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绪论 1

0.1 工程材料的地位 2

0.1.1 工程材料的社会地位 2

0.1.2 工程材料在机械工业中的地位 3

0.2 工程材料的分类及应用 3

0.2.1 按材料的化学成分分类 3

0.2.2 按材料使用性能分类 3

0.3 课程的主要内容 4

0.3.1 材料的基本理论 4

0.3.2 金属材料的改性技术 4

0.3.3 各种机械工程材料的性能及应用 4

0.3.4 机械工程材料的选用 4

0.4 课程的任务 4

0.5 课程的目的和要求 5

思考题 5

第1章 材料的性能 6

1.1 材料的力学性能 7

1.1.1 强度 7

1.1.2 塑性 8

1.1.3 硬度 9

1.1.4 韧性 12

1.1.5 疲劳强度 12

1.2 材料常用物理化学性能 13

1.2.1 材料的物理性能 13

1.2.2 材料的化学性能 14

1.3 材料的工艺性能 14

1.3.1 铸造性能 14

1.3.2 锻造性能 14

1.3.3 焊接性 14

1.3.4 热处理性能 15

1.3.5 切削加工性能 15

思考题 15

第2章 金属材料的结构与组织 16

2.1 纯金属的结构与组织 17

2.1.1 理想金属晶体结构 17

2.1.2 实际金属晶体结构 19

2.1.3 纯金属的组织 20

2.2 合金的结构与组织 22

2.2.1 合金的结构 23

2.2.2 合金的组织 24

2.3 铁碳合金的结构与组织 28

2.3.1 铁碳合金的结构 29

2.3.2 铁碳合金的组织 30

2.3.3 铁碳相图的应用 36

思考题 38

第3章 金属的塑性变形改性 39

3.1 塑性变形的形式及过程 40

3.1.1 塑性变形的形式 40

3.1.2 塑性变形的过程 40

3.2 冷塑性变形后金属的组织性能 42

3.2.1 冷塑性变形后金属的组织结构 42

3.2.2 冷塑性变形后金属的性能 43

3.3 冷塑性变形金属加热时的组织性能 44

3.3.1 回复的组织性能 44

3.3.2 再结晶的组织性能 44

3.3.3 晶粒长大的组织性能 44

3.4 热塑性变形后金属的组织性能 45

3.4.1 热塑性变形后金属的组织 45

3.4.2 热塑性变形后金属的性能 45

思考题 45

第4章 钢的热处理改性 46

4.1 热处理的作用及分类 47

4.1.1 热处理的作用 47

4.1.2 热处理的分类 47

4.2 钢在加热时的组织转变 47

4.2.1 加热温度 47

4.2.2 转变过程 48

4.2.3 加热转变组织及其控制措施 49

4.3 钢在冷却时的组织转变 50

4.3.1 转变产物及性能 50

4.3.2 等温冷却转变 53

4.3.3 连续冷却转变 53

4.4 钢的退火与正火 54

4.4.1 退火与正火的作用 54

4.4.2 退火工艺 54

4.4.3 正火工艺 55

4.5 钢的淬火与回火 55

4.5.1 淬火的作用 55

4.5.2 淬火工艺 55

4.5.3 回火的作用 58

4.5.4 回火工艺 58

4.6 钢的表面热处理 59

4.6.1 表面淬火 59

4.6.2 渗碳 61

4.6.3 渗氮 62

4.7 钢的热处理新工艺 63

4.7.1 真空热处理 63

4.7.2 形变热处理 63

4.7.3 高能束表面淬火 64

4.7.4 智能化热处理 65

4.8 热处理工序的位置及零件的加工工艺路线 66

4.8.1 热处理工序的位置 66

4.8.2 各种碳钢零件的加工工艺路线 66

4.9 钢热处理缺陷的防止及热处理零件的结构工艺性 66

4.9.1 热处理缺陷的防止 66

4.9.2 热处理零件的结构工艺性 67

思考题 68

第5章 金属的表面改性 70

5.1 电镀及化学镀 71

5.1.1 电镀 71

5.1.2 化学镀 74

5.2 热喷涂 75

5.2.1 火焰喷涂 77

5.2.2 电弧线材喷涂 77

5.2.3 等离子喷涂 78

5.3 气相沉积 79

5.3.1 物理气相沉积 79

5.3.2 化学气相沉积 80

5.4 激光表面改性 80

5.4.1 激光表面熔覆 81

5.4.2 激光表面合金化 81

思考题 82

第6章 碳钢 83

6.1 碳钢基础知识 84

6.1.1 碳钢的成分特点 84

6.1.2 碳钢的组织及性能 84

6.1.3 碳钢的分类 85

6.1.4 碳钢的热处理 85

6.1.5 碳钢的牌号 86

6.2 常用碳钢的牌号、成分、组织、性能及应用 86

6.2.1 普通碳素结构钢 86

6.2.2 优质碳素结构钢 87

6.2.3 碳素工具钢 89

6.2.4 铸造碳钢 89

思考题 90

第7章 合金钢 91

7.1 合金钢基础知识 92

7.1.1 合金钢的成分 92

7.1.2 合金钢的组织性能及应用 94

7.1.3 合金钢的热处理 95

7.1.4 合金钢的分类 95

7.1.5 合金钢的牌号 95

7.2 常用合金结构钢的牌号、成分、组织、性能及应用 96

7.2.1 低合金高强度钢 96

7.2.2 合金渗碳钢 98

7.2.3 合金调质钢 100

7.2.4 合金弹簧钢 100

7.2.5 滚动轴承钢 102

7.2.6 易切钢 103

7.3 常用合金工具钢的牌号、成分、组织、性能及应用 103

7.3.1 合金刃具钢 103

7.3.2 合金模具钢 106

7.3.3 合金量具钢 108

7.4 特殊性能钢的牌号、成分、组织、性能及应用 109

7.4.1 不锈钢 109

