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绪论 1

目录 1

第一章 金属材料的性能 3

第一节 金属材料的力学性能 3

一、强度和塑性 3

二、硬度 6

三、冲击韧性 8

四、断裂韧性的概念 11

五、金属疲劳的概念 12

第二节 金属材料的物理和化学性能 13

一、金属材料的物理性能 13

二、金属材料的化学性能 14

第三节 金属材料的工艺性能 14

四、切削加工性能 15

五、热处理性能 15

二、压力加工性能 15

三、可焊性能 15

一、铸造性能 15

第三章 金属的晶体结构与结晶 17

第一节 金属的晶体结构 17

一、金属 17

二、金属的晶体结构 18

三、三种常见的金属晶格 18

四、晶体学的几个重要概念 19

五、晶面指数和晶向指数 21

第二节 纯金属的显微组织和实际金属的晶体缺陷 24

一、纯金属的显微组织 24

二、单晶体和多晶体 24

三、实际金属的晶体缺陷 25

一、液态金属的结构特点 27

第三节 金属的结晶 27

二、热分析实验和冷却曲线 28

三、过冷现象和过冷度 28

四、结晶的热力学条件 29

五、金属的结晶过程 29

六、晶粒大小控制 31

第四节 金属的同素异构转变 32

第三章 合金的相结构与二元合金相图 34

第一节 合金的相结构 34

一、主要名词概念 34

二、合金的相结构 35

第二节 二元合金相图的建立 38

一、二元合金相图的建立 38

二、水平截线法则及杠杆定律 40

二、合金的平衡结晶及其组织 41

一、相图分析 41

第三节 匀晶相图 41

三、合金的不平衡结晶及其组织 43

第四节 共晶相图 44

一、相图分析 44

二、典型合金的平衡结晶及其组织 44

三、不平衡结晶产生的伪共晶组织 47

四、比重偏析 47

第五节 包晶相图 48

一、相图分析 48

二、合金的平衡结晶及其组织 48

第六节 其它类型的相图 49

一、形成稳定金属化合物的相图 49

二、具有固态相变的相图 50

一、力学、物理性能与相图的关系 51

第七节 合金的性能与相图之间的关系 51

二、合金的工艺性能与相图的关系 52

第四章 铁碳合金相图 53

第一节 铁碳合金中的基本相 53

一、铁素体 53

二、奥氏体 54

三、渗碳体 54

第二节 铁碳合金相图分析 54

一、铁碳合金相图中的特性点 54

二、铁碳合金相图中的特性线 55

一、工业纯铁 56

二、共析钢 56

第三节 典型合金的结晶过程及其组织 56

三、铁碳合金相图中的相区 56

三、亚共析钢 58

四、过共析钢 59

五、共晶白口铸铁 60

六、亚共晶白口铸铁 60

七、过共晶白口铸铁 61

第四节 碳含量对铁碳合金组织与性能的影响 62

一、碳含量对组织的影响 62

二、碳含量对碳钢性能的影响 62

第五节 Fe-Fe3C相图的应用 63

一、在铸造生产方面的应用 63

二、在锻造及轧制生产方面的应用 64

三、在热处理方面的应用 64

二、硅的影响 65

一、锰的影响 65

三、硫的影响 65

第五章 碳素钢 65

第一节 常存杂质元素对钢性能的影响 65

四、磷的影响 66

第二节 碳钢的分类、编号、性能和用途 66

一、碳钢的分类 66

二、碳钢的编号、性能和用途 67

第三节 钢中非金属夹杂物和气体 71

一、非金属夹杂物 71

二、钢中气体 73

第四节 碳素钢钢锭的组织和缺陷 74

一、镇静钢钢锭的组织和缺陷 75

二、沸腾钢钢锭的组织和缺陷 77

第五节 连铸坯的组织和缺陷 78

一、连铸坯的组织 78

二、连铸坯的缺陷 79

一、成分三角形 81

第六章 三元合金相图 81

第一节 三元合金相图的成分表示法 81

二、成分三角形中的特性线 82

第二节 三元系中的直线法则、杠杆定律和重心定律 82

一、直线法则 82

二、杠杆定律 82

三、重心定律 83

第三节 三元匀晶相图 84

一、相图分析 84

二、等温截面 84

三、投影图 85

四、变温截面 86

第四节 三元共晶相图 87

一、相图分析 87

二、投影图 88

三、等温截面 89

四、变温截面 90

第五节 三元合金相图应用举例 91

