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第1章　机械工程材料基础 1

1.1　金属材料基础 1

1.1.1 金属材料的结构特点 1

1.1.2　金属材料的结晶 4

1.1.3　铁碳合金 9

1.1.4　金属材料的冷、热塑性变形 13

1.1.5　金属材料的常温及高温力学性能 17

1.2　高分子材料基础 34

1.2.1　基本概念 34

1.2.2　聚合反应类型 34

1.2.3　高聚物的结构特点 36

1.2.4　高聚物的物理状态 37

1.2.5 高聚物的性能 39

1.3　陶瓷材料基础 40

1.3.1　陶瓷的组织结构 41

1.3.2　陶瓷的性能 42

1.4　复合材料基础 43

1.4.1　基本概念 43

1.4.2　复合材料的性能 43

第2章 钢 45

2.1 钢的分类 45

2.1.1　按化学成分分类 45

2.1.2　按冶金质量分类 46

2.1.3　按用途分类 46

2.2　钢中常存杂质元素对钢性能的影响 46

2.2.1　锰（Mn） 46

2.2.2　硅（Si） 46

2.2.3　硫（S） 46

2.2.4　磷（P） 47

2.2.5　氢（H）、氮（N）、氧（O） 47

2.3　钢中合金元素的作用 48

2.3.1 合金元素在钢中存在的形式 48

2.3.2　合金元素对铁碳合金相图的影响 50

2.3.3　合金元素对钢中组织转变（热处理）的影响 50

2.4　结构钢 51

2.4.1　普通质量结构钢 51

2.4.2　优质结构钢 52

2.4.3　其他结构钢 62

2.5 工具钢 64

2.5.1 刃具钢 64

2.5.2　模具钢 68

2.5.3　量具钢 72

2.6　特殊性能钢 73

2.6.1　不锈钢 73

2.6.2　耐热钢 77

2.6.3　耐磨钢 80

2.7　铸钢 81

第3章　钢的热处理基础 85

3.1　钢的热处理基本原理 85

3.1.1 钢在加热时的转变 86

3.1.2　钢在冷却时的转变 89

3.1.3　钢在回火时组织性能变化 98

3.2　钢的热处理实践 101

3.2.1　钢的整体热处理 101

3.2.2　钢的表面热处理 119

3.2.3　钢的化学热处理 130

3.2.4　钢的离子化学热处理 152

3.2.5　气相沉积技术 154

3.2.6　离子注入技术 156

3.2.7　形变热处理 157

第4章　铸铁及其热处理 159

4.1　铸铁的分类、特性和用途 159

4.1.1　工程结构用铸铁 159

4.1.2　特殊用途铸铁 164

4.2　铸铁的石墨化及热处理特点 166

4.2.1　铸铁的石墨化 166

4.2.2　铸铁热处理的特点 167

4.3　铸铁的热处理 167

4.3.1　灰铸铁的热处理 167

4.3.2 白口铸铁的热处理 170

4.3.3　球墨铸铁的热处理 170

4.3.4　可锻铸铁的热处理 173

第5章　非铁金属材料及其热处理 175

5.1　铜和铜合金及其热处理 175

5.1.1　工业纯铜 175

5.1.2　铜合金 176

5.1.3　铜和铜合金的热处理 181

5.2　铝和铝合金及其热处理 183

5.2.1 工业纯铝 183

5.2.2　铝合金 183

5.2.3　铝及铝合金的热处理 187

5.3　镁和镁合金及其热处理 191

5.3.1　镁和镁合金 191

5.3.2　镁合金的热处理 192

5.4　钛和钛合金及其热处理 194

5.4.1　钛和钛合金 194

5.4.2　钛合金的热处理 195

5.5　铸造轴承合金 197

5.5.1　锡基铸造轴承合金 198

5.5.2　铅基铸造轴承合金 198

5.5.3　铜基铸造轴承合金 198

5.5.4　铝基铸造轴承合金 198

5.5.5　其他轴承材料 198

第6章　粉末冶金材料 200

6.1　粉末冶金材料分类 200

6.2　粉末冶金生产过程 201

6.3　机械制造中常用的粉末冶金材料 202

6.3.1　烧结减摩材料（即含油轴承） 202

6.3.2　烧结铁基粉末冶金结构材料 203

6.3.3　烧结摩擦材料 204

6.3.4　硬质合金 205

6.3.5　钢结硬质合金 210

第7章　非金属材料 212

7.1 高分子材料 212

7.1.1 塑料 212

7.1.2　橡胶 214

7.2　陶瓷材料 216

7.2.1　传统陶瓷 216

7.2.2　特种陶瓷 217

7.3　复合材料 218

7.3.1　纤维增强复合材料 218

7.3.2　粒子增强复合材料 219

第8章　机械零件的失效分析 220

8.1 零件在常温静载条件下的过量弹性变形和过量塑性变形 220

8.1.1　过量弹性变形 220

8.1.2　过量塑性变形 221

8.2　零件的断裂 221

8.2.1　零件在静载荷和冲击载荷下的断裂 221

8.2.2　零件在交变载荷下的疲劳断裂 224

8.3　零件的磨损 226

8.3.1 粘着磨损 226

8.3.2　磨粒磨损 226

8.3.3　腐蚀磨损 226

8.4　零件的腐蚀 227

8.4.1　腐蚀的分类 227

8.4.2　化学腐蚀 227

8.4.3　电化学腐蚀 228

8.4.4　几种典型的局部腐蚀 228

第9章　材料及热处理工艺选择 231

9.1 材料选择 231

9.1.1　材料选择的一般原则 231

9.1.2　选材的步骤 238

9.1.3　选材的方法 238

9.2　热处理工艺选择 239

9.2.1 热处理件的结构工艺性 240

9.2.2　热处理方案的选择 241

9.2.3　热处理技术条件的确定 242

9.2.4　热处理技术条件的标注 245

9.2.5　常用热处理工艺代号 253

