位错应力场10

三、位错的应变能与线张力12

四、应力场对位错的作用力14

五、位错间的相互作用力16

六、位错的塞积群17

七、位错的点阵模型19

§1-4 位错的运动21

一、位错的滑移22

二、位错的攀移23

三、位错的交割与割阶23

四、位错的增殖25

§1-5 典型晶体中的位错形态26

一、全位错与不全位错26

三、位错反应和扩展位错27

二、特征位错27

四、面心立方晶体中的不全位错30

§1-6 实际晶体中的位错32

一、实际晶体中产生位错的原因32

二、位错与晶体生长33

§1-7 晶粒间界35

一、小角度晶界的位错模型35

二、大角度晶界37

三、晶界能与晶界内吸附39

一、广义虎克定律42

§2-1 广义虎克定律与弹性模量42

第二章 金属的弹性与滞弹性42

二、金属的弹性模量45

§2-2 金属弹性的物理本质47

§2-3 金属弹性模量的影响因素49

一、温度的影响49

二、合金元素的影响50

三、加工硬化的影响50

一、铸造合金弹性变形特点52

二、铸造合金的弹性模量52

§2-4 铸造合金的弹性52

三、影响铸铁弹性模量的因素53

§2-5 弹性模量的测量54

§2-6 滞弹性效应55

§2-7 内耗56

一、内耗的度量56

二、内耗机理59

三、内耗的测量方法61

§2-8 铸铁的滞弹性63

一、滑移65

第三章 金属的塑性变形65

§3-1 单晶体金属的塑性变形65

二、机械孪生73

三、形变带79

§3-2 单晶体金属的屈服与加工硬化80

一、屈服及其机理80

二、屈服应力的影响因素82

三、加工硬化84

一、多晶体变形特点91

§3-3 多晶体金属的屈服与加工硬化91

二、多晶体的屈服与加工硬化93

三、铸造合金的塑性变形96

§3-4 塑性变形对金属组织和性能98

影响98

一、形变织构98

二、亚结构99

三、内应力99

四、力学及物理性质的变化100

§4-1 断裂的基本概念101

一、断裂的基本类型及特征101

第四章 金属的断裂与断口101

二、脆性断裂103

三、脆性断裂机制104

四、延性断裂108

§4-2 铸造合金的断裂108

一、铸铁断裂的特点108

二、铸钢断裂的特点109

三、影响铸铁断裂的因素109

一、断口的宏观分析111

§4-3 断口111

二、断口的微观分析114

三、铸铁的断口特征121

第五章 金属疲劳126

§5-1 金属疲劳的基本概念126

一、金属疲劳的类型126

二、疲劳曲线和疲劳极限127

§5-2 疲劳过程中组织和性能的变化134

一、疲劳硬化134

二、疲劳软化135

一、裂纹的产生136

§5-3 金属疲劳断裂过程及机理136

二、疲劳裂纹的扩展137

三、疲劳裂口成核和裂纹扩展机理138

§5-4 低周疲劳与热疲劳139

一、低周疲劳139

二、热疲劳断裂140

§5-5 铸铁的疲劳142

一、灰铸铁的疲劳性能142

二、球墨铸铁的疲劳性能144

第六章 金属常用机械性能147

§6-1 静拉伸下金属性能148

一、静拉伸下金属性能指标148

二、铸铁的拉伸性能150

§6-2 静压缩下性能153

一、静压缩下变形特征及指标153

二、铸铁的压缩性能155

§6-3 冲击性能156

一、冲击性能指标及应用157

三、铸铁的冲击性能159

二、多次冲击抗力159

§6-4 扭转和弯曲性能162

一、扭转变形特点162

二、铸铁的扭转性能164

三、弯曲变形特点165

四、铸铁的弯曲性能165

§6-5 硬度167

一、硬度试验方法167

二、硬度与金属强度之间关系171

三、铸铁的硬度172

第七章 合金材料的高温和低温性能176

§7-1 金属蠕变—断裂176

一、金属蠕变曲线176

二、持久强度178

三、蠕变—断裂经验关系式179

四、蠕变的变形机制180

五、蠕变断裂机制181

§7-2 铸造合金的高温机械性能184

一、铸铁的高温机械性能185

二、有色铸造合金的高温机械性能188

§7-3 铸铁的低温性能190

一、低温下金属力学性质概述190

二、铸铁的低温机械性能190

第八章 合金材料的磨损196

§8-1 摩擦和磨损的概念196

一、摩擦196

二、磨损196

§8-2 磨损机理及影响因素197

一、磨料磨损197

二、粘着磨损202

三、腐蚀磨损206

四、表面疲劳磨损（接触疲劳）211

§8-3 磨损试验方法216

一、磨损试验的分类216

二、常用试验机的分类216

三、磨损量的测定方法216

第九章 金属断裂韧性219

§9-1 概述219

二、平面应力和平面应变220

一、裂纹的三种基本形式220

§9-2 线弹性断裂韧性220

三、裂纹顶端附近的应力场221

四、应力场强度因子和断裂韧性222

五、裂纹顶端的塑性区尺寸和KI的224

塑性修正224

六、裂纹扩展的能量释放率226

§9-3 弹塑性断裂韧性229

一、裂纹顶端张开位移（C.O.D）229

二、“J”积分的概念231

一、平面应变断裂韧性KIc的测试233

§9-4 断裂韧性参数的测试233

