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第1章　材料的种类与性能1

1．1　材料的种类2

1．1．1　金属材料2

1．1．2　高分子材料3

1．1．3　陶瓷材料3

1．1．4　复合材料3

1．2　材料的性能4

1．2．1　力学性能4

1．2．2　物理、化学性能10

1．2．3　工艺性能11

小结11

练习与思考11

第2章　金属的晶体结构与结晶12

2．1　金属的晶体结构13

2．1．1　晶体基础13

2．1．2　常见的金属晶体结构18

2．2　金属的实际晶体结构19

2．2．1　多晶体结构和亚结构19

2．2．2　实际金属晶体缺陷20

2．3　纯金属的结晶与铸锭21

2．3．1　纯金属的结晶21

2．3．2　细化铸态金属晶粒的措施26

2．3．3　金属的同素异构转变28

2．3．4　金属的铸锭组织29

2．3．5　定向凝固和连铸技术以及单晶的制取30

小结32

练习与思考32

第3章　合金的相结构与二元合金相图33

3．1　合金的相结构34

3．1．1　基本概念34

3．1．2　固态合金的相结构35

3．2　二元合金相图37

3．2．1　相图的概念37

3．2．2　匀晶相图38

3．2．3　共晶相图40

3．2．4　其他相图44

3．2．5　二元合金相图的分析步骤46

3．2．6　相图与性能的关系47

小结48

练习与思考49

第4章　铁碳合金相图与碳钢50

4．1　铁碳合金相图51

4．1．1　铁碳合金的基本相及组织51

4．1．2　铁碳合金相图分析52

4．1．3　铁碳合金的成分、组织和性能的变化规律59

4．1．4　铁碳合金相图的应用61

4．2　碳素钢62

4．2．1　碳钢中的常存杂质及其对性能的影响62

4．2．2　碳钢的分类63

4．2．3　碳钢的牌号、性能及用途63

小结68

练习与思考69

第5章　金属的塑性变形与再结晶70

5．1　金属的塑性变形71

5．1．1　金属单晶体的塑性变形71

5．1．2　金属多晶体的塑性变形73

5．1．3　塑性变形对合金组织和性能的影响73

5．2　变形金属在加热时组织和性能的变化75

5．3　金属的强化机制76

5．3．1　固溶强化76

5．3．2　第二相强化78

5．3．3　细晶强化81

5．3．4　形变强化82

小结83

练习与思考84

第6章　钢的热处理85

6．1　钢的热处理原理86

6．1．1　钢在加热时的转变87

6．1．2　钢在冷却时的转变89

6．2　钢的普通热处理98

6．2．1　钢的退火和正火98

6．2．2　钢的淬火101

6．2．3　钢的回火106

6．3　钢的表面热处理108

6．3．1　钢的表面淬火108

6．3．2　化学热处理110

6．4　钢的其他热处理113

6．4．1　真空热处理113

6．4．2　形变热处理114

6．4．3　热喷涂114

6．4．4　气相沉积115

6．5　热处理的结构工艺性116

6．5．1　尽量避免尖角、棱角、减少台阶116

6．5．2　零件外形应尽量简单，避免厚薄悬殊的截面116

6．5．3　尽量采用对称结构116

6．5．4　尽量采用封闭结构117

6．5．5　尽量采用组合结构117

6．5．6　便于加热冷却时装夹、吊挂117

小结117

练习与思考118

第7章　合金钢121

7．1　合金元素在钢中的作用122

7．1．1　合金元素对钢中基本相的影响122

7．1．2　合金元素对铁碳相图的影响123

7．1．3　合金元素对钢热处理的影响123

7．2　合金钢分类和牌号125

7．2．1　合金钢的分类126

7．2．2　合金钢的编号126

7．3　合金结构钢127

7．3．1　低合金结构钢127

7．3．2　合金渗碳钢128

7．3．3　合金调质钢132

7．3．4　合金弹簧钢135

7．3．5　滚动轴承钢138

7．4　合金工具钢140

7．4．1　合金刃具钢140

7．4．2　合金模具钢145

7．4．3　合金量具钢147

7．5　特殊性能钢149

7．5．1　不锈钢149

7．5．2　耐热钢153

7．5．3　耐磨钢155

小结157

练习与思考157

第8章　铸铁159

8．1　铸铁的石墨化及分类160

8．1．1　铸铁的石墨化160

8．1．2　铸铁的分类162

8．2　常用铸铁162

8．2．1　普通灰铸铁162

8．2．2　球墨铸铁165

8．2．3　可锻铸铁167

8．2．4　蠕墨铸铁169

8．3　合金铸铁170

8．3．1　耐磨铸铁170

8．3．2　耐热铸铁170

8．3．3　耐蚀铸铁171

小结172

练习与思考172

第9章　有色金属及合金174

9．1　铝及铝合金175

9．1．1　工业纯铝175

9．1．2　铝合金175

9．1．3　常用铝合金176

9．2　铜及铜合金179

9．2．1　工业纯铜179

9．2．2　黄铜180

9．2．3　青铜182

9．3　滑动轴承合金184

9．3．1　轴承合金的性能要求和组织特征184

9．3．2　轴承合金的分类及牌号185

小结186

练习与思考187

第10章　其他工程材料188

10．1　塑料189

10．1．1　塑料的组成189

