第1章工程材料基礎(3)

1.1材料科學概要(3)

1.2工程材料的分類(5)

1.3靜載荷下材料的力學性能(5)

1.3.1強度與塑性(6)

1.3.2硬度(8)

1.4動載荷下材料的力學性能(12)

1.4.1衝擊韌度(12)

1.4.2疲勞(14)

1.5工程材料的物理、化學及工藝性能(15)

1.5.1物理性能(15)

1.5.2化學性能(16)

1.5.3工藝性能(16)

第2章金屬材料基礎知識(17)

2.1金屬的特性(17)

2.1.1金屬鍵(17)

2.1.2金屬的特性(17)

2.2金屬與合金的晶體結構(18)

2.2.1純金屬的晶體結構(18)

2.2.2金屬的實際晶體結構(20)

2.2.3合金的晶體結構(23)

2.3金屬與合金的結晶(25)

2.3.1純金屬的結晶(25)

2.3.2合金的結晶(29)

2.4金屬的塑性變形與再結晶(29)

2.4.1彈性變形與塑性變形(29)

2.4.2金屬的塑性變形(30)

2.4.3塑性變形對金屬組織和性能的影響(32)

2.4.4冷變形金屬在加熱時組織和性能的變化(35)

2.4.5金屬的熱加工(37)

2.5工程材料的其他性能(38)

第3(43)

3.1(43)

3.2 (43)

3.2.1相圖的分析步驟(43)

3.2.2合金的性能與相圖之間的關繫(44)

3.3鐵碳合金的基本組織與性能(46)

3.4鐵碳合金相圖(47)

第4章鋼的熱處理(56)

4.1鋼熱處理時的組織轉變(56)

4.1.1鋼加熱時的組織轉變(56)

4.1.2鋼冷卻時的組織轉變(58)

4.2退火(65)

4.3正火(67)

4.4淬火(67)

4.4.1淬火加熱介質(67)

4.4.2鋼的淬火加熱(68)

4.4.3鋼的淬火介質(69)

4.4.4鋼的淬火冷卻方法(71)

4.4.5鋼的淬透性(72)

4.5回火(74)

4.5.1鋼回火時的組織和性能變化(75)

4.5.2回火的分類和應用(76)

4.5.3回火脆性(76)

4.6表面熱處理(77)

4.6.1表面淬火(78)

4.6.2化學熱處理(79)

4.7其他熱處理工藝簡介(82)

4.7.1真空熱處理(83)

4.7.2可控氣氛熱處理(83)

4.7.3形變熱處理(83)

4.7.4超細化熱處理(83)

4.7.5高能束熱處理(84)

4.8熱處理技術要求標注、工序位置安排與工藝分析(85)

4.8.1熱處理技術要求標注(85)

4.8.2熱處理工序位置安排(85)

4.8.3熱處理工藝舉例與分析(86)

第5章工業用鋼(89)

5.1鋼中常素的影響(89)

5.2碳素鋼的分類、牌號和用途(91)

5.2.1碳素鋼的分類(91)

5.2.2碳素鋼的牌號及用途(91)

5.3合金鋼(96)

5.3.1(96)

5.3.2合金鋼的分類與牌號(101)

5.3.3低合金結構鋼(103)

5.3.4機械結構用合金鋼(108)

5.3.5合金工具鋼與高速鋼(119)

5.3.6特殊性能鋼(128)

第6章鑄鐵與鑄鋼(141)

6.1鑄鐵的石墨化(141)

6.1.1鐵碳合金雙重相圖(141)

6.1.2鑄鐵的石墨化(141)

6.1.3 影響鑄鐵石墨化的因素(142)

6.2灰口鑄鐵(143)

6.3球墨鑄鐵(146)

6.4其他鑄鐵(150)

6.4.1可鍛鑄鐵(150)

6.4.2蠕墨鑄鐵(151)

6.4.3合金鑄鐵(152)

6.5鑄鋼(153)

6.5.1鑄鋼的分類(153)

6.5.2鑄鋼的牌號(153)

6.5.3碳素鑄鋼(鑄造碳素鋼)(155)

6.5.4合金鑄鋼(155)

第7章有色金屬及粉末冶金材料(157)

7.1鋁及鋁合金(157)

7.1.1鋁及鋁合金的性能特點(158)

7.1.2工業純鋁(158)

7.1.3鋁合金(158)

7.2銅及銅合金(162)

7.2.1工業純銅(162)

7.2.2銅合金(163)

7.3鈦及鈦合金(166)

7.3.1純鈦(166)

7.3.2鈦合金(167)

7.4鎂及鎂合金(168)

7.4.1純鎂(169)

7.4.2鎂合金(169)

7.5軸承合金(170)

7.5.1滑動軸承的性能與組織特征(170)

7.5.2常用軸承合金、牌號及應用(172)

第8章非金屬材料(174)

8.1高分子材料(174)

8.1.1工程塑料(174)

8.1.2橡膠(178)

8.2陶瓷材料(180)

  8.2.1陶瓷的組織結構(181)

8.2.2陶瓷的性能(181)

8.2.3陶瓷的分類(182)

8.3 復合材料(183)

8.3.1復合材料的命名(184)

8.3.2復合材料的分類(184)

8.3.3復合材料的性能特點(184)

8.3.4常用的復合材料(185)

第9章新型材料(191)

9.1形狀記憶合金(191)

9.1.1形狀記憶效應原理(191)

9.1.2形狀記憶合金及應用(192)

9.2非晶態金屬(195)