二、δc和JIc的测试原理简介237

§9-5 影响断裂韧性的因素238

一、温度和加荷速度的影响238

二、断裂韧性和常用机械性能239

的关系239

三、组织结构对KIc的影响241

四、晶粒度对KIc的影响241

性的影响242

五、夹杂和第二相对KIc的影响242

六、铸铁显微组织对铸铁断裂韧242

§9-6 断裂韧性在工程中的应用243

一、对机件实际断裂强度的计算244

二、机件裂纹临界尺寸的计算245

三、在疲劳方面的应用246

第十章 合金的强化250

§10-1 固溶强化250

一、弹性交互作用252

二、电学交互作用253

三、化学交互作用254

四、几何交互作用254

§10-2 第二相粒子强化256

一、第二相粒子强化的机理256

二、固溶体的脱溶沉淀强化258

三、弥散强化258

§10-3 晶界强化259

一、晶界强化本质259

一、晶须、复合材料261

§10-4 其它强化方法261

二、强化的措施261

二、定向结晶264

第二部分 物理性能266

第十一章 量子力学及金属电子论的266

基本概念266

§11-1 量子力学的实验基础267

一、光电效应267

二、康普顿效应267

三、玻尔原子270

§11-2 量子力学的基本概念272

一、量子数272

二、泡利原理和原子核外电子的排布276

三、波动的基本知识277

四、德布罗意（De Broglie）波280

五、德布罗意波的实验证明281

六、德布罗意波的统计解释283

七、测不准关系284

八、波函数285

九、薛定谔（Schr？dinger）方程288

十、薛定谔方程对某些简单问题289

的应用289

十一、费米—狄拉克（Fermi—299

Dirac）统计299

§11-3 金属电子论的基本概念303

一、经典电子论及其缺陷303

二、自由电子的量子理论304

三、金属能带理论307

一、表征金属导电性的基本物理量319

§12-1 金属的导电性319

第十二章 金属的导电性319

二、金属导电的物理本质320

§12-2 影响金属导电性的因素322

一、温度对金属导电性的影响322

二、成分与合金相对导电性的影响325

三、晶粒组织与相分布对导电性328

的影响328

四、杂质和缺陷对导电性的影响331

一、伏特计—安培计法333

§12-3 电阻率的测定333

五、冷加工和退火对导电性的影响333

二、电位差计法334

三、电桥法335

§12-4 电阻分析在金属学337

研究中的应用337

一、电阻分析的原理337

二、测定固溶体的溶解度339

退火和回火处理的组织变化340

三、用电阻率法研究碳钢的淬火、340

四、电阻分析在合金的时效研究中342

的应用342

五、电阻分析在铸造合金研究中343

的应用343

第十三章 金属的磁性345

§13-1 铁磁现象及其物理本质345

一、铁磁现象345

二、原子的磁性347

三、铁磁性的物理本质348

§13-2 抗磁性和顺磁性350

一、铁磁体的磁结构351

§13-3 磁化过程351

二、磁化过程353

§13-4 影响铸造合金磁性的因素355

一、组织结构的影响355

四、温度的影响356

五、杂质的影响356

六、热处理的影响356

三、晶粒大小的影响356

二、碳的影响356

§13-5 磁性测量357

一、直流冲击法的磁性测量357

二、弱磁性材料的测量360

§13-6 磁性分析365

一、相磁性分析的一般原理365

二、奥氏体等温转变曲线的测定366

三、平衡图的建立367

§13-7 磁力探伤法及其应用369

一、磁力探伤原理369

二、检测方法370

第十四章 金属的热学性质372

§14-1 热学性质的基本量和导热率372

一、热函和热容372

二、固体的导热率373

§14-2 晶体中的原子热振动375

一、一维单原子晶格的振动375

二、一维双原子晶格的振动378

§14-3 固体的比热382

一、经典的固体比热382

二、爱因斯坦模型383

三、德拜模型384

§14-4 热传导及其影响因素386

一、固体的热传导386

二、影响金属导热率的因素387

§14-5 导热率、热容的测定及热分析在金属学研究中的应用392

一、导热率的测定392

二、热容的测定396

三、热分析及其在金属学研究中的应用398

§15-1 金属的热膨胀系数404

第十五章 金属的热膨胀404

§15-2 晶体热膨胀的物理本质405

一、晶体的结合力和结合能405

二、晶体的非线性振动与热膨胀406

三、铁磁性物质？膨值的反常408

§15-3 影响金属热膨胀的因素409

一、温度对热膨胀的影响409

二、熔点Ts对膨胀系数的影响409

的影响410

四、合金元素与合金相对热膨胀410

三、相变对热膨胀的影响410

五、冷加工对热膨胀的影响414

§15-4 热膨胀的测量及其在金属材料研究中的应用414

一、热膨胀的测量414

二、机械杠杆和光杠杆膨胀仪的构造和工作原理414

三、膨胀系数的测定417

四、热膨胀测量在金属材料研究中418

的应用418

主要参考文献423