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绪论1

0．1 工程材料的分类1

0．1．1 金属材料1

0．1．2 非金属材料2

0．1．3 复合材料2

0．2 本课程的教学目的和要求2

0．2．1 学习目的2

0．2．2 要求3

第1章 钢的冶炼、浇注、成型工艺及钢材的质量控制4

1．1 钢的冶炼5

1．1．1 炼铁5

1．1．2 炼钢6

1．2 钢的浇注6

1．2．1 模铸法7

1．2．2 连铸法7

1．3 钢的成型7

1．3．1 钢材的概念7

1．3．2 钢材的生产7

1．4 钢材的质量检验8

1．4．1 化学成分分析9

1．4．2 组织分析11

1．4．3 零件的无损探伤12

第2章 金属材料的力学性能15

2．1 静载荷作用下的力学性能15

2．1．1 强度与塑性15

2．1．2 硬度17

2．1．3 刚度21

2．2 在动载荷作用下的力学性能21

2．2．1 冲击韧性和断裂韧性21

2．2．2 疲劳24

2．3 金属材料的高温蠕变现象25

2．4 金属材料的工艺性能26

第3章 金属及其合金的固态结构28

3．1 金属与合金28

3．2 纯金属的晶体结构28

3．2．1 晶胞、晶系和点阵类型29

3．2．2 晶面指数和晶向指数30

3。2．3 典型的金属晶体结构34

3．2．4 金属的同素异晶转变36

3．3 实际金属的晶体结构36

3．3．1 实际金属的多晶体结构36

3．3．2 实际金属的晶体缺陷37

3．3．3 晶界的特性41

3．4 合金的结构类型41

3．4．1 固溶体41

3．4．2 金属化合物（或中间相）44

第4章 金属及其合金的结晶48

4．1 结晶过程概述48

4．1．1 金属结晶过程特征48

4．1．2 形核与长大50

4．2 晶粒大小及控制53

4．2．1 晶粒度对金属材料性能的影响53

4．2．2 细化晶粒的措施53

4．3 铸锭的结晶（凝固）组织55

4．3．1 铸锭的一般组织55

4．3．2 影响铸锭柱状晶形成的因素55

4．3．3 改善铸锭组织的方法56

第5章 金属材料的塑性变形57

5．1 金属的塑性变形57

5．1．1 单晶体的塑性变形58

5．1．2 多晶体的塑性变形59

5．2 塑性变形对金属组织和性能的影响59

5．2．1 塑性变形对金属组织的影响59

5．2．2 塑性变形对金属性能的影响61

5．3 冷塑性变形金属在加热时的变化62

5．3．1 回复63

5．3．2 再结晶63

5．3．3 晶粒长大63

5．4 热塑性变形对金属组织和性能的影响64

5．4．1 金属材料的冷热加工的区别65

5．4．2 热塑性变形对金属组织和性能的影响65

第6章 二元合金相图68

6．1 相图的表示和测定方法68

6．1．1 二元合金相图的表示法68

6．1．2 二元合金相图的测定方法69

6．2 平衡相的定量法则—杠杆定律70

6．2．1 直线规则70

6．2．2 杠杆定律70

6．3 二元合金相图71

6．3．1 二元匀晶相图71

6．3．2 二元共晶相图73

6．3．3 不平衡结晶78

6．3．4 包晶相图80

6．3．5 其他类型的二元相图82

6．3．6 二元合金相图的基本类型及特征84

6．3．7 二元相图的规律和分析方法85

6．4 合金的性能与成分的关系87

6．4．1 合金的机械性能、物理性能与成分的关系87

6．4．2 合金的工艺性能与成分的关系88

第7章 铁－碳合金相图90

7．1 铁－碳合金中的的组元和基本相90

7．1．1 铁的同素异晶转变90

7．1．2 铁－碳合金中的基本相90

7．2 铁－碳合金相图的分析93

7．2．1 铁－碳合金相图中的特性点93

7．2．2 碳合金相图中的特性线93

7．2．3 铁碳合金相图中的相区95

7．3 铁－碳合金的平衡结晶和室温组织95

7．3．1 铁－碳合金的分类95

7．3．2 铁－碳合金的平衡结晶和室温组织95

7．3．3 含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响103

7．3．4 铁－碳合金相图应用105

第8章 钢的热处理108

8．1 概述108

8．1．1 热处理基本概念及分类108

8．1．2 热处理设备分类109

8．2 钢在加热时的组织转变109

8．2．1 相变温度110

8．2．2 奥氏体（共析钢）的形成过程110

8．2．3 奥氏体的晶粒大小及其影响因素111

8．2．4 热处理加热的一般原则112

8．3 钢在冷却时的组织转变114

8．3．1 共析钢过冷奥氏体等温冷却转变曲线114

8．3．2 共析钢过冷奥氏体连续冷却转变曲线118

8．4 常见的热处理缺陷121

