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1　工程材料的分类与性能要求1

1.1　工程材料的分类1

1.1.1 结合键的特性1

1.1.2　材料的分类及用途3

1.2　机械零件所受载荷和失效形式4

1.2.1 载荷类型4

1.2.2 失效形式7

1.2.3 失效原因9

1.3　工程材料的性能要求10

1.3.1 工程材料的力学性能11

1.3.2 工程材料的物理性能和化学性能20

1.3.3　工程材料的工艺性能22

1.3.4 成分-结构-组织-性能关系23

习题23

2　金属学基础25

2.1　金属及合金的结构25

2.1.1 晶体的基本概念25

2.1.2 三种常见的金属晶体结构25

2.1.3 晶面指数和晶向指数27

2.1.4 实际金属晶体结构的缺陷28

2.1.5　合金的晶体结构30

2.2　金属的结晶32

2.2.1　金属结晶的概念32

2.2.2　结晶过程33

2.2.3 结晶后的晶粒大小33

2.2.4　金属铸锭的结晶组织34

2.2.5　金属的同素异晶转变35

2.3　二元合金相图35

2.3.1　二元合金相图的建立35

2.3.2 二元匀晶相图36

2.3.3　二元共晶相图38

2.3.4　其他二元相图39

2.3.5 相图与合金性能之间的关系41

2.4　铁碳合金相图42

2.4.1　相图分析43

2.4.2　铁碳合金的分类43

2.4.3 典型铁碳合金的平衡结晶过程及组织44

2.4.4　铁碳合金的成分-组织-性能关系47

2.4.5 Fe-Fe3C相图的应用48

2.5　金属的塑性变形48

2.5.1 金属单晶体的塑性变形49

2.5.2　金属多晶体的塑性变形50

2.5.3 塑性变形对金属组织的影响52

2.5.4 塑性变形对金属性能的影响53

2.5.5　残余内应力54

2.6 塑性变形金属在加热时的组织和性能变化55

2.6.1 回复55

2.6.2　再结晶56

2.6.3　金属材料的热加工57

习题58

3　钢的热处理及表面改性61

3.1　钢的热处理原理62

3.1.1　钢在加热时的转变62

3.1.2　钢在冷却时的转变66

3.2　钢的整体热处理73

3.2.1　钢的退火与正火73

3.2.2　钢的淬火与回火78

3.3　钢的表面热处理87

3.3.1 感应加热表面淬火87

3.3.2 火焰加热表面淬火89

3.3.3　接触电阻加热淬火89

3.3.4　激光淬火89

3.4　钢的化学热处理91

3.4.1　渗碳处理91

3.4.2　渗氮处理92

3.4.3　碳氮共渗93

3.5 复合电沉积表面改性技术简介94

3.5.1 电刷镀与化学镀94

3.5.2 高速电喷镀95

习题97

4　常用金属材料99

4.1 工业用钢99

4.1.1　钢的分类及编号100

4.1.2　钢中的杂质及合金元素102

4.1.3 结构钢107

4.1.4 工具钢116

4.1.5　特殊性能钢123

4.2　铸铁127

4.2.1　铸铁概述127

4.2.2　常用铸铁131

4.2.3　合金铸铁135

4.3　有色金属及合金136

4.3.1　铝及铝合金136

4.3.2　铜及铜合金140

4.3.3　钛及钛合金143

4.3.4　轴承合金146

习题149

5　其他工程材料151

5.1　高分子材料151

5.1.1 概述151

5.1.2 工程塑料153

5.1.3　有机纤维154

5.1.4　橡胶156

5.1.5　高分子胶粘剂157

5.2 陶瓷材料158

5.2.1　概述158

5.2.2 陶瓷材料的性能159

5.2.3 常用陶瓷材料161

5.3　复合材料163

5.3.1　概述163

5.3.2　复合材料的特点164

5.3.3　常用的复合材料166

5.4　新型材料171

5.4.1　新型金属材料171

5.4.2　纳米材料175

5.4.3　非晶态合金177

5.4.4　智能材料179

习题181

6　机械零件的选材182

6.1 选用材料的基本原则182

6.1.1　使用性能原则182

6.1.2 工艺性能原则183

6.1.3 经济性原则184

6.2　典型零部件选材及工艺分析185

6.2.1　轴的选材及其热处理185

6.2.2　齿轮的选材及其热处理186

6.2.3 箱体及支撑类零件的选材及其热处理188

习题189

参考文献191