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第1章 工程材料的力学性能3

1.1 材料的强度及塑性3

1.1.1 拉伸试验及拉伸曲线3

1.1.2 弹性极限与刚度4

1.1.3 强度4

1.1.4 塑性5

1.2 材料的硬度6

1.2.1 布氏硬度6

1.2.2 洛氏硬度7

1.2.3 维氏硬度8

1.3 材料的冲击韧度8

1.3.1 冲击试验及其指标9

1.3.2 小能量多次冲击试验10

1.4 材料的断裂韧度10

1.5 材料的疲劳强度11

习题12

第2章 常见金属的晶体结构与结晶13

2.1 金属的晶体结构13

2.1.1 晶体与非晶体13

2.1.2 金属的晶体结构13

2.1.3 金属的实际晶体结构16

2.2 纯金属的结晶19

2.2.1 纯金属的冷却曲线和过冷度19

2.2.2 纯金属的结晶过程21

2.2.3 晶粒大小对金属力学性能的影响22

2.2.4 影响晶粒大小的因素及晶粒大小的控制22

2.3 合金的相结构及二元合金相图23

2.3.1 合金的相结构23

2.3.2 二元合金相图25

2.3.3 二元合金相图的基本类型26

2.4 合金性能与相图的关系32

2.4.1 合金的力学性能、物理性能与相图的关系32

2.4.2 合金的工艺性能与相图的关系33

习题33

第3章 金属的塑性变形与再结晶35

3.1 金属的塑性变形35

3.1.1 金属的弹性变形与塑性变形35

3.1.2 单晶体的塑性变形36

3.1.3 多晶体的塑性变形38

3.2 冷塑性变形对金属组织和性能的影响39

3.2.1 冷塑性变形对金属组织的影响39

3.2.2 冷塑性变形对性能的影响41

3.3 回复与再结晶43

3.3.1 回复43

3.3.2 再结晶44

3.3.3 晶粒长大45

3.3.4 影响再结晶晶粒大小的因素45

3.4 金属的热加工46

3.4.1 热加工与冷加工的区别46

3.4.2 热加工对金属组织和性能的影响47

习题48

第4章 铁碳合金相图及碳钢49

4.1 铁碳合金的基本组织49

4.1.1 纯铁49

4.1.2 铁碳合金的基本组织50

4.2 铁碳合金相图51

4.2.1 铁碳合金相图中的特性点与特性线51

4.2.2 典型铁碳合金的结晶过程53

4.3 碳的质量分数对铁碳合金组织和力学性能的影响58

4.3.1 碳的质量分数对平衡组织的影响58

4.3.2 碳的质量分数对力学性能的影响59

4.4 铁碳合金相图的应用60

4.5 碳钢61

4.5.1 钢中的常存元素61

4.5.2 碳钢的分类62

4.5.3 碳钢的牌号、性能及用途63

习题68

第5章 钢的热处理69

5.1 钢在加热时的组织转变69

5.1.1 奥氏体的形成70

5.1.2 奥氏体晶粒的大小及控制72

5.2 钢在冷却时的组织转变74

5.2.1 过冷奥氏体的等温转变曲线74

5.2.2 过冷奥氏体的等温转变产物的组织和性能75

5.2.3 影响C曲线的因素79

5.2.4 过冷奥氏体的连续冷却转变80

5.3 钢的退火与正火80

5.3.1 钢的退火81

5.3.2 钢的正火82

5.4 钢的淬火83

5.4.1 淬火温度与保温时间83

5.4.2 淬火冷却介质83

5.4.3 淬火方法84

5.4.4 钢的淬硬性和淬透性85

5.4.5 淬火缺陷及防止措施87

5.5 钢的回火88

5.5.1 回火的目的89

5.5.2 淬火钢在回火时组织与性能的变化89

5.5.3 回火的分类及应用90

5.6 钢的表面热处理91

5.6.1 钢的表面淬火91

5.6.2 钢的化学热处理92

5.7 其他热处理工艺96

5.7.1 可控气氛热处理96

5.7.2 真空热处理97

5.7.3 形变热处理98

5.7.4 激光热处理99

习题100

第6章 合金钢102

6.1 合金元素在钢中的作用102

6.1.1 合金元素对钢中基本相的影响102

6.1.2 合金元素对铁碳合金相图的影响103

