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第1章 工程材料及其性能1

学习重点及难点1

引导案例1

1.1 工程材料概述1

1.1.1 材料的发展1

1.1.2 工程材料的分类2

1.2 金属材料的常用力学性能2

1.2.1 金属材料所受载荷与常用力学性能2

1.2.2 强度3

1.2.3 塑性4

1.2.4 硬度5

1.2.5 冲击韧度7

1.2.6 疲劳强度8

1.3 金属材料的物理性能和化学性能9

1.3.1 物理性能9

1.3.2 化学性能9

1.4 金属材料的工艺性能9

案例释疑10

本章小结11

思考与练习11

第2章 金属学基础知识12

学习重点及难点12

引导案例12

2.1 纯金属的晶体结构12

2.1.1 晶体与非晶体12

2.1.2 晶体结构12

2.1.3 金属晶格的类型13

2.1.4 实际金属的晶体结构14

2.1.5 实际金属的晶体缺陷14

2.2 金属的结晶16

2.2.1 纯金属的冷却曲线与过冷度16

2.2.2 纯金属的结晶过程17

2.2.3 合金铸件（或铸锭）结晶后的组织结构17

2.2.4 晶粒大小及其控制18

2.3 合金的晶体结构18

2.3.1 合金的基本概念18

2.3.2 合金的相结构19

2.4 金属的冷塑性变形20

2.4.1 金属的塑性变形21

2.4.2 冷塑性变形对金属组织和性能的影响22

2.4.3 冷塑性变形后在加热时的回复与再结晶23

2.5 金属的热塑性变形24

2.5.1 热加工与冷加工的区别24

2.5.2 热加工对金属组织和性能的影响25

案例释疑25

本章小结26

思考与练习26

第3章 铁碳合金及碳素钢27

学习重点及难点27

引导案例27

3.1 铁碳合金及其相图27

3.1.1 工业纯铁27

3.1.2 铁碳合金的基本组织28

3.1.3 铁碳合金相图29

3.1.4 铁碳合金的分类31

3.1.5 典型铁碳合金的结晶过程31

3.1.6 含碳量对钢性能的影响33

3.1.7 铁碳合金相图在工业中的应用34

3.2 碳素钢概述35

3.2.1 常存杂质元素对碳素钢性能的影响35

3.2.2 碳素钢的分类35

3.2.3 钢材的品种36

3.3 碳素结构钢37

3.3.1 普通碳素结构钢37

3.3.2 优质碳素结构钢37

3.4 碳素工具钢40

3.5 铸造碳钢41

案例释疑42

本章小结43

思考与练习43

第4章 钢的热处理44

学习重点及难点44

引导案例44

4.1 热处理概述44

4.2 钢在加热时的转变45

4.2.1 钢在加热和冷却时的固态临界点45

4.2.2 钢在加热时的组织转变过程46

4.2.3 加热时奥氏体的晶粒大小及控制47

4.3 钢在冷却时的转变47

4.3.1 过冷奥氏体的等温转变48

4.3.2 过冷奥氏体的连续冷却转变50

4.4 钢的退火和正火50

4.4.1 钢的退火50

4.4.2 钢的正火52

4.4.3 退火与正火的应用选择53

4.5 钢的淬火53

4.5.1 钢的淬火工艺54

4.5.2 淬火方法55

4.5.3 钢的淬透性与淬硬性56

4.5.4 钢的淬火缺陷及预防57

4.6 淬火钢的回火57

4.6.1 淬火钢回火的目的58

4.6.2 常用的回火方法58

4.6.3 回火脆性58

4.7 钢的表面热处理59

4.7.1 钢的表面淬火59

4.7.2 钢的化学热处理61

4.8 其他热处理技术63

4.8.1 时效处理63

4.8.2 形变热处理63

4.8.3 真空热处理64

4.8.4 可控气氛热处理64

4.8.5 表面气相沉积64

4.9 热处理方案选择及工艺位置安排65

4.9.1 常用热处理方案的选择66

4.9.2 热处理工艺位置安排67

4.10 零件的热处理结构工艺性67

案例释疑69

本章小结69

思考与练习70

第5章 合金钢及硬质合金71

学习重点及难点71

引导案例71

5.1 合金钢概述71

5.2 合金钢的分类和牌号72

5.2.1 合金钢的分类72

5.2.2 合金钢的牌号73

5.3 合金元素在钢中的作用74

5.3.1 合金元素对钢力学性能的影响74

5.3.2 合金元素对钢热处理性能的影响75

5.3.3 合金元素对钢加工工艺性能的影响75

5.4 合金结构钢76

5.4.1 工程构件用合金钢76

5.4.2 机械结构用合金钢77

5.5 合金工具钢81

5.5.1 合金刃具钢81

5.5.2 合金模具钢84

5.5.3 合金量具钢87

