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0.1　材料与材料科学的发展 1

0.2　“机械工程材料”在机械工业中的地位与作用 1

绪论 1

0.3　21世纪新型材料的发展趋势 2

0.4　学习《机械工程材料》的目的、性质与要求 3

第1章　机械工程材料的结构 4

主要问题提示 4

1.1　材料的原子键合与排列方式 4

1.1.1　材料的原子键合特性 4

1.1.2　材料中原子排列方式 6

1.2.2　纯金属的晶体结构 7

1.2　固体材料的晶体结构特点 7

1.2.1　有关晶体结构的基本概念 7

1.2.3　共价晶体与离子化合物的晶体结构 11

1.3　实际晶体的结构特征 11

1.3.1　材料的宏观组织与显微组织 11

1.3.2　晶体缺陷 12

1.4　一般工程材料的结构特点 15

1.4.1　晶体材料的基本相结构 15

1.4.2　聚合物的结构 18

1.4.3　无机材料（陶瓷材料）的结构 20

1.4.4　纯铁的同素异构（晶）转变（亦称多晶型转变） 21

习题与思考题 22

第2章　材料的制备与相图 24

主要问题提示 24

2.1　材料的制备过程 25

2.1.1　材料凝固与结晶的条件 25

2.1.2　金属材料的制备 25

2.1.3　聚合物材料的合成 29

2.1.4　无机非金属材料（简称无机材料）的制备 30

2.2　二元相图的基本类型 32

2.2.1　相图的建立 32

2.2.2　匀晶相图 32

2.2.3　共晶相图 35

2.2.4　色晶相图特征 37

2.2.5　具有稳定化合物的相图 38

2.2.6　具有共析反应的相图 38

2.2.7　二元合金相图与性能之间的关系 39

2.3　典型二元相图的应用 40

2.3.1　铁碳合金相图 40

2.3.2　二元陶瓷相图 49

2.4　凝固与结晶理论的应用 50

2.4.1　铸态晶粒度的控制 50

2.4.2　单晶体的制备 51

2.4.3　定向凝固技术 51

2.5.1　材料的非晶态特性 52

2.5　材料的非晶态 52

2.5.2　非晶态材料的制备与应用 54

习题与思考题 55

第3章　材料的力学行为、塑性变形与再结晶 57

主要问题提示 57

3.1　材料的力学行为与变形 57

3.1.1　材料常用的力学性能指标 58

3.1.2　金属的塑性变形 63

3.1.3　无机非金属材料（陶瓷）的变形特点 67

3.1.4　聚合物材料的变形特点 68

3.2.1　冷变形加工（塑性变形）对金属组织、结构的影响 70

3.2　冷变形加工对金属组织与性能的影响 70

3.2.2　冷变形加工（塑性变形）对金属性能的影响——加工硬化 71

3.2.3　产生残余内应力 72

3.3　冷变形加工的金属在加热时组织与性能的变化 73

3.3.1 回复 73

3.3.2　再结晶 73

3.3.3　晶粒长大 75

3.4　金属的热变形加工 75

3.4.1　冷热变形加工的区别 75

3.4.2　热变形加工对金属组织和性能的影响 76

3.5.1　超塑性的概念 77

3.5　超塑性成形简介 77

3.4.3　生产中应制定正确的热变形加工工艺 77

3.5.2　超塑性的分类及工艺特点 78

3.5.3　超塑性的应用 78

习题与思考题 78

第4章　机械工程材料的强韧化 81

主要问题提示 81

4.1　工程材料的强化与韧化 82

4.1.1　材料强化的概念 82

4.1.2　工程材料常见的强化方式 82

4.1.3　工程材料的强韧化 85

4.2.1　钢在加热时的转变 88

4.2　钢铁材料热处理原理 88

4.2.2　奥氏体在冷却时的转变 91

4.2.3　淬火钢在回火时的转变 101

4.3　钢铁材料热处理工艺 104

4.3.1　退火与正火 104

4.3.2　淬火与回火 106

4.3.3　钢的淬透性 108

4.4　表面强化与特种热处理技术 111

4.4.1　表面强化概述 112

4.4.2　表面淬火 112