8．4．1 欠热、过热与过烧121

8．4．2 氧化与脱碳121

8．4．3 变形与开裂121

8．5 钢的热处理工艺122

8．5．1 退火与正火122

8．5．2 正火124

8．5．3 退火、正火的热处理缺陷125

8．5．4 钢的淬火126

8．5．5 钢的回火133

8．6 钢的表面热处理136

8．6．1 表面淬火136

8．6．2 化学热处理139

8．7 其他热处理简介143

8．7．1 真空热处理143

8．7．2 形变热处理144

8．7．3 高能量密度表面热处理144

8．7．4 表面改性技术146

8．8 热处理工艺的制订148

8．8．1 热处理零件结构的工艺性148

8．8．2 热处理工序位置的安排149

8．8．3 应用举例150

第9章 非合金钢（碳钢）与铸铁153

9．1 非合金钢（碳钢）的分类及编号153

9．1．1 分类153

9．1．2 常用碳素钢的牌号表示方法154

9．1．3 常存元素对非合金钢组织和性能的影响154

9．2 碳素结构钢155

9．2．1 普通碳素结构钢155

9．2．2 优质碳素结构钢156

9．3 低合金高强度结构钢159

9．3．1 低合金高强度结构钢的成分特点159

9．3．2 低合金高强度结构钢的牌号、性能及用途160

9．4 碳素工具钢161

9．4．1 特点161

9．4．2 牌号与性能161

9．5 铸钢162

9．5．1 铸造碳钢163

9．6 铸铁164

9．6．1 铸铁的石墨化和分类165

9．6．2 常用的铸铁168

9．6．3 灰铸铁168

9．6．4 球墨铸铁172

9．6．5 蠕墨铸铁175

9．6．6 可锻铸铁177

9．6．7 合金铸铁179

第10章 合金钢183

10．1 钢的合金化原理183

10．1．1 合金元素在钢中存在形式183

10．1．2 合金元素在钢中的作用184

10．2 合金钢的分类及产品牌号表示191

10．2．1 钢产品分类192

10．2．2 钢铁及合金统一数字代号体系牌号简介197

10．3 合金结构钢200

10．3．1 调质钢201

10．3．2 非调质钢205

10．3．3 易削钢205

10．3．4 弹簧钢207

10．3．5 渗碳钢211

10．3．6 滚动轴承钢214

10．4 合金工具钢217

10．4．1 刃具钢217

10．4．2 量具钢223

10．4．3 模具钢224

10．5 特殊性能钢231

10．5．1 不锈钢231

10．5．2 耐热钢237

10．5．3 耐磨钢238

第11章 金属材料的选用原则和热处理工艺应用242

11．1 选材的原则242

11．1．1 使用性原则242

11．1．2 工艺性原则245

11．1．3 经济性原则246

11．1．4 零件的失效分析247

11．2 热处理的应用247

11．2．1 热处理方案的选择247

11．2．2 热处理在工序中的位置248

11．2．3 生产过程中常用的热处理工艺248

11．2．4 零件热处理的技术条件标准249

11．3 典型零件的选材与热处理251

11．3．1 齿轮类零件选材与热处理应用251

11．3．2 轴类零件选材与热处理应用254

第12章 有色金属及其合金260

12．1 铝与铝合金260

12．1．1 工业纯铝260

12．1．2 铝合金261

12．1．3 变形铝合金264

12．1．4 铸造铝合金268

12．2 铜及其合金272

12．2．1 工业纯铜272

12．2．2 铜合金272

12．2．3 黄铜273

12．2．4 青铜275

12．3 钛及钛合金276

12．3．1 纯钛276

12．3．2 钛合金276

12．3．3 钛合金的性能277

12．3．4 钛合金的热处理278

12．4 镁及镁合金278

12．4．1 镁合金278

12．4．2 变形镁合金279

12．4．3 铸造镁合金280

12．4．4 镁合金的热处理281

12．5 轴承合金282

12．5．1 对滑动轴承合金性能的要求282

12．5．2 常用滑动轴承合金283

第13章 金属功能材料和复合材料简介286

13．1 金属功能材料286

13．1．1 磁性合金286

13．1．2 热膨胀、弹性与减振合金287

13．2 复合材料289

13．2．1 复合材料的分类290

13．2．2 金属基复合材料的工程性能和应用291

第14章 非金属材料简介293

14．1 高分子材料293

14．1．1 塑料294

14．1．2 橡胶296

14．2 陶瓷298

14．2．1 陶瓷的分类298

14．2．2 陶瓷的性能298

14．2．3 常用的陶瓷材料299

参考文献300