9.2.6　热处理工序位置安排 254

9.2.7　热处理与其他冷、热加工工艺的合理配合 257

9.3　几种典型零件材料及热处理工艺选择分析 260

9.3.1 齿轮 260

9.3.2　机床主轴 263

9.3.3　冷作模具 264

9.3.4　内燃机曲轴 265

9.3.5　汽车半轴 266

9.3.6　机床镗杆 267

9.3.7　箱体 267

9.3.8　活塞销 267

第10章　典型零件材料及热处理工艺选择 269

10.1　滚动轴承零件 269

10.1.1　高碳铬轴承钢 269

10.1.2　限制淬透性轴承钢 271

10.1.3　渗碳轴承钢 272

10.1.4 中碳轴承钢 273

10.1.5　特大、特小、特轻、精密轴承用钢 274

10.1.6　不锈轴承钢 276

10.1.7　高温轴承钢 277

10.1.8　防磁轴承用钢及合金 278

10.1.9 冲压滚针轴承套圈等零件用钢 279

10.1.10　保持架、铆钉、支柱等用钢 279

10.1.11　轴承零件加工工艺路线 281

10.2　弹簧 281

10.2.1　通用弹簧钢材及热处理选用 281

10.2.2　特殊用途弹簧钢材及热处理选用 285

10.2.3　弹簧的最终热处理 287

10.2.4　几种典型弹簧的选材及热处理 288

10.3　齿轮 292

10.3.1　机床齿轮 292

10.3.2　汽车、拖拉机齿轮 294

10.3.3　低速重载及高速齿轮 295

10.3.4　其他材料制造齿轮 296

10.3.5　齿轮热处理 297

10.4　紧固件 303

10.4.1　螺纹紧固件 303

10.4.2　垫圈、挡圈、销和铆钉 307

10.5 工具 308

10.5.1　普通工具钢 308

10.5.2　高速工具钢 308

10.5.3　工具用钢的质量要求 309

10.5.4　工具用钢的热处理 310

10.5.5　典型工具选材与热处理 313

10.6　模具 317

10.6.1　冷作模具 318

10.6.2　热作模具 321

10.6.3　塑料模具 323

10.6.4　模具表面强化处理 325

10.7　量具 325

10.7.1　量具用钢 325

10.7.2　量具热处理 327

10.7.3 典型量具的选材与热处理 329

10.8　液压元件的零件 330

10.8.1　齿轮泵零件 330

10.8.2　叶片泵零件 331

10.8.3　柱塞泵零件 333

10.8.4　液压阀零件 334

10.9　大型铸锻件 335

10.9.1　大型锻件常用钢材 335

10.9.2　大型锻件的锻后热处理 335

10.9.3　大型锻件最终热处理 337

10.9.4　热轧工作辊 337

10.9.5　冷轧工作辊 337

10.9.6　支承辊 338

10.9.7　大型铸件 339

10.10　汽车、拖拉机、柴油机零件 339

10.10.1 活塞环 339

10.10.2　活塞销 341

10.10.3　连杆 343

10.10.4　曲轴 344

10.10.5 轮轴 346

10.10.6　挺杆 348

10.10.7　排气阀 351

10.10.8　半轴 352

10.10.9　喷油泵柱塞偶件和喷油嘴偶件 354

10.10.10　履带板 356

10.11　金属切削机床零件 356

10.11.1 机床导轨 356

10.11.2　机床主轴 359

10.11.3　机床丝杠 361

10.11.4　机床基础件 364

10.11.5　机床其他零件 365

10.12　飞机零件 368

10.12.1　飞机起落架外筒 368

10.12.2　飞机蒙皮 368

10.12.3　压气机叶片 369

10.12.4　涡轮叶片 369

10.12.5 涡轮盘 370

10.12.6　涡轮轴 370

10.12.7　燃烧室 371

10.12.8　航空齿轮 371

10.13　气动工具及钻探机械零件 372

10.13.1　凿岩机活塞 372

10.13.2　凿岩机缸体、阀、螺旋棒、棘轮、回转爪和钎套 373

10.13.3　凿岩用钎头 374

10.13.4　凿岩机钎尾及成品钎杆 375

10.13.5　其他气动工具零件 375

10.13.6　牙轮钻机三牙轮钻头 377

10.13.7　钻探机械钻具 378

10.14　农机具零件 379

10.14.1 耕作机械的典型零件 379

10.14.2 收获与采集机械典型刀片 381

10.14.3　农产品加工机械典型零件 382

10.14.4　小农具材料 385

10.15　发电设备零件 386

10.15.1 汽轮机和发电机转子 386

10.15.2　汽轮发电机无磁性护环 388

10.15.3　汽轮机叶轮 389

10.15.4　汽轮机叶片 389

10.15.5　汽轮机螺栓 390

10.15.6　锅炉构件及输汽管 391

10.16　石油化工机械零件 393

10.16.1　泥浆泵零件 393

10.16.2　钻机绞车零件 395

10.16.3　钻探工具 396

10.16.4　钻机齿轮 399

10.16.5　化工机械零件 400

10.17　手表、自行车、缝纫机和纺织机械零件 402

10.17.1　手表零件 402

10.17.2 自行车零件 405

10.17.3　缝纫机零件 406

10.17.4　纺织机械零件 408

附录A 改善零件热处理工艺性的结构设计要点和示例 410

附录B　洛氏、布氏、维氏、努氏硬度换算表 415

附录C 常用金属材料及热处理标准目录 417

附录D　经热处理的机械零件机械加工余量 420

参考文献 424

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