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第1章　材料的结构与组成 1

1.1　材料的结构 1

1.1.1 晶体与非晶体 1

1.1.2　晶体中的化学键合 1

1.1.3　晶体结构 4

1.1.4　晶体中的缺陷 6

1.2　合金的组成与结构 9

1.2.1　金属及合金的化学组成 9

1.2.2　合金材料组元的结合形式 10

1.3　高分子化合物的组成与结构 12

1.3.1 高分子化合物的组成 12

1.3.2　高分子链的组成与结构 13

1.3.3 高分子链的聚集态结构 15

1.3.4　高分子材料的组成和织态结构及微区结构 15

1.4　陶瓷材料的组成与结构 18

1.4.1　晶体相 19

1.4.2　玻璃相 21

1.4.3 气相 21

1.5　晶体的结晶 22

1.5.1　金属的结晶 22

1.5.2　结晶理论的应用 25

1.5.3　材料的同素异构现象 30

习题 32

第2章　材料的力学行为 34

2.1　材料的性能 35

2.1.1　静态力学性能 35

2.1.2　动态力学性能 39

2.1.3　高低温性能 42

2.1.4　材料的工艺性能 43

2.1.5　工艺过程对材料性能的影响 43

2.2　金属的塑性变形与再结晶 45

2.2.1　单晶体的弹性及塑性变形 45

2.2.2　实际金属的塑性变形 48

2.2.3　塑性变形对金属组织与性能的影响 49

2.2.4　金属的再结晶 51

2.3　金属的热加工 54

2.4　材料的超塑性 56

2.5　高聚物的力学状态 58

2.5.1　线形无定型高聚物的力学状态 58

2.5.2　结晶和交联对高聚物力学状态的影响 60

习题 62

第3章　二元合金相图及相变基础知识 63

3.1　相图的概念 64

3.1.1 平衡相图 64

3.1.2　冷却曲线 64

3.1.3　杠杆定律 66

3.1.4　溶解度与相图的基本类型 67

3.2　平衡相图的应用 68

3.2.1　表象点的研究 68

3.2.2　合金的结晶过程分析 69

3.2.3 三相反应 72

3.2.4　金属化合物 73

3.2.5　相图与合金性能之间的关系 74

3.3　铁—碳平衡相图 75

3.3.1 铁碳合金的基本相和组织 75

3.3.2　铁碳合金相图分析 76

3.3.3　铁碳合金在平衡冷却时的转变 78

3.3.4　含碳量对铁碳合金组织性能的影响 84

3.4　钢在加热时的转变 86

3.4.1　奥氏体形成过程及其影响因素 86

3.4.2　奥氏体晶粒度及其影响因素 88

3.5　钢在非平衡冷却时的转变 89

3.5.1　过冷奥氏体等温冷却转变 89

3.5.2　过冷奥氏体连续冷却转变 94

3.5.3　TTT图与CCT图的比较 97

习题 97

第4章　材料的改性 99

4.1　钢的预备热处理 100

4.1.1　钢的退火 100

4.1.2　钢的正火 103

4.1.3　退火与正火的选用 103

4.2　钢的最终热处理 103

4.2.1　钢的淬火 103

4.2.2　钢的回火 108

4.2.3　淬火钢的三大特性 113

4.3　热处理新工艺简介 115

4.3.1　形变热处理 115

4.3.2　强韧化处理 116

4.3.3　循环热处理 117

4.4　金属材料的表面改性 117

4.4.1　表面改性的目的 117

4.4.2　钢的表面淬火 118

4.4.3　化学热处理 121

4.4.4　表面变形强化 125

4.4.5　气相沉积 125

4.5　金属材料的固溶处理及时效强化 126

4.5.1　铝合金的固溶时效强化 126

4.5.2　铜合金的固溶时效强化 127

4.6　高聚物的改性 128

4.6.1　化学改性 128

4.6.2　物理改性 129

4.7　陶瓷材料的改性 130

4.7.1 固溶强化 130

4.7.2　细化晶粒及降低陶瓷的裂纹尺寸 130

