緒論1



第1篇金屬材料基礎



1金屬學基礎4



1.1金屬的晶體結構和缺陷4



1.1.1純金屬的晶體結構4



1.1.2金屬的晶體缺陷8



1.2金屬的結晶10



1.2.1純金屬的結晶過程10



1.2.2金屬鑄錠的組織和結構12



1.2.3細晶強化與變質處理13



1.3金屬的塑性變形與再結晶13



1.3.1金屬塑性變形對金屬組織和性能的影響13



1.3.2塑性變形金屬的加熱回復與再結晶15



1.3.3金屬的熱加工16



1合金的相結構和相圖17



1.4.1合金的相結構17



1.4合金相圖的類型和分析18



習題和思考題21



2鐵碳合金的結構和相圖23



2.1Fe-Fe3C合金相圖分析24



2.1.1鐵碳合金相圖中的基本相24



2.1.2Fe-Fe3C合金相圖24



2.2典型鐵碳合金的結晶過程及組織25



2.2.1共析鋼26



2.2.2亞共析鋼27



2.2.3過共析鋼27



2.3鐵碳合金性能與成分、組織的關繫28



2.3.1合金性能與相圖的關繫28



2.3.2Fe-Fe3C合金相圖的應用29



習題和思考題30



3鋼的熱處理和表面改性31



3.1鋼在熱處理時的組織轉變31



3.1.1鋼在加熱時的組織轉變32



3.1.2鋼在冷卻時的組織轉變及TTT曲線33



3.2鋼的熱處理工藝對組織和性能的影響37



3.2.1鋼的退火和正火37



3.2.2鋼的淬火38



3.2.3鋼的回火40



3.3鋼的表面處理強化40



3.3.1鋼的表面熱處理強化41



3.3.2鋼的化學熱處理強化42



3.3.3鋼的表面處理改性43



習題和思考題49



4鋼的合金化對組織和性能的影響50



4.素在鋼中的存在形式和作用50



4.素對鋼熱處理的影響51



4.2.素對Fe-Fe3C相圖的影響51



4.2.素對加熱和冷卻轉變的影響53



4.2.素對回火轉變的影響53



4.素對鋼加工性能的影響53



4.4鋼中雜質對性能的影響54



4.5鋼的分類簡介55



4.5.1碳鋼的分類和牌號55



4.5.2合金鋼的分類56



習題和思考題58



第2篇過程裝備用金屬材料



5金屬材料的主要性能60



5.1金屬材料的力學性能60



5.1.1力學性能60



5.1.2服役條件對力學性能的影響68



5.2金屬材料的加工工藝性能69



5.2.1焊接性能69



5.2.2鑄造性能72



5.2.3壓力加工性能73



5.2.4機加工性能73



5.2.5熱處理性能73



5.3金屬材料的物理性能與耐腐蝕性能73



5.3.1物理性能73



5.3.2耐腐蝕性能74



習題和思考題75



6過程裝備失效與材料的關繫76



6.1金屬材料常見失效形式及其判斷76



6.1.1變形失效76



6.1.2斷裂失效78



6.1.3表面損傷88



6.2過程裝備及其構件失效的原因和失效分析91



6.2.1過程裝備及其構件失效的原因91



6.2.2失效分析方法簡介92



習題和思考題94



7黑色金屬及其選用95



7.1壓力容器用鋼95



7.1.1壓力容器的工況分析95



7.1.2壓力容器對材料性能的要求95



7.1.3壓力容器用鋼96



7.2高溫及低溫構件用鋼100



7.2.1高溫用鋼100



7.2.2低溫用鋼106



7.3耐腐蝕構件用鋼111



7.3.1腐蝕的工況特點112



7.3.素對金屬耐蝕性的影響112



7.3.3雜質對鋼鐵耐蝕性的影響114



7.3.4碳鋼的耐蝕性115



7.3.5耐蝕低合金鋼116



7.3.6耐蝕高合金鋼119



7.3.7耐蝕、耐磨、耐熱鑄鐵和鑄鋼123



7.4零部件用鋼126



7.4.1回轉件用鋼126



7.4.2支撐件用鋼及鑄鐵129



7.5管道用鋼及鑄鐵134



7.5.1壓力管道的工況分析及對材料性能的要求134



7.5.2管道用鋼及鑄鐵134



習題和思考題135



8有色金屬及其選用137



8.1鈦及鈦合金137



8.1.1鈦和鈦合金的基本性能137



8.1.2鈦及鈦合金的耐蝕性140