9.2.1非晶態金屬的結構特點(196)

9.2.2非晶態金屬的性能特點及應用(197)

9.3超導材料(199)

9.3.1超導材料的基本性質(199)

9.3.2超導材料的分類及性能(201)

9.3.3超導材料的應用(202)

9.4儲氫合金(203)

9.4.1儲氫技術原理(203)

9.4.2儲氫合金的條件(204)

9.4.3儲氫合金的分類及研究現狀(204)

9.4.4儲氫合金的應用(205)

9.5納米材料(206)

9.5.1納米材料的性質(207)

9.5.2納米材料的分類(208)

9.5.3納米材料的性能及應用(210)

第10章工程材料的合理選用(212)

10.1機械零件選材的一般原則(212)

10.1.1 材料選擇原則(212)

10.1.2 材料選擇步驟(213)

10.2機械零件的失效(213)

10.2.1失效的概念(213)

 10.2.2零件失效類型及原因(214)

10.3常用零件選材的原則方法(216)

10.3.1以防止過量變形為主的選材(216)

10.3.2以抗磨損性能為主的選材(216)

10.3.3以抗疲勞性能為主的選材(217)

10.3.4以綜合力學性能為主的選材(217)

10.3.5選材時應注意的事項(217)

10.4軸類零件的選材及熱處理(218)

10.4.1軸類零件的工作條件與失效形式(218)

10.4.2軸類零件的主要性能要求(219)

10.4.3軸類零件的選材與工藝路線實例(219)

10.5齒輪零件的選材及熱處理(223)

10.5.1齒輪的工作條件與失效形式(223)

10.5.2齒輪的主要性能要求(223)

10.5.3齒輪的選材與熱處理(223)

10.5.4齒輪的選材與工藝路線實例(224)

10.6彈簧類零件的選材及熱處理(227)

10.7其他常見零件的選材及熱處理(228)

10.8工具類零件(229)

10.9模具零件的選材及熱處理(230)

10.9.1冷作模具(230)

10.9.2 熱作模具(237)

10.9.3塑料模具(239)

10.10工程材料的應用舉例(240)

10.10.1汽車零件用材(240)

10.10.2機床零件用材(240)

10.10.3儀器儀表用材(242)

參考文獻244

本書是根據高等教育基礎課程教學基本要求，圍繞培養高等應用型人纔的目標而編寫的，主要是為機械類專業學生編寫的，同時也可以用於材料類專業“工程材料”課程的教學。

高等教育正處於全面提升質量與加強內涵建設的重要階段。本著突出高等教育的特色這一原則，在編寫過程中，本書汲取了各高等院校近年來機械工程材料課程改革的成功經驗，並汲取了其他同類教材的優點。本書的內容強調基礎性，重視概念的準確性。作為技術基礎課，工程材料的基本理論、基本概念、基本知識和取材都必須是基礎的，並且是成熟的。本書充分體現了這一特點。

本書重點介紹各類工程材料的成分、組織結構、熱處理工藝、性能特點和應用範圍，以實例說明零部件在不同工作條件下的失效方式和如何對零部件進行合理選材，並介紹機械設計者和制造者必須具備的材料知識和有關的基本理論。本書共10章:第1章介紹了工程材料基礎；第2章介紹了金屬材料的基礎知識及工程材料的其他性能，要了解金屬材料的特性，必須要從本質上了解金屬的組織結構和金屬的結晶過程，掌握其規律，纔能更好地控制其性能，正確選用材料，並指導人們開發新型材料；第3章主要介合金相圖；第4章主要介紹了鋼的熱處理，其中包括鋼熱處理時的組織轉變，鋼的退火、正火、淬火、回火，鋼的表面熱處理，還介紹了其他熱處理的工藝簡介及熱處理的技術要求標注、工序位置安排與工藝分析；第5章介紹了工業用鋼；第6章介紹了鑄鐵和鑄鋼；第7章介紹了有色金屬及其合金；第8章介紹了非金屬材料；為了突出、強化機械零件的選材及熱處理，單獨設置了第9章工程材料的合理選用內容，實用性很強；第10章介紹了工程材料的合理選用及一些應用舉例。為了便於學生歸納和總結所學知識，各章均安排了一定量的思考與練習題。本書引用ziu新國家標準，並力求做到加強基礎、突出重點、注重應用和適應面廣。為了培養學生理論聯繫實際、解決實際問題的能力，書中給出了必要的關於理論、工藝和材料的數據、資料和實例，而且主要是中國自己的。

本書由大連工業大學藝術與信息工程學、大連工業大學王海文擔任主編,由青島理工大學琴島學院李燕、桂林航天工業學院羅文軍、皖西學院周宇、哈爾濱石油學院韓蓉和鄧佳玉擔任副主編。全書共10章，其編寫了緒論、第1、2、3章及第4章中第4.1、4.2小節，王海文編寫了第4章中第4.3至第4.8小節及第10章，李燕編寫了第5章，羅文軍編寫了第6章，周宇編寫了第7章,韓蓉編寫了第8章,鄧佳玉編寫了第9章。李政瑩、於佳興、葉沛鑫、王藝菲協助進行了資料的整理工作。

本書在編寫過程中參閱了大量相關文獻與資料，從中獲益匪淺，在此，謹向所有參考文獻的作者表示衷心的感謝。

本書雖然經反復推敲和校對，但由於編者水平有限，書中難免存在錯誤或不足之處，懇請讀者批評指正，以便我們及時改進。

編者

2017年3月