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绪论1

第1章 金属材料的力学性能3

1.1强度与塑性3

1.1.1拉伸试验与拉伸曲线3

1.1.2刚度4

1.1.3强度5

1.1.4塑性6

1.1.5 GB／T 228—2002与GB／T228—1987对比6

1.2硬度7

1.2.1布氏硬度7

1.2.2洛氏硬度8

1.2.3维氏硬度9

1.3冲击韧度10

1.3.1摆锤式一次冲击试验10

1.3.2低温脆性11

1.4疲劳极限11

1.4.1疲劳现象11

1.4.2疲劳极限12

1.4.3提高疲劳极限的途径12

复习与思考题112

第2章 金属的晶体结构与结晶14

2.1纯金属的晶体结构14

2.1.1晶体结构的基本概念14

2.1.2常见的金属晶格类型15

2.1.3金属的同素异构转变16

2.2合金的晶体结构17

2.2.1合金的基本概念17

2.2.2合金的相结构18

2.3金属的实际晶体结构20

2.3.1多晶体20

2.3.2晶体缺陷20

2.4纯金属的结晶22

2.4.1冷却曲线与过冷度22

2.4.2纯金属的结晶过程22

2.4.3晶粒大小及控制23

2.5合金的结晶25

2.5.1二元合金相图的建立25

2.5.2二元匀晶相图26

2.5.3二元共晶相图28

复习与思考题232

第3章 铁碳合金相图34

3.1铁碳合金的基本相及组织34

3.1.1铁碳合金的基本相34

3.1.2铁碳合金的基本组织35

3.2铁碳合金相图36

3.2.1相图中的主要特性点37

3.2.2主要特性线38

3.2.3相区38

3.2.4铁碳合金的分类38

3.3典型合金平衡结晶过程分析39

3.3.1共析钢39

3.3.2亚共析钢39

3.3.3过共析钢40

3.3.4共晶白口铸铁41

3.3.5亚共晶白口铸铁42

3.3.6过共晶白口铸铁43

3.4铁碳合金的性能与成分、组织的关系44

3.4.1碳的质量分数对铁碳合金平衡组织的影响44

3.4.2碳的质量分数对铁碳合金力学性能的影响44

3.4.3铁碳合金相图的应用45

3.4.4相图的局限性46

复习与思考题347

第4章 非合金钢49

4.1杂质元素对非合金钢性能的影响49

4.1.1锰的影响49

4.1.2硅的影响49

4.1.3硫的影响49

4.1.4磷的影响50

4.1.5非金属夹杂物的影响50

4.2非合金钢的分类50

4.2.1按钢中碳的质量分数分类50

4.2.2按钢的冶炼质量分类51

4.2.3按钢的用途分类51

4.3常用非合金钢51

4.3.1我国钢铁产品的牌号表示方法51

4.3.2碳素结构钢51

4.3.3优质碳素结构钢53

4.3.4碳素工具钢56

4.3.5碳素铸钢57

复习与思考题457

第5章 钢的热处理59

5.1热处理概述59

5.1.1热处理的实质、目的和作用59

5.1.2热处理的分类59

5.2钢在加热时的组织转变60

5.2.1热处理加热目的和临界温度60

5.2.2奥氏体晶粒度及其控制60

5.3钢在冷却时的组织转变61

5.3.1过冷奥氏体等温冷却转变61

5.3.2马氏体转变64

5.3.3过冷奥氏体连续冷却转变65

5.4钢的退火和正火67

5.4.1钢的退火67

5.4.2钢的正火68

5.5钢的淬火68

5.5.1钢的淬火68

5.5.2淬火工艺参数69

5.5.3常用的淬火方法70

5.5.4钢的淬透性与淬硬性71

5.6钢的回火71

5.6.1钢的回火71

5.6.2钢在回火时组织和力学性能的变化72

5.6.3钢的回火种类72

5.7表面热处理73

5.7.1感应加热表面淬火73

5.7.2火焰加热表面淬火74

5.8化学热处理74

5.8.1钢的渗碳75

5.8.2渗氮75

5.9热处理新技术简介76

5.9.1可控气氛热处理76

5.9.2真空热处理76

5.9.3形变热处理77

5.9.4高能束表面热处理77

5.9.5新型淬火冷却介质77

5.10热处理的质量控制78

5.10.1钢热处理的主要缺陷78

5.10.2热处理对零件设计的要求79

复习与思考题579

第6章 金属的塑性变形与再结晶81

6.1金属的塑性变形81

6.1.1单晶体的塑性变形81

6.1.2多晶体的塑性变形83

6.2冷塑性变形对金属组织和性能的影响84

6.2.1冷塑性变形对金属性能的影响84

6.2.2冷塑性变形对金属组织的影响85

6.3冷塑性变形金属在加热时的变化87

6.3.1回复87

6.3.2再结晶87

6.3.3晶粒长大88

6.4金属的热变形加工89