一、Fe-C-Si三元系的变温截面 91

二、Fe-C-Mn三元系的等温截面 91

第七章 金属的塑性变形与再结晶 94

第一节 金属的塑性变形 94

一、金属单晶体的塑性变形 94

二、金属多晶体的塑性变形 98

三、合金的塑性变形 99

四、冷塑性变形对金属组织结构和性能的影响 100

第二节 冷塑性变形金属在加热时组织和性能的变化 104

一、冷变形金属在加热时组织和性能的变化 104

二、再结晶温度 105

三、再结晶后的晶粒大小 105

一、热加工与冷加工的区别 107

第三节 金属的热加工 107

二、热加工变形对钢的组织和性能的影响 108

第八章 钢的热处理 113

第一节 概述 113

第二节 钢在加热时的组织转变 114

一、共析钢的奥氏体化 114

二、奥氏体晶粒的长大及其控制 115

三、亚共析钢与过共析钢的奥氏体化 117

四、钢的加热缺陷 117

第三节 钢在冷却时的转变 118

一、过冷奥氏体的等温转变 119

二、过冷奥氏体的连续冷却转变 125

三、马氏体转变 126

一、钢的退火 128

第四节 钢的退火与正火 128

二、钢的正火 132

第五节 钢的淬火 133

一、淬火及其目的 133

二、淬火工艺 134

三、淬火内应力 136

四、淬火方法 136

五、钢的淬透性 138

第六节 钢的回火 140

一、回火的目的 140

二、淬火钢回火时组织转变和性能的变化 141

三、回火的分类及应用 143

第七节 钢的表面热处理 144

一、表面淬火 144

二、化学热处理 145

第八节 钢的形变热处理 150

一、高温形变淬火 150

二、低温形变淬火 151

第九章 合金钢 154

第一节 合金钢的分类 154

一、按化学成分分类 154

二、按用途分类 154

三、按金相组织分类 154

第二节 合金元素在钢中的作用 154

一、合金元素对钢中基本相的影响 155

二、合金元素对Fe-Fe3C相图的影响 156

三、合金元素对钢加热和冷却时组织转变的影响 157

四、合金元素对淬火钢回火转变的影响 159

一、合金结构钢的分类与编号 161

二、低合金结构钢 161

第三节 合金结构钢 161

三、合金渗碳钢 164

四、合金调质钢 165

五、弹簧钢 169

六、滚动轴承钢 172

第四节 合金工具钢 176

一、合金工具钢的分类与编号 176

二、合金刃具钢 176

三、模具钢 180

四、量具钢 182

第五节 特殊性能钢 183

一、不锈耐酸钢 183

二、耐热钢 187

三、耐磨钢 188

四、电工硅钢（软磁钢） 190

第十章 铸铁 194

第一节 铸铁的石墨化 195

第二节 灰口铸铁 196

一、灰口铸铁的组织和性能 196

二、灰口铸铁的牌号及用途 197

三、影响灰口铸铁组织的因素 197

四、灰口铸铁的孕育处理 198

第三节 球墨铸铁 199

一、球墨铸铁的化学成分、组织和性能 199

二、球墨铸铁的牌号及用途 200

第四节 蠕墨铸铁 200

二、可锻铸铁的牌号、性能及用途 201

第五节 可锻铸铁 201

一、可锻铸铁的化学成分及石墨化退火 201

三、蠕墨铸铁的牌号及用途 201

二、蠕墨铸铁的组织和性能 201

一、蠕墨铸铁的化学成分 201

第六节 合金铸铁 202

一、耐磨铸铁 203

二、耐热铸铁 203

三、耐蚀铸铁 203

第七节 铸铁的热处理 203

一、灰口铸铁的热处理 203

二、球墨铸铁的热处理 204

第十一章 有色金属及其合金 206

第一节 铝及其合金 206

一、纯铝 206

二、铝合金的分类及热处理 206

三、形变铝合金 209

四、铸造铝合金 210

第二节 铜及其合金 213

一、工业纯铜 213

二、黄铜 214

三、青铜 216

第三节 滑动轴承合金 218

一、对轴承合金的性能要求 218

二、轴承合金的组织 218

三、常用的轴承合金 219

附录 223

1 布氏硬度换算表 223

2 黑色金属硬度及强度换算表（GB1172—74） 227

3 肖氏与洛氏硬度换算表 230

4 常用钢的临界点 231

5 国内外常用钢钢号对照表 233

6 化学元素周期表 238

参考文献 239