4.7.3　第二相强化 130

4.7.4　相变增韧 131

4.7.5　纤维补强 131

习题 131

第5章　工业用钢及铸铁 133

5.1　钢的综述 134

5.1.1　钢材生产简介 134

5.1.2　钢的分类、编号和成分特点 135

5.1.3　碳钢和合金钢的特点 138

5.1.4　合金元素在钢中的作用 139

5.2　结构钢 140

5.2.1　工程结构钢 140

5.2.2　机器结构钢 143

5.3 工具钢 151

5.3.1 刃具钢 151

5.3.2　模具钢 155

5.3.3 量具钢 157

5.4　特殊性能钢 158

5.4.1 不锈钢 158

5.4.2　耐热钢 159

5.4.3 耐磨钢 160

5.5　铸铁 161

5.5.1 灰铸铁 164

5.5.2　蠕墨铸铁 166

5.5.3　可锻铸铁 167

5.5.4　球墨铸铁 168

5.5.5　合金铸铁 169

5.5.6　铸铁热处理特点 170

习题 171

第6章　有色金属及其合金 174

6.1　铝及铝合金 174

6.1.1　综述 174

6.1.2　形变铝合金 175

6.1.3　铸造铝合金 178

6.2　铜及铜合金 181

6.2.1　综述 181

6.2.2　黄铜 181

6.2.3　青铜 183

6.3　轴承合金 186

6.3.1　锡基轴承合金 186

6.3.2　基轴承合金 187

6.3.3　其他轴承合金 188

6.4　其他有色金属及合金 189

6.4.1　钛及钛合金 189

6.4.2　锌基合金 190

6.4.3　镍基合金 191

习题 192

第7章　非金属材料 193

7.1 高分子材料 193

7.1.1　工程塑料 194

7.1.2　橡胶 200

7.1.3　聚合物合金及互穿聚合物网络 203

7.1.4　胶粘剂 204

7.2　工业陶瓷 206

7.2.1　普通陶瓷 206

7.2.2 特种陶瓷 206

7.2.3　现代陶瓷 207

7.2.4　金属陶瓷 209

7.3 复合材料 211

7.3.1 复合材料的增强机制与性能 211

7.3.2　常用复合材料 213

习题 217

第8章 材料的选用 219

8.1 零件的失效分析 219

8.1.1　失效的概念 219

8.1.2　零件失效类型及原因 220

8.1.3　失效分析方法 221

8.2　材料选用的原则与方法 222

8.2.1　使用性与选材 222

8.2.2 工艺性与选材 224

8.2.3　经济性与选材 225

8.2.4　选材的一般方法 227

8.3　常用材料的性能比较 229

8.3.1　材料的力学性能比较 229

8.3.2　材料的物理性能比较 231

8.4　典型零件的选材 232

8.4.1　轴类零件的选材 233

8.4.2　齿轮类零件的选材 237

8.4.3　箱体支承类零件的选材 239

8.4.4　工模具的选材 240

8.5　常用机械用材 242

8.5.1 常用机械用材情况与趋向 242

8.5.2　材料的代用与节材 243

习题 245

第9章　新材料 247

9.1 减振合金和形状记忆材料 247

9.1.1　减振合金 247

9.1.2　形状记忆材料 249

9.2　磁性材料和超导材料 252

9.2.1 磁性材料 252

9.2.2　超导材料 254

9.3　发展中的金属间化合物 255

9.3.1 铁的铝化物和环境的影响 255

9.3.2 Ni3Al和晶间断裂 255

9.3.3 NiAl和微量合金元素的作用 256

9.4　纳米材料 256

9.4.1 纳米微粒 256

9.4.2　纳米结构材料 258

9.4.3　纳米管及纳米结构 258

9.5　其他新材料 262

9.5.1　非晶态金属 262

9.5.2　梯度功能材料 264

9.5.3　储氢合金 267

附录：机械工程材料常用词汇汉—英对照表 268

参考文献 279