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绪论1

第1章　工程材料性能3

教学基本要求3

1.1　静载时材料的力学性能3

1.1.1　强度与塑性3

1.1.2　弹性与刚度5

1.1.3　硬度5

1.2　动载时材料的力学性能7

1.2.1　冲击韧性7

1.2.2　疲劳强度8

1.3　工程材料的物理、化学及工艺性能8

1.3.1　物理性能8

1.3.2　化学性能9

1.3.3　工艺性能9

思考题9

第2章　金属与合金的晶体结构和二元合金相图10

教学基本要求10

2.1　金属的晶体结构10

2.1.1　晶体的概念10

2.1.2　实际晶体结构12

2.2　金属的结晶与同素异构转变13

2.2.1　纯金属的结晶13

2.2.2　晶粒大小及控制15

2.2.3　金属的同素异构转变15

2.3　合金与合金的相结构16

2.3.1　合金16

2.3.2　合金的相结构16

2.4　二元合金相图18

2.4.1　匀晶相图19

2.4.2　共晶相图20

2.4.3　包晶相图21

2.4.4　共析相图21

2.5　铁碳合金与铁碳合金相图22

2.5.1　铁碳合金的基本组织与性能22

2.5.2　铁碳合金相图23

思考题29

第3章　金属的热处理31

教学基本要求31

3.1　金属热处理概述31

3.1.1　钢在加热时的组织转变32

3.1.2　钢在冷却时的组织转变33

3.2　金属的整体热处理工艺38

3.2.1　退火38

3.2.2　正火40

3.2.3　淬火40

3.2.4　回火42

3.3　钢的淬透性44

3.3.1　淬透性的概念及对热处理后力学性能的影响44

3.3.2　影响淬透性及淬硬深度的因素45

3.3.3　淬透性的测定与表示方法45

3.4　金属的表面热处理与化学热处理46

3.4.1　钢的表面淬火47

3.4.2　化学热处理48

3.5　其他热处理工艺简介51

3.5.1　真空热处理51

3.5.2　可控气氛热处理51

3.5.3　形变热处理52

3.5.4　超细化热处理52

3.5.5　高能束热处理52

3.6　热处理工件的结构工艺性53

3.6.1　热处理工艺对零件结构的要求53

3.6.2　和结构工艺性有关的其他要求55

思考题55

第4章　工业用钢与铸铁56

教学基本要求56

4.1　概述56

4.1.1　工业用钢的分类与牌号56

4.1.2　杂质对钢质量的影响58

4.1.3　合金元素在钢中的作用59

4.2　工程结构钢62

4.2.1　概述62

4.2.2　碳素结构钢（非合金结构钢）62

4.2.3　低合金高强度结构钢和合金结构钢63

4.2.4　微合金化低碳高强度钢简介65

4.3　机械结构钢67

4.3.1　优质的、特殊质量的非合金结构钢（优质碳素结构钢）67

4.3.2　特殊质量的机械结构用合金钢69

4.3.3　易切削钢77

4.3.4　铸钢78

4.4　滚动轴承钢79

4.5　工具钢82

4.5.1　概述82

4.5.2　刃具钢82

4.5.3 高速工具钢84

4.5.4　模具钢87

4.6　不锈钢、耐热钢和低温钢91

4.6.1 不锈钢91

4.6.2　耐热钢94

4.6.3　低温钢95

4.7　特殊物理性能钢96

4.8　铸铁96

4.8.1　概述96

4.8.2　铸铁石墨化96

4.8.3　铸铁分类98

4.8.4　常用铸铁的牌号、性能与应用98

4.9　工程材料新发展简介106

4.9.1　形状记忆合金106

4.9.2　纳米材料107

4.9.3　非晶态合金及微晶合金108

4.9.4　储氢材料109

4.9.5　超导材料109

4.9.6　减振合金109

4.9.7　超塑性合金110

思考题111

第5章　非铁合金及粉末冶金材料112

教学基本要求112

5.1　铝及铝合金112

5.1.1　工业纯铝112

5.1.2　铝合金及其强化处理113

5.1.3　铝合金分类及其应用114

5.2　铜及铜合金118

5.2.1 工业纯铜118

5.2.2　铜合金119

5.3　其他非铁合金简介124

5.3.1　钛及其合金124

5.3.2　镁及其合金125

5.3.3　锌及其合金126

5.4　铸造轴承合金与粉末冶金127

5.4.1　铸造轴承合金127

5.4.2　粉末冶金129

思考题130

第6章　聚合物、无机与复合材料131

教学基本要求131

6.1　聚合物材料131

6.1.1　聚合物特征131

6.1.2　塑料131

6.1.3　橡胶135

6.1.4　纤维137

6.1.5　涂料137

6.1.6　粘合剂138

6.1.7　功能聚合物材料简介139

6.2　无机非金属材料139

6.3　复合材料143

6.3.1 复合材料的性能特点143

6.3.2　树脂基复合材料145

6.3.3　金属基复合材料147

6.3.4　其他类型的复合材料147

思考题148

第7章　工程材料的合理选用149

教学基本要求149

7.1 机械零件合理选材的基本原则与步骤149

7.1.1　使用性原则149

7.1.2 工艺性原则150

7.1.3　经济性原则152

7.1.4　可持续发展原则154

7.1.5　选材的基本步骤154

7.2　机械零件的失效分析155

7.2.1　零件失效及失效形式155

7.2.2　失效分析156

7.3 常用零件选材的原则方法156

7.3.1 以防止过量变形为主的选材156

7.3.2　以抗磨损性能为主的选材157

7.3.3　以抗疲劳性能为主的选材157

7.3.4　以综合力学性能为主的选材158

7.3.5　选材时应注意的事项158

7.4　轴类零件的选材及热处理159

7.4.1　工作条件与失效形式159

7.4.2　主要性能要求159

7.4.3　轴类零件的选材与工艺路线实例160

7.5 齿轮零件的选材及热处理163

7.5.1 齿轮的工作条件与失效形式163

7.5.2　主要性能要求164

7.5.3　齿轮的选材与热处理164

7.5.4　齿轮选材与工艺路线实例164

7.6　弹簧零件的选材及热处理167

7.6.1　工作条件与失效形式167

7.6.2　性能要求167

7.6.3　选材及其热处理168

7.7　其他常见零件的选材及热处理169

7.8　切削刀具的选材及热处理170

7.8.1　工作条件与失效形式170

7.8.2　主要性能要求170

7.8.3　切削刀具的选材171

7.8.4　典型刀具171

7.9　模具零件的选材及热处理173

7.9.1　冷作模具173

7.9.2　热作模具180

7.9.3　塑料模具181

7.10　汽车零件的选材及热处理183

7.10.1　汽车零件的选材概况183

7.10.2　部分汽车零件的材料与热处理实例184

7.11　锅炉、压力容器和汽轮机主要零件的选材186

7.12　航空航天材料简介187

7.12.1　航空航天材料的种类187

7.12.2　航空航天材料的要求189

7.12.3　航空航天材料的发展展望189

思考题190

第8章　课堂讨论指导192

课堂讨论一　铁碳合金相图192

课堂讨论二　金属热处理192

课堂讨论三　工业用钢193

参考文献195