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绪论 1

一、材料的分类及其在工程技术中的应用 1

二、材料的发展及材料科学的形成 2

三、本课程的目的任务和学习方法 3

第一章 金属材料的力学性能 4

1-1 强度、刚度、弹性及塑性 4

一、拉伸曲线与应力-应变曲线 4

二、刚度和弹性 5

三、强度 6

四、塑性 7

1-2 硬度 8

一、布氏硬度 8

二、洛氏硬度 10

三、维氏硬度 11

1-3 冲击韧度 12

一、冲击试验方法与原理 12

二、冲击试验的应用 13

1-4 断裂韧度 14

一、裂纹扩展的基本形式 14

二、应力场强度因子K I 15

三、断裂韧度KI？及其应用 15

1-5 疲劳 16

一、疲劳现象 16

二、疲劳曲线与疲劳极限 16

三、提高疲劳极限的途径 17

四、其他疲劳 17

习题与思考题 19

第二章 金属与合金的晶体结构 21

2-1 晶体的基本知识 21

一、晶体与非晶体 21

二、晶格、晶胞和晶格常数 21

2-2 金属的晶体结构 22

一、金属的特性和金属键 22

二、金属中常见的晶格 23

三、晶体结构的致密度 24

四、晶面与晶向 25

2-3 合金的晶体结构 26

一、合金的基本概念 26

二、合金的相结构 27

2-4 实际金属的晶体结构 30

一、多晶体和亚组织 30

二、晶体的缺陷 31

习题与思考题 33

第三章 金属与合金的结晶 34

3-1 纯金属的结晶 34

一、纯金属的冷却曲线和过冷现象 34

二、纯金属的结晶过程 35

三、金属结晶后的晶粒大小 36

四、金属的同素异晶转变 36

3-2 合金的结晶 38

一、二元合金相图的基本知识 38

二、二元匀晶相图 39

三、二元共晶相图 42

四、合金性能与相图间的关系 47

习题与思考题 48

第四章 铁碳合金相图 50

4-1 铁碳合金的基本相 51

一、铁素体 51

二、奥氏体 51

三、渗碳体 52

4-2 铁-渗碳体相图分析 52

一、上半部分图形-由液态变为固态的一次结晶 52

二、下半部分图形-固态下的相变 53

三、铁-渗碳体相图中各点、线含义的小结 55

四、铁-渗碳体相图中铁碳合金的分类 55

4-3 典型铁碳合金的结晶过程及其组织 56

一、合金Ⅰ（共析钢） 57

二、合金Ⅱ（亚共析钢） 57

三、合金Ⅲ（过共析钢） 58

四、合金Ⅳ（共晶白口铸铁） 59

五、合金Ⅴ（亚共晶白口铸铁） 60

六、合金Ⅵ（过共晶白口铸铁） 60

4-4 铁碳合金的成分、组织、性能间的关系 61

一、含碳量与平衡组织间的关系 61

二、含碳量与力学性能间的关系 61

三、含碳量与工艺性能间的关系 62

习题与思考题 62

第五章 钢的热处理 64

5-1 钢在加热时的转变 64

一、钢的奥氏体化 65

二、奥氏体晶粒长大及其控制 66

5-2 钢在冷却时的转变 68

一、过冷奥氏体的等温转变 68

二、过冷奥氏体的连续冷却转变 75

三、马氏体转变 78

5-3 钢的退火与正火 81

一、退火 82

二、正火 84

5-4 钢的淬火 86

一、淬火工艺 86

二、淬火方法 89

5-5 钢的回火 91

一、回火目的 91

二、淬火钢的回火转变 91

三、回火转变产物的组织与性能 92

四、回火的种类及应用 94

五、回火脆性 95

5-6 钢的淬透性 96

一、淬透性的概念 96

二、淬透性对钢热处理后力学性能的影响 96

三、影响淬透性及淬硬深度的因素 97

四、淬透性的测定与表示方法 97

5-7 钢的表面淬火 98

一、感应加热的基本原理 99

二、感应加热表面淬火用钢及其应用 99

三、感应加热表面淬火的特点 100

5-8 钢的化学热处理 100

一、概述 100

二、钢的渗碳 101

三、钢的渗氮（氮化） 104

四、钢的碳氮共渗 106

5-9 表面气相沉积 108

一、表面气相沉积的方法 108

二、表面气相沉积的应用 109

5-10 影响热处理件质量的因素 110

一、热处理工艺因素 110

二、工件的结构因素 111

5-11 热处理技术条件的标注及工序位置的安排 114

一、热处理技术条件的标注 114

二、热处理工序位置的安排 115

习题与思考题 119