10．1．2　塑料的分类189

10．1．3　塑料的成形方法190

10．1．4　塑料的性能190

10．1．5　常用工程塑料190

10．2　橡胶193

10．2．1　橡胶的组成193

10．2．2　橡胶的种类193

10．3　陶瓷195

10．3．1　陶瓷材料制作工艺195

10．3．2　陶瓷材料的显微结构及性能196

10．3．3　常用工业陶瓷及其应用197

10．4　复合材料199

10．4．1　复合材料的分类199

10．4．2　复合材料的性能特点199

10．4．3　复合材料简介200

10．5　新型工程材料简介202

10．5．1　纳米材料202

10．5．2　超导材料203

10．5．3　储氢材料204

10．5．4　超硬材料204

10．5．5　光纤材料205

10．5．6　隐身材料205

10．5．7　压电材料206

10．5．8　非晶合金207

10．5．9　形状记忆合金207

小结208

练习与思考208

第11章　机械零件的失效分析与选材210

11．1　机械零件的失效分析211

11．1．1　零件的失效形式211

11．1．2　零件失效的原因213

11．1．3　失效分析的步骤、方法213

11．2　选材的一般原则214

11．2．1　失效形式分析214

11．2．2　材料的工艺性能原则215

11．2．3　材料的经济性原则215

11．3　典型零件的选材与工艺216

11．3．1　提高疲劳强度与耐磨性的选材与工艺216

11．3．2　齿轮类与轴类零件的选材与工艺217

小结221

练习与思考222

第12章　铸造223

12．1　铸造工艺基础224

12．1．1　合金的流动性及充型能力224

12．1．2　铸件的凝固方式226

12．1．3　铸造合金的收缩227

12．1．4　铸造应力230

12．1．5　铸件的变形231

12．1．6　铸件的裂纹232

12．1．7　铸件的常见缺陷232

12．2　砂型铸造234

12．2．1　造型材料234

12．2．2　砂型铸造造型方法235

12．2．3　铸造工艺设计238

12．3　特种铸造243

12．3．1　熔模铸造（失蜡铸造）244

12．3．2　金属型铸造245

12．3．3　压力铸造247

12．3．4　低压铸造248

12．3．5　离心铸造248

12．4　铸件结构设计249

12．4．1　铸造工艺对铸件结构设计的要求249

12．4．2　合金铸造性能对铸件结构设计的要求252

12．4．3　不同铸造方法对铸件结构的要求255

12．5　铸造新技术与发展趋势257

12．5．1　造型技术的发展257

12．5．2　快速原型制造技术258

12．5．3　计算机在铸造中的应用258

小结259

练习与思考259

第13章　锻压262

13．1　锻压加工工艺基础264

13．1．1　金属的热加工和冷加工264

13．1．2　金属的锻造性能265

13．1．3　锻造比及流线组织267

13．1．4　金属的塑性变形规律268

13．2　常用锻造方法269

13．2．1　自由锻269

13．2．2　模锻272

13．3　板料冲压281

13．3．1　板料冲压特点及应用281

13．3．2　冲裁281

13．3．3　拉伸283

13．3．4　弯曲285

13．3．5　成形286

13．3．6　板料冲压件的结构工艺性287

13．4　现代塑性加工与发展趋势289

13．4．1　精密模锻289

13．4．2　挤压290

13．4．3　轧制成形291

13．4．4　超塑性变形292

13．4．5　塑性加工发展趋势293

小结294

练习与思考295

第14章　焊接297

14．1　焊接工程理论基础298

14．1．1　熔焊冶金过程298

14．1．2　焊接接头组织和性能299

14．1．3　焊接应力与变形301

14．2　常用焊接方法304

14．2．1　手工电弧焊304

14．2．2　埋弧自动焊307

14．2．3　气体保护焊309

14．2．4　压焊与钎焊311

14．3　常用金属材料的焊接315

14．3．1　金属材料的焊接性315

14．3．2　碳钢及低合金结构钢的焊接317

14．3．3　不锈钢的焊接318

14．3．4　铸铁的焊补318

14．3．5　非铁金属的焊接319

14．4　焊接结构工艺性320

14．4．1　焊接结构的材料选择320

14．4．2　焊接方法的选择321

14．4．3　焊接接头的工艺设计321

14．5　现代焊接技术与发展趋势324

14．5．1　等离子弧焊接与切割325

14．5．2　电子束焊接326

14．5．3　激光焊接327

14．5．4　扩散焊接328

14．5．5　焊接技术的发展趋势328

小结329

练习与思考329

第15章　毛坯的选择331

15．1　毛坯的选择原则332

15．1．1　毛坯的种类及成形方法的比较332

15．1．2　毛坯的选择原则334

15．2　零件的结构分析及毛坯选择335

15．2．1　轴杆类零件335

15．2．2　盘套类零件336

15．2．3　机架、壳体类零件337

15．3　毛坯选择实例338

小结340

练习与思考340

参考文献341