6.4.1冷、热变形加工的区别89

6.4.2热变形加工对金属组织和性能的影响90

复习与思考题691

第7章 低合金钢和合金钢93

7.1低合金钢与合金钢概述93

7.1.1低合金钢和合金钢93

7.1.2低合金钢和合金钢的分类93

7.2合金元素在钢中的作用94

7.2.1合金元素与铁、碳的作用94

7.2.2合金元素对铁碳相图的影响95

7.2.3合金元素对热处理的影响97

7.2.4合金元素对钢的工艺性能的影响98

7.3低合金钢与合金钢的编号99

7.3.1合金结构钢的编号99

7.3.2合金工具钢与特殊性能钢的编号100

7.3.3专用钢的编号100

7.4低合金钢100

7.4.1低合金钢的分类100

7.4.2低合金高强度钢（HSLA）101

7.4.3低合金高耐候性钢102

7.4.4低温用钢103

7.5机器零件用钢104

7.5.1合金渗碳钢104

7.5.2合金调质钢105

7.5.3合金弹簧钢107

7.5.4滚动轴承钢109

7.6合金工具钢110

7.6.1低合金刃具钢110

7.6.2高速工具钢111

7.6.3合金模具钢115

7.6.4量具钢118

7.7特殊性能钢119

7.7.1不锈钢119

7.7.2耐热钢122

7.7.3高锰耐磨钢124

复习与思考题7125

第8章 铸铁128

8.1铸铁及其石墨化128

8.1.1铸铁的特点和分类128

8.1.2铸铁的石墨化129

8.1.3影响石墨化程度的主要因素130

8.2灰铸铁131

8.2.1灰铸铁的组织131

8.2.2灰铸铁的性能132

8.2.3灰铸铁的牌号和用途132

8.2.4灰铸铁的热处理133

8.3球墨铸铁133

8.3.1球墨铸铁的化学成分和组织特征133

8.3.2球墨铸铁的牌号、性能和应用133

8.3.3球墨铸铁的热处理134

8.4蠕墨铸铁135

8.4.1蠕墨铸铁的化学成分和组织特征135

8.4.2蠕墨铸铁的牌号、性能特点及用途135

8.5可锻铸铁136

8.5.1可锻铸铁的化学成分和石墨化退火136

8.5.2可锻铸铁的牌号、性能特点及用途137

8.6特殊性能铸铁138

8.6.1耐磨铸铁138

8.6.2耐热铸铁138

8.6.3耐蚀铸铁139

复习与思考题8139

第9章 有色金属及其合金141

9.1铝及铝合金141

9.1.1纯铝的性能与用途141

9.1.2铝合金的分类142

9.1.3铝合金的时效硬化142

9.1.4变形铝合金143

9.1.5铸造铝合金145

9.2铜及铜合金146

9.2.1纯铜146

9.2.2铜合金的分类及牌号表示方法147

9.2.3黄铜148

9.2.4青铜149

9.2.5白铜151

9.3钛及钛合金151

9.3.1钛及钛合金的种类和性能151

9.3.2常用的钛合金152

9.4滑动轴承合金154

9.4.1滑动轴承合金的性能和组织要求154

9.4.2锡基和铅基轴承合金（巴氏合金）155

9.4.3铜基和铝基轴承合金155

复习与思考题9156

第10章 非金属材料及复合材料158

10.1塑料158

10.1.1塑料的组成158

10.1.2塑料的分类158

10.1.3塑料的特性159

10.1.4常用工程塑料159

10.2橡胶161

10.2.1橡胶制品的组成162

10.2.2橡胶的分类162

10.2.3常用的橡胶162

10.3陶瓷163

10.3.1陶瓷的定义和分类163

10.3.2陶瓷的生产过程164

10.3.3陶瓷的性能164

10.3.4常用的陶瓷165

10.4复合材料166

10.4.1复合材料的组成与基本类型166

10.4.2复合材料的性能特点167

10.4.3常用复合材料167

复习与思考题10168

第11章 金属材料的失效与选材170

11.1金属材料的失效170

11.1.1失效的概念170

11.1.2失效形式170

11.1.3失效的原因171

11.1.4失效分析的一般过程172

11.2金属材料的合理选用173

11.2.1金属材料选材的一般原则173

11.2.2金属材料选材的方法与步骤175

11.3典型零构件的选材175

11.3.1轴类零件的选材175

11.3.2齿轮类零件的选材177

11.3.3刃具的选材178

11.3.4箱体类零件的选材179

复习与思考题11180

附录182

附录A 实验指导书182

附录B 平面布氏硬度值计算表197

附录C 黑色金属硬度及强度换算表201

附录D 常用钢种的临界温度204

附录E 金属热处理工艺的分类及代号206

附录F 世界各国常用钢号对照表209

参考文献212