第1篇工程材料的基本理論1

第1章金屬材料的結構與性能特點1

1·1金屬材料的結構與組織1

1·1·1純金屬的晶體結構1

1·1·2實際金屬中的晶體缺陷5

1·1·3合金的晶體結構7

1·1·4金屬材料的組織10

1·2金屬材料的性能特點11

1·2·1金屬材料的工藝性能11

1·2·2金屬材料的使用性能12

習題與思考題19

第2章純金屬和合金的結晶20

2·1純金屬的結晶20

2·1·1金屬的結晶過程及過冷20

2·1·2金屬結晶的熱力學條件和結構條件21

2·1·3金屬的形核和晶核的長大22

2·1·4細晶粒的獲得23

2·2合金的結晶23

2·2繫相圖23

2·2·2鐵碳合金相圖30

2·2·3合金鑄件的組織與缺陷39

習題與思考題41

第3章金屬的塑性加工與再結晶43

3·1金屬的塑性變形43

3·1·1單晶體的塑性變形43

3·1·2多晶體的塑性變形46

3·1·3合金的塑性變形48

3·1·4塑性變形對金屬材料組織和性能的影響50

3·2冷變形金屬在加熱時的變化52

3·2·1概述52

3·2·2加熱時顯微組織的變化54

3·2·3冷變形金屬的轉變驅動力54

3·2·4加熱時力學性能的變化54

3·3回復55

3·3·1定義55

3·3·2回復過程性能的變化55

3·3·3回復的應用56

3·4再結晶56

3·4·1定義57

3·4·2再結晶的特點57

3·4·3再結晶的形核與長大57

3·4·4再結晶溫度58

3·5金屬的熱加工60

3·5·1熱加工與冷加工60

3·5·2動態回復和動態再結晶60

3·5·3靜態回復和靜態再結晶61

3·5·4熱加工後的組織與性能61

習題與思考題61

第4章鋼的熱處理63

4·1鋼在加熱時的轉變63

4·1·1奧氏體的形成過程63

4·1·2奧氏體晶粒的大小及其影響因素64

4·2鋼在冷卻時的轉變65

4·2·1過冷奧氏體等溫轉變曲線66

4·2·2影響過冷奧氏體等溫轉變的因素67

4·2·3過冷奧氏體轉變及其產物的組織形態與性能68

4·3鋼的表面淬火86

4·3·1感應加熱表面淬火86

4·3·2火焰加熱表面淬火87

4·4鋼的化學熱處理87

4·4·1化學熱處理的基本過程88

4·4·2鋼的滲碳88

4·4·3鋼的氮化90

4·4·4鋼的氰化90

習題與思考題91

第5章鋼的合金化92

5·素在鋼中的存在形式92

5·素與鐵、碳的作用93

5·2·素與鐵的相互作用93

5·2·素與碳的作用95

5·素對Fe·Fe3C相圖的影響97

5·3·素對奧氏體、鐵素體區存在範圍的影響97

5·3·素對Fe·Fe3C相圖共析點S的影響98

5·素對鋼相變的影響99

5·4·素對鋼在加熱時奧氏體形成過程的影響99

5·4·素對鋼的過冷奧氏體分解轉變的影響101

5·4·素對淬火鋼回火轉變的影響103

5·素對鋼強韌性的影響105

5·5·1強化途徑105

5·5·2韌化途徑107

5·素對鋼的工藝性能的影響111

習題與思考題111第2篇金屬材料113

第6章工業用鋼113

6·1碳鋼113

6·1·1常素對碳鋼性能的影響113

6·1·2碳鋼的分類115

6·1·3鋼的牌號和用途115

6·2合金鋼121

6·2·1概述121

6·2·2合金結構鋼123

6·2·3合金工具鋼153

6·2·4特殊性能鋼169

習題與思考題183

第7章鑄鐵185

7·1鑄鐵概述185

7·1·1鐵碳合金雙重相圖185

7·1·2鑄鐵的石墨化186

7·1·3鑄鐵的分類187

7·2灰鑄鐵189

7·2·1灰鑄鐵的牌號和化學成分189

7·2·2灰鑄鐵的基本組織特征190

7·2·3灰鑄鐵的孕育處理及熱處理190

7·2·4灰鑄鐵的性能及用途191

7·3可鍛鑄鐵192

7·3·1可鍛鑄鐵的牌號、性能及組織192

7·3·2可鍛鑄鐵的石墨化退火193

7·3·3可鍛鑄鐵的特性及用途194

7·3·4可鍛鑄鐵石墨化退火實例194

7·4球墨鑄鐵195

7·4·1球墨鑄鐵的牌號和化學成分195

7·4·2球墨鑄鐵的組織和性能195

7·4·3球墨鑄鐵的球化劑196

7·4·4球墨鑄鐵的熱處理196

7·4·5球墨鑄鐵的特性和用途198