5.6 特殊性能合金钢88

5.6.1 不锈钢88

5.6.2 耐热钢89

5.6.3 耐磨钢90

5.6.4 易切削结构钢91

5.7 硬质合金92

5.7.1 硬质合金的应用与特性92

5.7.2 常用硬质合金92

案例释疑94

本章小结94

思考与练习95

第6章 铸铁96

学习重点及难点96

引导案例96

6.1 铸铁概述96

6.1.1 铸铁的成分及性能特点97

6.1.2 铸铁的分类及应用97

6.2 灰铸铁98

6.2.1 灰铸铁的成分、组织与性能特点98

6.2.2 灰铸铁的牌号和应用99

6.2.3 灰铸铁的孕育处理100

6.2.4 灰铸铁的热处理100

6.3 球墨铸铁101

6.3.1 球墨铸铁的组织与性能101

6.3.2 球墨铸铁的牌号及用途102

6.3.3 球墨铸铁的热处理102

6.4 可锻铸铁103

6.4.1 可锻铸铁的生产过程及成分103

6.4.2 可锻铸铁的组织与性能103

6.4.3 可锻铸铁的牌号及用途104

6.5 其他铸铁105

6.5.1 蠕墨铸铁105

6.5.2 特殊性能铸铁106

案例释疑106

本章小结107

思考与练习108

第7章 有色金属及其合金109

学习重点及难点109

引导案例109

7.1 有色金属概述109

7.2 铜及铜合金109

7.2.1 工业纯铜109

7.2.2 铜合金110

7.3 铝及铝合金112

7.3.1 工业纯铝112

7.3.2 铝合金113

7.4 钛及钛合金115

7.4.1 工业纯钛115

7.4.2 钛合金115

7.5 滑动轴承合金116

7.5.1 轴承及轴承合金的类别116

7.5.2 铅基轴承合金117

7.5.3 锡基轴承合金118

7.5.4 铝基轴承合金118

7.5.5 铜基轴承合金119

案例释疑120

本章小结120

思考与练习120

第8章 非金属材料及新型材料121

学习重点及难点121

引导案例121

8.1 非金属材料概述121

8.2 高分子材料121

8.2.1 塑料122

8.2.2 橡胶125

8.2.3 纤维127

8.2.4 胶粘剂128

8.2.5 涂料129

8.3 陶瓷材料129

8.3.1 陶瓷的分类129

8.3.2 陶瓷的性能特点130

8.3.3 常用陶瓷的种类及应用130

8.4 复合材料131

8.4.1 复合材料的概念131

8.4.2 复合材料的分类132

8.4.3 复合材料的性能特点132

8.4.4 常用复合材料133

8.5 新型材料134

8.5.1 高温材料134

8.5.2 形状记忆材料135

8.5.3 超导材料136

案例释疑137

本章小结137

思考与练习138

第9章 机械零件材料的选择139

学习重点及难点139

引导案例139

9.1 机械零件的失效139

9.1.1 失效的概念及特征139

9.1.2 失效的类型139

9.1.3 失效的原因140

9.2 机械零件材料选择的一般原则141

9.2.1 使用性能的考虑141

9.2.2 工艺性能的考虑141

9.2.3 经济性的考虑142

9.3 典型零件选材实例142

9.3.1 轴类零件的选材及热处理142

9.3.2 齿轮类零件的选材与工艺分析144

9.3.3 箱体类零件的选材146

案例释疑146

本章小结146

思考与练习146

第10章 零件毛坯成形概论147

学习重点及难点147

引导案例147

10.1 铸造成形基础147

10.1.1 铸造概述147

10.1.2 砂型铸造147

10.1.3 特种铸造简介153

10.2 焊接成形基础157

10.2.1 焊接概述157

10.2.2 手工电弧焊157

10.2.3 埋弧焊160

10.2.4 气体保护焊161

10.2.5 电阻焊162

10.2.6 钎焊164

10.3 锻压成形基础166

10.3.1 锻压概述166

10.3.2 自由锻167

10.3.3 模锻169

10.3.4 板料冲压172

10.3.5 锻压新技术简介173

案例释疑175

本章小结175

思考与练习175

附录177

附录A 简明实验177

实验1 金属材料的拉伸实验177

实验2 金属材料硬度的测定179

实验3 铁碳合金显微组织的观察及分析181

实验4 碳素钢的热处理183

附录B 压痕直径与布氏硬度对照表185

附录C 黑色金属硬度与强度换算表188

附录D 各类钢铁的牌号表示方法188

附录E 常用热处理工艺代号及技术条件的表示方法189

参考文献190