第六章 金属的塑性变形及再结晶 123

6-1 金属的塑性变形 123

一、单晶体的塑性变形 123

二、多晶体的塑性变形 127

6-2 冷塑性变形对金属组织与性能的影响 127

一、冷塑性变形对金属性能的影响 127

二、冷塑性变形对金属组织的影响 128

三、产生残余应力 130

6-3 冷变形金属在加热时的变化 131

一、回复 131

二、再结晶 131

三、晶粒长大 133

6-4 金属的热塑性变形（热变形加工） 134

一、热变形加工与冷变形加工的区别 134

二、热变形加工对金属组织与性能的影响 135

习题与思考题 137

第七章 碳素钢与合金钢 138

7-1 常存杂质元素对钢性能的影响 138

一、锰的影响 139

二、硅的影响 139

三、硫的影响 139

四、磷的影响 139

五、非金属夹杂物的影响 139

7-2 合金元素在钢中的作用 140

一、合金元素在钢中存在形式 140

二、合金元素对铁-渗碳体相图的影响 141

三、合金元素对钢热处理的影响 143

7-3 结构钢 146

一、普通质量结构钢 146

二、优质结构钢 149

三、其他结构钢 162

7-4 工具钢 165

一、刃具钢 165

二、模具钢 172

三、量具用钢 177

7-5 特殊性能钢 177

一、不锈耐酸钢 177

二、耐热钢 181

三、耐磨钢 183

习题与思考题 184

第八章 铸铁 186

8-1 铸铁的石墨化 186

一、铁碳合金双重相图 186

二、石墨化过程 187

三、影响石墨化的因素 188

8-2 灰铸铁 189

一、灰铸铁的化学成分、组织和性能 189

二、灰铸铁的孕育处理 191

三、灰铸铁的牌号和应用 192

四、灰铸铁的热处理 192

8-3 球墨铸铁 194

一、球墨铸铁的生产 194

二、球墨铸铁的化学成分、组织和性能 195

三、球墨铸铁的牌号和用途 196

四、球墨铸铁的热处理 197

8-4 蠕墨铸铁 200

一、蠕墨铸铁的生产 200

二、蠕墨铸铁的组织和性能 200

8-5 可锻铸铁 201

一、可锻铸铁的生产 201

二、可锻铸铁的牌号、性能及用途 202

8-6 合金铸铁 203

一、耐磨铸铁 203

二、耐热铸铁 204

三、耐蚀铸铁 205

习题与思考题 205

第九章 有色金属及粉末冶金材料 208

9-1 铝及其合金 208

一、工业纯铝 208

二、铝合金分类及时效强化 208

三、变形铝合金 210

四、铸造铝合金 212

9-2 铜及其合金 214

一、工业纯铜 214

二、铜合金的分类及牌号表示方法 215

三、黄铜 215

四、青铜 218

9-3 滑动轴承合金 220

一、对轴承合金性能的要求 220

二、轴承合金的组织特征 221

三、常用的轴承合金 221

9-4 粉末冶金材料 224

一、粉末冶金法及其应用 224

二、机械制造中常用的粉末冶金材料 225

习题与思考题 228

第十章 非金属材料 229

10-1 高分子材料 229

一、概述 229

二、高分子合成 229

三、高聚物的分类和命名 231

四、高聚物结构的特点 232

五、高聚物的物理状态（流变行为 234

六、常用高聚物材料——塑料 235

10-2 陶瓷材料 239

一、概述 239

二、陶瓷的组成相及其结构 239

三、陶瓷的性能及应用 241

10-3 复合材料 243

一、概述 243

二、复合材料的性能 244

三、复合材料的种类和应用 245

习题与思考题 246

第十一章 机械制造中零件材料的选择 247

11-1 机械零件的失效概述 247

一、失效的概念 247

二、零件的失效形式 247

三、零件的失效原因 247

11-2 机械零件的材料选择 248

一、选材的一般原则 248

二、选材的步骤及具体方法 255

11-3 典型零件的选材实例分析 258

一、齿轮类零件的选材 259

二、机床主轴的选材 262

三、手用丝锥的选材 263

四、冷作模具的选材 264

习题与思考题 266

附录 268

附录-1 布氏硬度换算表 268

附录-2 黑色金属硬度及强度换算表（GB 1172—74） 272

附录-3 国内外常用钢钢号对照表 275

附录-4 国内外部分铝及其合金牌号对照表 280

参考文献 281