4.4.3　化学热处理 114

4.4.4　激光表面强化技术 117

4.4.5　气相沉积技术 118

4.4.6　真空热处理 120

4.4.7　形变热处理技术 122

4.5　钢的合金化原理与冶金质量 123

4.5.1　合金元素对钢平衡组织与力学性能的影响 124

4.5.2　合金元素对钢热处理与力学性能的影响 126

4.5.3　钢材的冶金质量 127

习题与思考题 129

主要问题提示 134

5.1　工业用钢的概述 134

第5章　常用金属材料 134

5.1.1　钢的分类 135

5.1.2　钢号表示方法 136

5.1.3　金属材料的失效分析 138

5.2　工程结构用钢 140

5.2.1　工作条件、常见失效形式与性能要求 140

5.2.2　化学成分、强化途径、热处理特点与相应组织 141

5.2.3　碳素结构钢（简称普碳钢） 141

5.2.4　低合金结构钢（低合金高强度钢、普低钢） 141

5.2.5　提高低合金结构钢性能的途径 143

5.3　机械结构用钢 144

5.3.1　综述 144

5.3.2　调质钢 145

5.3.3　表面硬化钢 148

5.3.4　弹簧钢 151

5.3.5　滚动轴承钢 153

5.3.6　易切削钢 157

5.3.7　铸钢 158

5.4　工具钢 159

5.4.1　工具钢的特点（与结构钢对比） 159

5.4.2　刃具钢 160

5.4.3　模具钢 166

5.4.4　量具钢 171

5.5　特殊性能钢 172

5.5.1　不锈钢 173

5.5.2　耐热钢 178

5.5.3　耐磨钢 181

5.6　铸铁与有色金属合金 183

5.6.1　铸铁的特征 183

5.6.2　常用铸铁的特点 187

5.6.3　特殊性能的铸铁 192

5.6.4　铝及铝合金的特征 194

5.6.5　铜及铜合金 199

5.6.6　滑动轴承合金 202

习题与思考题 204

6.1.1　聚合物的特征 207

6.1　聚合物材料 207

第6章　聚合物、无机与复合材料 207

主要问题提示 207

6.1.2　工程塑料 209

6.1.3　橡胶材料 215

6.1.4　胶粘剂与纤维材料 218

6.1.5　功能聚合物材料简介 221

6.2　无机非金属材料 222

6.2.1　无机材料概述 222

6.2.2　无机材料的特性 223

6.2.3　无机材料的分类 224

6.2.4　常用工程结构陶瓷材料 226

6.2.5　金属陶瓷材料 227

6.2.6　超硬材料简介 228

6.2.7　功能陶瓷材料简介 229

6.3　复合材料 231

6.3.1　复合材料的性能 231

6.3.2　复合材料的分类 232

6.3.3　树脂基复合材料 232

6.3.4　陶瓷基复合材料 233

6.3.5　金属基复合材料 233

6.3.6　碳／碳复合材料 234

6.3.7　塑料-金属多层复合材料 235

6.4.1　神秘的形状记忆材料 236

6.4　新型工程材料简介 236

6.4.2　造福未来的超导材料 238

6.4.3　21世纪的新材料——纳米材料 240

6.4.4　被誉为“未来材料”的生物材料 244

习题与思考题 246

第7章　机械工程材料的合理选用 248

主要问题提示 248

7.1　机械工程材料合理选用的基本原则 248

7.1.1　充分考虑材料的使用性能原则 248

7.1.2　必须兼顾材料的工艺性能原则 250

7.1.3　注重选材的经济性原则 252

7.1.4　走可持续发展之路，选择生态环境材料（绿色材料） 253

7.2　典型机械零件的选材分析 254

7.2.1　齿轮类机械零件的选材分析 255

7.2.2　轴类机械零件的选材分析 261

7.2.3　汽轮机叶片的选材分析 265

7.2.4　切削刀具的选材分析 266

7.2.5　汽车发动机零件选材概况 267

7.2.6　锅炉和汽轮机主要零件选材概况 269

习题与思考题 270

参考文献 271