7·5特殊性能鑄鐵199

7·5·1耐磨合金鑄鐵200

7·5·2耐熱合金鑄鐵202

7·5·3耐蝕合金鑄鐵205

習題與思考題207

第8章有色金屬及其合金208

8·1鋁及鋁合金208

8·1·1純鋁208

8·1·2鋁合金209

8·2銅及其合金215

8·2·1純銅的特性及應用215

8·2·2銅合金216

8·3鈦及其合金222

8·3·1純鈦222

8·3·2鈦合金223

8·4鎂及其合金227

8·4·1純鎂227

8·4·2鎂合金228

習題與思考題231第3篇其他工程材料233

第9章高分子材料233

9·1高分子材料的結構與性能特點233

9·1·1高分子材料的基本概念233

9·1·2高分子材料的結構234

9·1·3高分子材料的性能特點236

9·2塑料239

9·2·1塑料的分類及特點240

9·2·2通用塑料240

9·2·3工程塑料244

9·2·4塑料制品的組分與作用249

9·2·5塑料制品的成型加工方法250

9·3橡膠252

9·3·1橡膠的組成252

9·3·2橡膠的性能特點252

9·3·3合成橡膠的主要品種252

9·4合成纖維255

9·4·1纖維的分類255

9·4·2合成纖維的主要品種256

習題與思考題259

第10章陶瓷材料260

10·1陶瓷材料的結構與性能260

10·1·1陶瓷材料的結構260

10·1·2陶瓷材料的性能264

10·2陶瓷材料266

10·2·1特種陶瓷267

10·2·2結構陶瓷267

習題與思考題274

第11章復合材料275

11·1概述275

11·1·1復合材料的發展史275

11·1·2復合材料的定義276

11·1·3復合材料的特點276

11·1·4復合材料的性能276

11·2復合材料的分類277

11·2·1按基體相性質分類277

11·2·2按性能分類279

11·2·3按用途分類279

11·2·4按增強劑分類279

11·3復合材料的制造方法280

11·3·1主要的液相工藝281

11·3·2主要的固相工藝282

11·3·3主要的氣相工藝283

11·4復合材料的界面284

11·4·1定義284

11·4·2界面反應285

11·4·3界面效應286

11·5復合材料的應用286

11·5·1復合材料的主要應用領域286

11·5·2金屬基復合材料的應用287

11·5·3陶瓷基復合材料的應用288

11·5·4樹脂基復合材料288

11·5·5納米復合材料289

11·6復合材料目前存在的問題289

習題與思考題289

第12章功能材料及新材料290

12·1功能材料290

12·1·1概述290

12·1·2電功能材料291

12·1·3磁功能材料296

12·1·4熱功能材料300

12·1·5光功能材料302

12·1·6聲功能材料304

12·1·7其他功能材料305

12·2未來材料的發展方向309

習題與思考題310

第4篇機械零件的失效、強化、選材及工程材料的應用311

第13章機械零件失效與強化311

13·1機械零件的失效形式311

13·1·1過量變形失效313

13·1·2斷裂失效313

13·1·3磨損失效317

13·1·4腐蝕失效318

13·2機械零件的失效分析319

13·2·1機械零件失效的原因320

13·2·2零件失效分析321

13·2·3零件失效分析案例322

13·3工程材料的強化與強韌化323

13·3·1工程材料的強化方法324

13·3·2工程材料的強韌化325

13·4機械零件選材的一般原則326

13·4·1使用性能原則326

13·4·2工藝性能原則327

13·4·3經濟性原則329

習題與思考題330

第14章典型工件的選材及工程材料的應用331

14·1典型零件的選材及工藝路線設計331

14·1·1軸類零件的選材及工藝路線設計331

14·1·2齒輪選材333

14·1·3彈簧選材335

14·1·4刃具選材339

14·2工程材料的應用341

14·2·1汽車用材341

14·2·2機床用材345

14·2·3化工設備用材347

14·2·4航空航天器用材348

習題與思考題350

參考文獻352