7.4.2 耐热钢 110

7.4.3 耐磨钢 113

思考题 113

第8章 铸铁 114

8.1 铸铁的成分 115

8.2 铸铁的组织 115

8.2.1 铁碳双重相图 115

8.2.2 铸铁的组织 116

8.3 铸铁的分类及牌号 117

8.3.1 铸铁的分类 117

8.3.2 铸铁的牌号 117

8.4 铸铁的性能及应用 117

8.4.1 铸铁的性能 117

8.4.2 铸铁的应用 118

8.5 常用铸铁的成分、组织、热处理、性能及应用 118

8.5.1 灰铸铁 118

8.5.2 蠕墨铸铁 120

8.5.3 可锻铸铁 121

8.5.4 球墨铸铁 122

8.5.5 合金铸铁 124

思考题 126

第9章 有色金属 127

9.1 铝及其合金 128

9.1.1 纯铝 128

9.1.2 铝合金的成分、组织特点、分类及牌号 128

9.1.3 铝合金的热处理 129

9.1.4 常用铝合金的牌号、成分、性能及应用 130

9.2 铜及其合金 134

9.2.1 纯铜 134

9.2.2 铜合金的成分、组织特点、分类及牌号 134

9.2.3 铜合金的热处理 135

9.2.4 常用铜合金的牌号、成分、性能及应用 136

9.3 钛及其合金 138

9.3.1 纯钛 138

9.3.2 钛合金的成分、组织特点、分类及牌号 138

9.3.3 钛合金的热处理 139

9.3.4 常用钛合金的牌号、成分、性能及应用 139

9.4 镁及其合金 140

9.4.1 纯镁 140

9.4.2 镁合金的成分、组织、性能特点、分类及牌号 140

9.4.3 镁合金的热处理 141

9.4.4 常用镁合金的牌号、成分、性能及应用 141

9.5 轴承合金 143

9.5.1 轴承合金的性能要求 143

9.5.2 轴承合金的组织特点 144

9.5.3 常用轴承合金的牌号、成分、性能及应用 144

思考题 145

第10章 新型金属材料 146

10.1 粉末烧结合金 147

10.1.1 粉末烧结合金的成分特点 147

10.1.2 粉末烧结合金的制备方法 147

10.1.3 粉末烧结合金的组织及性能特点 149

10.1.4 粉末烧结合金的应用 150

10.2 非晶态合金 152

10.2.1 非晶态合金的成分及结构特点 152

10.2.2 非晶态合金的制备方法 152

10.2.3 非晶态合金的性能及应用 154

10.3 高温合金 154

10.3.1 高温合金的成分、组织、性能特点 155

10.3.2 高温合金的分类及牌号 155

10.3.3 常用高温合金的性能及应用 156

10.4 耐热单晶合金 157

10.4.1 耐热单晶合金的成分结构及性能特点 157

10.4.2 耐热单晶合金的制造方法 157

10.4.3 耐热单晶合金的性能及应用 158

10.5 超塑性合金 158

10.5.1 超塑性合金的成分、组织及性能特点 158

10.5.2 超塑性产生的类型 158

10.5.3 超塑性在金属加工技术中的应用 159

10.6 形状记忆合金 160

10.6.1 形状记忆合金的成分特点 160

10.6.2 形状记忆合金的记忆原理 160

10.6.3 形状记忆合金的处理方法 161

10.6.4 形状记忆合金的应用 161

思考题 162

第11章 非金属材料 163

11.1 塑料 164

11.1.1 塑料的基本知识 164

11.1.2 常用工程塑料的性能及应用 167

11.2 橡胶 171

11.2.1 橡胶的基本知识 171

11.2.2 常用合成橡胶材料的性能及应用 172

11.3 陶瓷 172

11.3.1 陶瓷基本知识 172

11.3.2 常用工程陶瓷的性能及应用 175

11.4 复合材料 178

11.4.1 复合材料基本知识 178

11.4.2 常用复合材料的代号、成分、性能及应用 183

思考题 185

第12章 机械零件的选材及热处理 186

12.1 机械零件的失效分析及选材 187

12.1.1 机械零件的失效分析 187

12.1.2 机械零件选材的原则及方法 189

12.2 典型机械零件的选材及热处理 191

12.2.1 轴类零件 191

12.2.2 齿轮类零件 194

12.2.3 箱体壳体类零件 197

12.2.4 弹簧类零件 199

12.3 刀具的选材及热处理 201

12.3.1 刀具的失效分析及性能要求 201

12.3.2 低速刀具的选材及热处理 201

12.3.3 高速刀具的选材及热处理 201

12.3.4 刀具的选材及热处理实例 202

思考题 203

第13章 特定行业机械零件的选材及热处理 204

13.1 汽车零件的选材及热处理 205

13.1.1 发动机零件 205

13.1.2 底盘零件 207

13.1.3 车身零件 208

13.2 模具零件的选材及热处理 208

13.2.1 冷作模具 208

13.2.2 热作模具 210

13.2.3 塑料模具 211

13.3 热能动力设备零件的选材及热处理 212

13.3.1 锅炉零件 212

13.3.2 汽轮机零件 213

13.4 石油化工设备零件的选材及热处理 214

13.4.1 压力容器 214

13.4.2 塔器、热交换器及管道配件 215

13.5 航空航天器零件的选材及热处理 216

13.5.1 机翼机架零件 216

13.5.2 发动机零件 216

13.6 工程矿山机械零件的选材及热处理 217

13.6.1 工程机械零件 217

13.6.2 矿山机械零件 218

思考题 218

附录 219

参考文献 223