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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

第一节 强度、刚度、弹性及塑性4

一、力-伸长曲线与应力-应变曲线4

二、刚度和弹性5

三、强度6

四、塑性7

第二节 硬度8

一、布氏硬度8

二、洛氏硬度9

三、维氏硬度10

第三节 冲击韧度11

一、冲击试验方法与原理11

二、冲击试验的应用12

第四节 断裂韧度13

一、裂纹扩展的基本形式13

二、应力场强度因子KI13

三、断裂韧度KIc及其应用14

第五节 疲劳14

一、疲劳现象14

二、疲劳曲线与疲劳极限15

三、提高疲劳极限的途径16

习题与思考题16

第二章 金属与合金的晶体结构18

第一节 晶体的基本知识18

一、晶体与非晶体18

二、晶格、晶胞和晶格常数18

第二节 金属的晶体结构19

一、金属的特性和金属键19

二、金属中常见的晶格20

三、晶体结构的致密度21

四、晶面与晶向22

第三节 合金的晶体结构22

一、合金的基本概念22

二、合金的相结构23

第四节 实际金属的晶体结构25

一、多晶体与亚组织25

二、晶体的缺陷26

习题与思考题28

第三章 金属与合金的结晶29

第一节 纯金属的结晶29

一、纯金属的冷却曲线和过冷现象29

二、纯金属的结晶过程30

三、金属结晶后的晶粒大小31

四、金属的同素异构转变32

第二节 合金的结晶32

一、二元合金相图的基本知识33

二、二元匀晶相图34

三、二元共晶相图36

四、合金性能与相图间的关系39

习题与思考题41

第四章 铁碳合金相图43

第一节 铁碳合金的基本相44

一、铁素体44

二、奥氏体44

三、渗碳体44

第二节 铁-渗碳体相图分析45

一、上半部分图形——由液态变为固态的一次结晶（912℃以上部分）45

二、下半部分图形——固态下相变46

三、铁-渗碳体相图中各点、线含义的小结47

四、铁-渗碳体相图中铁碳合金的分类48

第三节 典型铁碳合金的结晶过程及其组织48

一、合金I（共析钢）48

二、合金Ⅱ（亚共析钢）49

三、合金Ⅲ（过共析钢）51

四、合金Ⅳ（共晶白口铸铁）51

五、合金V（亚共晶白口铸铁）51

六、合金Ⅵ（过共晶白口铸铁）53

第四节 铁碳合金的成分、组织、性能间的关系53

一、含碳量与平衡组织间的关系53

二、含碳量与力学性能间的关系54

三、含碳量与工艺性能间的关系54

习题与思考题55

第五章 钢的热处理56

第一节 钢在加热时的转变56

一、钢的奥氏体化57

二、奥氏体晶粒长大及其控制58

第二节 钢在冷却时的转变59

一、过冷奥氏体的等温转变60

二、过冷奥氏体的连续冷却转变65

三、马氏体转变67

第三节 钢的退火与正火70

一、退火71

二、正火72

第四节 钢的淬火74

一、淬火工艺74

二、淬火方法76

第五节 钢的回火78

一、回火目的78

二、淬火钢的回火转变78

三、回火的种类及应用79

四、回火脆性80

第六节 钢的淬透性81

一、淬透性的概念81

二、淬透性对钢热处理后力学性能的影响81

三、影响淬透性及淬硬深度的因素82

四、钢的临界直径82

第七节 钢的表面淬火83

一、感应加热的基本原理83

二、感应加热表面淬火用钢及其应用83

三、感应加热表面淬火的特点84

第八节 钢的化学热处理85

一、概述85

二、钢的渗碳85

三、钢的渗氮（氮化）88

四、钢的碳氮共渗89

第九节 表面气相沉积91

一、表面气相沉积的方法91

二、表面气相沉积的应用92

第十节 热处理技术条件的标注及工序位置的安排92

一、热处理技术条件的标注92

二、热处理工序位置的安排93

习题与思考题95

第六章 金属的塑性变形及再结晶98

第一节 金属的塑性变形98

一、单晶体的塑性变形98

