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绪论 1

第一章 材料的结构和金属的结晶 4

第一节 晶体结构和非晶体 4

一、原子的结合键及其特性 4

二、晶体和非晶体概念 6

三、非晶体结构 6

四、晶体结构的基本概念 7

五、金属中常见的三种晶体结构 8

六、三种典型晶格的致密度及晶面晶向分析 9

七、单晶体的各向异性与多晶体的伪各向同性 12

第二节 晶体缺陷 13

一、点缺陷 13

二、线缺陷 14

三、面缺陷 14

第三节 合金的相结构 15

一、基本概念 15

二、固溶体 16

三、化合物 18

第四节 合金的组织 21

一、组织的概念 21

二、单相组织 22

三、双相组织 22

四、多相组织 23

第五节 金属的结晶与铸锭 23

一、概述 24

二、晶核的形成与长大 25

三、结晶后晶粒大小及控制 27

四、金属铸锭的组织 28

第二章 金属的塑性变形与再结晶 32

第一节 金属的塑性变形 32

一、金属变形的三个阶段 32

二、单晶体的塑性变形 33

三、多晶体的塑性变形 36

第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响 38

一、塑性变形对显微组织的影响 38

二、塑性变形对金属性能的影响 40

三、残余应力 41

第三节 回复与再结晶 42

一、回复 42

二、再结晶 42

三、晶粒长大 45

四、影响再结晶退火后晶粒度的因素 45

第四节 金属的热加工 47

一、金属的热加工与冷加工 47

二、热加工对金属组织和性能的影响 47

三、超塑性 48

第三章 材料的力学性能 52

第一节 材料承受静载荷时的力学性能 52

一、材料的拉伸曲线 52

二、材料的变形及其性能指标 53

三、材料的断裂及其性能指标 57

四、材料的弯曲及其性能指标 59

五、材料的硬度 61

第二节 材料承受冲击载荷时的力学性能 64

一、缺口试样的冲击试验 64

二、多次冲击试验 66

三、冲击韧性及其意义 66

第三节 材料的疲劳 67

一、疲劳曲线 67

二、疲劳极限 68

三、疲劳断口 68

第四节 材料的断裂韧性 70

一、断裂韧性的概念 70

二、影响材料断裂韧性的因素 71

第五节 材料的磨损性能 72

一、磨损过程和磨损的分类 72

二、提高材料耐磨性的途径 73

第六节 材料的蠕变性能 74

一、材料的蠕变现象 74

二、蠕变性能指标 74

第四章 二元合金相图 77

第一节 二元合金相图的建立 77

一、二元合金相图的表示方法 77

二、二元合金相图的建立方法 78

三、杠杆定律 79

第二节 二元匀晶相图 80

一、二元匀晶相图的分析 80

二、合金的平衡结晶过程 80

三、晶内偏析（枝晶偏析） 82

第三节 二元共晶相图 82

一、二元共晶相图的分析 83

二、典型合金的平衡结晶过程及室温平衡组织 83

三、相组成物与组织组成物 86

第四节 二元包晶相图 88

一、二元包晶相图的分析 88

二、典型合金的平衡结晶过程 89

三、包晶偏析 91

第五节 其它常用的二元合金相图类型 91

一、二元共析相图 91

二、具有稳定金属间化合物的二元相图 91

第六节 二元合金相图与合金性能间的关系 92

一、合金的使用性能与相图的关系 92

二、合金的工艺性能与相图的关系 93

第五章 铁碳合金 96

第一节 铁碳合金基本组元、组织及其性能 96

一、铁碳合金基本组元 96

二、铁碳合金中的基本组织及其性能 97

第二节 Fe-Fe3 C相图分析 98

一、相图中的点、线、区 98

二、典型合金的平衡结晶过程及室温平衡组织 101

三、杠杆定律的应用 108

四、铁碳合金的碳含量与平衡组织、力学性能之间的关系 109

五、Fe-Fe3 C相图的应用 111

第三节 碳钢及合金钢概述 112

一、钢中常存杂质元素的影响 113

二、钢的分类、编号及应用 114

第六章 钢的热处理 123

第一节 钢在加热时的转变 124

一、共析钢加热时奥氏体的形成 124

二、亚、过共析钢的奥氏体化过程 125

三、影响奥氏体化的因素 125

四、奥氏体的晶粒度及其长大 127

第二节 奥氏体在冷却时的转变 129

一、奥氏体在不同冷却方式下的转变 129

二、过冷奥氏体等温转变图（等温转变C曲线） 129

三、过冷奥氏体转变产物的组织形态及其性能 131

四、影响等温转变图（C曲线）位置和形状的因素 136

五、等温转变图（C曲线）的意义和应用 138

六、过冷奥氏体连续冷却转变图简介 140

第三节 钢的退火与正火 141

一、退火 141

二、正火 142

三、退火、正火的选用原则 142

第四节 钢的淬火与回火 143

一、钢的淬火 143

二、淬火钢的回火 146

第五节 钢的淬透性 151

一、钢的淬透性与淬硬性 151

二、淬透性对钢的力学性能的影响 151

三、影响淬透性的因素 152

四、淬透性的测定及表示方法 152

五、淬透性的应用 154