8.1.3鈦在過程裝備中的選用141



8.2鋁及鋁合金142



8.2.1純鋁的性能142



8.2.2鋁合金的性能143



8.2.3鋁合金的加工性能145



8.2.4鋁及鋁合金的耐腐蝕性能146



8.2.5鋁及鋁合金在過程裝備中的選用146



8.3銅及銅合金147



8.3.1純銅的性能147



8.3.2銅合金的性能148



8.3.3銅和銅合金在過程裝備中的選用151



8.4鎳和鎳合金154



8.4.1純鎳的基本性能155



8.4.2鎳基合金的基本性能155



8.4.3鎳及其合金在過程裝備中的選用156



8.5軸承合金158



8.5.1軸承合金的性能要求及組織特征158



8.5.2錫基和鉛基軸承合金159



8.5.3銅基軸承合金161



8.5.4鋁基軸承合金163



8.5.5軸承合金在過程裝備上的選用164



習題和思考題166



9選材原則和材料數據庫、專家繫統簡介168



9.1過程裝備材料選用的一般原則168



9.1.1使用性能原則168



9.1.2加工工藝性能原則169



9.1.3經濟性原則169



9.2工程材料數據庫簡介170



9.3材料選用專家繫統簡介171



習題和思考題173



第3篇過程裝備用非金屬材料



10高分子材料基礎176



10.1高分子材料概述176



10.1.1高分子材料的基本概念及分類176



10.1.2高分子材料的命名177



10.2高分子材料的結構與性能178



10.2.1高分子材料組織結構的特點178



10.2.2影響高分子材料性能的因素180



10.3高分子材料的加工與性能183



10.3.1高分子材料的加工工藝183



10.3.2高分子材料的成型加工方法183



10.3.3成型加工方法對高分子材料性能的影響185



10.4高分子材料的改性強化188



10.4.1高分子材料改性的目的188



10.4.2高分子材料的改性方法及對性能的影響189



習題和思考題193



11高分子材料及其選用194



11.1過程裝備用高分子材料的選擇原則194



11.1.1過程裝備選用的高分子材料性能特點194



11.1.2過程裝備用高分子材料的選擇原則196



11.2常用工程塑料197



11.2.1耐腐蝕性塑料197



11.2.2耐磨性塑料203



11.2.3耐熱工程塑料206



11.2.4其他210



11.3橡膠及熱塑性彈性體211



11.3.1橡膠的性能和用途211



11.3.2耐磨橡膠212



11.3.3耐腐蝕橡膠212



11.3.4耐油橡膠213



11.3.5耐熱橡膠214



11.3.6熱塑性彈性體的性能和用途215



11.4熱固性塑料216



習題和思考題217



12無機非金屬材料218



12.1無機非金屬材料基本特性218



12.1.1無機非金屬材料的定義與分類218



12.1.2無機非金屬材料的組成與結構218



12.1.3無機非金屬材料的基本性能222



12.2過程裝備用無機非金屬材料的性能特點及應用223



12.2.1化工陶瓷223



12.2.2特種陶瓷224



12.2.3玻璃229



12.2.4化工搪瓷230



12.2.5保溫隔熱材料230



12.2.6石墨材料233



習題和思考題235



13復合材料236



13.1復合增強理論及增強體材料236



13.1.1復合增強理論簡介236



13.1.2增強體材料238



13.1.3復合材料的性能特點238



13.2樹脂基復合材料（玻璃鋼）239



13.2.1玻璃鋼的組成材料與結構240



13.2.2玻璃鋼的制備方法241



13.2.3玻璃鋼的性能特點和應用242



13.3金屬基復合材料244



13.3.1金屬基復合材料概述244



13.3.2金屬基復合材料制備方法244



13.3.3金屬基復合材料的特性245



13.4陶瓷基復合材料247



13.4.1陶瓷基復合材料概述247



13.4.2陶瓷基復合材料制備方法247



13.4.3陶瓷基復合材料的特性248



習題和思考題250



參考文獻251