二、多晶体的塑性变形102

第二节 冷塑性变形对金属组织与性能的影响102

一、冷塑性变形对金属性能的影响102

二、冷塑性变形对金属组织的影响103

三、产生残余应力105

第三节 冷变形金属在加热时的变化105

一、回复105

二、再结晶105

三、晶粒长大106

第四节 金属的热塑性变形（热变形加工）107

一、热变形加工与冷变形加工的区别107

二、热变形加工对金属组织与性能的影响108

习题与思考题109

第七章钢111

第一节 常存元素和杂质对钢性能的影响111

一、锰的影响111

二、硅的影响112

三、硫的影响112

四、磷的影响112

五、非金属夹杂物的影响112

第二节 合金元素在钢中的作用112

一、合金元素在钢中存在形式112

二、合金元素对铁-渗碳体相图的影响113

三、合金元素对钢热处理的影响114

第三节 结构钢115

一、碳素结构钢116

二、低合金高强度结构钢117

三、优质碳素结构钢及合金结构钢119

四、弹簧钢127

五、滚动轴承钢128

第四节 工具钢130

一、刃具钢130

二、模具钢135

三、量具用钢139

第五节 特殊性能钢140

一、不锈钢140

二、耐热钢143

三、耐磨钢146

习题与思考题147

第八章 铸铁149

第一节 铸铁的石墨化149

一、铁碳合金双重相图149

二、石墨化过程150

三、影响石墨化的因素151

第二节 灰铸铁151

一、灰铸铁的化学成分、组织和性能151

二、灰铸铁的孕育处理153

三、灰铸铁的牌号和应用153

四、灰铸铁的热处理154

第三节 球墨铸铁154

一、球墨铸铁的化学成分、组织和性能155

二、球墨铸铁的牌号和用途155

三、球墨铸铁的热处理157

第四节 蠕墨铸铁158

一、蠕墨铸铁的化学成分158

二、蠕墨铸铁的组织与性能158

第五节 可锻铸铁159

一、可锻铸铁的化学成分和组织159

二、可锻铸铁的牌号、性能及用途159

第六节 合金铸铁161

一、耐磨铸铁161

二、耐热铸铁161

三、耐蚀铸铁162

习题与思考题162

第九章 有色金属及其合金163

第一节 铝及铝合金163

一、工业纯铝163

二、铝合金分类及时效强化163

三、变形铝合金165

四、铸造铝合金166

第二节 铜及铜合金169

一、工业纯铜169

二、铜合金的分类及牌号表示方法169

三、黄铜170

四、青铜171

第三节 滑动轴承合金173

一、对轴承合金性能的要求173

二、轴承合金的组织特征173

三、常用的轴承合金174

习题与思考题176

第十章 高分子材料、陶瓷材料及复合材料177

第一节 高分子材料177

一、基本概念177

二、高聚物的合成178

三、高聚物结构的特点178

四、高聚物的物理状态（流变行为）180

五、高聚物的分类和命名181

六、常用高聚物材料——塑料182

第二节 陶瓷材料185

一、概述185

二、陶瓷的组成相及其结构185

三、陶瓷的性能及应用186

第三节 复合材料188

一、概述188

二、复合材料的性能188

三、常用复合材料188

习题与思考题190

第十一章 零件的选材及工艺路线191

第一节 机械零件的失效概述191

一、失效的概念191

二、零件的失效形式191

三、零件的失效原因191

第二节 机械零件的材料选择192

一、材料的使用性能应满足使用要求192

二、材料的工艺性能应满足加工要求194

三、材料的价格和总成本应经济、低廉196

第三节 典型零件的选材实例分析196

一、齿轮类零件的选材196

二、轴的选材199

三、手用丝锥的选材200

四、冷作模具的选材200

习题与思考题202

附录203

附录A平均布氏硬度值计算表203

附录B黑色金属硬度及强度换算表209

附录C国内外常用钢钢号对照表214

附录D国内外部分铝及其合金牌号对照表219

参考文献221