第六节 钢的表面淬火 154

一、表面淬火的定义及方法 154

二、感应加热表面淬火 154

三、火焰加热表面淬火 157

第七节 钢的化学热处理 158

一、化学热处理的定义 158

二、钢的渗碳 158

三、钢的渗氮 163

四、钢的碳氮共渗 164

第七章 合金钢 169

第一节 合金结构钢 169

一、低合金结构钢 169

二、易切削钢 171

三、渗碳钢 172

四、调质钢 175

五、弹簧钢 181

六、滚动轴承钢 184

第二节 合金工具钢 186

一、刃具钢 186

二、模具钢 197

三、量具钢 203

第三节 特殊性能钢及合金 205

一、不锈钢 205

二、耐热钢 207

三、耐磨钢 212

四、硬质合金 212

第八章 铸铁 216

第一节 概述 216

一、铸铁的特点 216

二、Fe-C双重相图及铸铁中石墨的形成 217

三、铸铁的分类 218

第二节 灰铸铁 219

一、灰铸铁的组织、性能和用途 219

二、灰铸铁的孕育处理 222

三、灰铸铁的热处理 222

第三节 可锻铸铁 223

一、可锻铸铁的组织、性能和用途 223

二、可锻铸铁的生产 224

第四节 球墨铸铁 225

一、球墨铸铁的生产 225

二、球墨铸铁的牌号、组织和性能 225

三、球墨铸铁的热处理 227

第五节 其它铸铁简介 228

一、耐磨铸铁 228

二、耐热铸铁 228

三、耐蚀铸铁 230

第九章 非铁（有色）金属及其合金 231

第一节 铝及其合金 231

一、概述 231

二、铝合金的强化 232

三、铸造铝合金及其热处理 235

四、变形铝合金及其热处理 237

第二节 铜及其合金 240

一、概述 240

二、黄铜 243

三、青铜 244

第三节 钛及其合金 247

一、钛及其合金的性能特点 247

二、钛合金的分类 247

三、常用钛合金 247

第四节 轴承合金 249

一、概述 249

二、锡基轴承合金 250

三、铝基轴承合金 250

四、铜基轴承合金 251

第五节 新型及特种用途材料 252

一、非晶态合金 252

二、纳米材料 253

三、纳米碳管 254

四、梯度材料 256

五、记忆合金 256

六、储氢材料 257

第十章 机械零件选材及工艺路线分析 260

第一节 选材的一般原则 260

一、材料的力学性能 260

二、材料的工艺性能 261

三、材料的经济性 262

第二节 热处理技术条件的标注 262

一、整体热处理时的标注图例 263

二、局部热处理时的标注图例 263

第三节 冷加工方面减小变形、防止开裂的措施 264

一、改进淬火零件结构形状的设计 264

二、合理安排工艺路线 268

三、修改技术条件 269

四、按变形规律调整加工尺寸 269

五、预留加工余量 270

六、更换材料 272

七、提高表面质量 273

第四节 热处理与切削加工性的关系 273

第五节 典型零件选材及工艺分析 275

一、齿轮类 275

二、轴类 278

第十一章 高分子材料 287

第一节 高分子材料概述 287

一、高分子化合物与高分子材料 287

二、高分子化合物的组成 288

三、高分子化合物的聚合类型 290

四、高分子化合物的分类和命名 291

五、高分子化合物的结构 292

六、高分子材料的性能 298

七、高分子材料的老化与防止 302

第二节 工程塑料 302

一、工程塑料概述 302

二、热塑性工程塑料及应用 305

三、热固性工程塑料及应用 310

四、工程塑料的选材原则和方法 313

第三节 橡胶材料 313

一、橡胶材料概述 313

二、常用橡胶材料及应用 315

第十二章 工程陶瓷材料 320

第一节 陶瓷材料概述 320

一、陶瓷的定义和分类 320

二、陶瓷制品生产工艺 321

三、陶瓷的结构 321

四、陶瓷的性能 323

第二节 常用工程陶瓷 325

一、普通瓷 325

二、氧化铝陶瓷 326

三、氮化硅陶瓷 327

四、Sialon陶瓷 328

五、碳化硅陶瓷 329

六、氮化硼陶瓷 329

七、碳化硼陶瓷 330

第十三章 复合材料 332

第一节 复合材料概述 332

一、复合材料的概念 332

二、复合材料的特性 332

三、复合材料的分类和命名 334

四、复合材料的界面与强度 334

第二节 纤维增强聚合物基复合材料 335

一、玻璃纤维／聚合物复合材料 335

二、碳纤维／聚合物复合材料 337

三、硼纤维／聚合物复合材料 339

四、纤维增强聚合物复合材料成型工艺 339

第三节 其它复合材料简介 340

一、层合复合材料 340

二、夹层结构复合材料 341

三、颗粒增强复合材料 341

四、纳米复合材料 342

附录 344

附录A常用的力学性能指标及其含义 344

附录B常用硬度试验方法的原理及硬度符号说明 345

附录C钢铁金属硬度及强度换算表（适用于碳钢及合金钢） 348

附录D钢铁金属硬度及强度换算表（适用于碳钢） 353

附录E国内外常用钢牌号对照表 355

参考文献 358