6.1.3 合金元素对钢热处理的影响104

6.2 合金钢的分类和牌号107

6.2.1 合金钢的分类107

6.2.2 合金钢的牌号表示方法107

6.3 合金结构钢110

6.3.1 低合金结构钢110

6.3.2 合金渗碳钢115

6.3.3 合金调质钢118

6.3.4 合金弹簧钢119

6.3.5 滚动轴承钢122

6.3.6 超高强度钢124

6.4 合金工具钢与高速工具钢124

6.4.1 合金工具钢124

6.4.2 高速工具钢128

6.5 特殊性能钢132

6.5.1 不锈钢132

6.5.2 耐热钢136

6.5.3 高锰耐磨钢138

习题139

第7章 铸铁140

7.1 铸铁的石墨化140

7.1.1 铁碳合金的双重相图140

7.1.2 铸铁的石墨化过程141

7.1.3 影响石墨化的因素142

7.2 铸铁的分类143

7.3 灰铸铁143

7.3.1 灰铸铁的化学成分、组织与性能143

7.3.2 灰铸铁的孕育处理144

7.3.3 灰铸铁的牌号及用途144

7.3.4 灰铸铁的热处理145

7.4 球墨铸铁146

7.4.1 球墨铸铁的化学成分、组织与性能146

7.4.2 球化处理147

7.4.3 球墨铸铁的牌号及用途147

7.4.4 球墨铸铁的热处理147

7.5 蠕墨铸铁149

7.5.1 蠕墨铸铁的化学成分、组织与性能149

7.5.2 蠕墨化处理149

7.5.3 蠕墨铸铁的牌号及用途149

7.6 可锻铸铁150

7.6.1 可锻铸铁的化学成分、组织与性能150

7.6.2 可锻铸铁的生产工艺151

7.6.3 可锻铸铁的牌号及用途152

7.7 特殊性能铸铁153

7.7.1 耐磨铸铁153

7.7.2 耐热铸铁154

7.7.3 耐蚀铸铁155

习题155

第8章 非铁金属材料及硬质合金156

8.1 铝及铝合金156

8.1.1 工业纯铝156

8.1.2 铝合金的分类156

8.1.3 铝合金的强化158

8.1.4 变形铝合金159

8.1.5 铸造铝合金161

8.2 铜及铜合金163

8.2.1 工业纯铜163

8.2.2 铜合金163

8.3 钛及钛合金170

8.3.1 工业纯钛170

8.3.2 钛合金170

8.3.3 钛合金的热处理172

8.4 滑动轴承合金172

8.4.1 滑动轴承对轴承合金的性能要求172

8.4.2 轴承合金的分类及牌号表示方法173

8.4.3 常用的轴承合金及用途173

8.5 硬质合金175

8.5.1 粉末冶金简介176

8.5.2 硬质合金176

习题178

第9章 非金属材料及新型材料180

9.1 高分子材料180

9.1.1 高分子材料的概念180

9.1.2 高分子材料的性能180

9.1.3 常用高分子材料181

9.2 陶瓷材料186

9.2.1 陶瓷材料的概念186

9.2.2 陶瓷的性能186

9.2.3 常用陶瓷材料187

9.3 复合材料187

9.3.1 复合材料的分类188

9.3.2 复合材料的性能188

9.3.3 常用复合材料及用途188

9.4 新型材料190

9.4.1 纳米材料190

9.4.2 非晶态合金191

9.4.3 超导材料192

9.4.4 形状记忆合金194

习题196

第10章 常用机械工程材料的选用197

10.1 机械零件的失效与分析197

10.1.1 失效的概念197

10.1.2 机械零件失效的形式197

10.1.3 机械零件失效的原因与分析方法199

10.2 材料选择的一般原则、方法和步骤201

10.2.1 材料选择的一般原则201

10.2.2 材料选择的方法与步骤204

10.3 典型零件的材料选择205

10.3.1 轴类零件206

10.3.2 齿轮类零件209

10.3.3 箱体类零件212

习题213

附表214

附表Ⅰ 黑色金属硬度及强度换算值（摘自GB/T 1172—1999）214

附表Ⅱ 常用钢种的临界温度217