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第1章 材料的分类与钢铁生产 1

1.1 材料的分类 1

1.1.1 元素、物质、材料 1

1.1.2 材料的发展史 1

1.1.3 材料的分类 1

1.2 钢铁材料生产简介 4

1.2.1 炼铁 4

1.2.2 炼钢 5

1.2.3 钢材生产 7

思考题 8

第2章 材料的组织结构与性能 9

2.1 材料的成分、组织结构与性能 9

2.1.1 材料的成分、组织结构与性能的关系 9

2.1.2 金属材料的性能 9

2.2 静态力学性能 10

2.2.1 金属材料的拉伸试验 10

2.2.2 金属材料的硬度试验 13

2.3 动态力学性能 17

2.3.1 冲击韧度 17

2.3.2 疲劳极限 18

2.3.3 材料的耐磨性能 19

2.4 断裂韧度 19

2.5 高、低温性能 21

2.5.1 高温性能 21

2.5.2 低温性能 21

2.6 纯金属的性能特点 21

思考题 22

第3章 材料的微观结构与固溶强化 23

3.1 纯金属的结构 23

3.1.1 晶体、晶格、晶胞 23

3.1.2 3种典型的金属晶体结构 24

3.1.3 立方晶系的晶面和晶向表示方法 26

3.2 纯金属的实际晶体结构 28

3.2.1 单晶体与多晶体的基本概念 28

3.2.2 晶体缺陷 28

3.3 金属材料的强化思路与强化方法 30

3.3.1 强化思路 30

3.3.2 强化方法 31

3.4 合金的晶体结构 34

3.4.1 合金、组元、相 34

3.4.2 合金的相结构 34

思考题 37

第4章 金属的凝固与细晶强化 38

4.1 物质的状态、凝固与结晶 38

4.2 纯金属结晶的宏观现象及热力学分析 39

4.2.1 纯金属结晶的宏观现象 39

4.2.2 热力学分析 40

4.3 纯金属结晶的微观过程 40

4.3.1 形核 41

4.3.2 长大 43

4.4 晶粒大小及细晶强化 44

4.4.1 晶粒大小对性能的影响 44

4.4.2 晶粒度及其影响因素 44

4.4.3 控制晶粒度的措施 44

4.5 铸锭组织与缺陷 46

4.5.1 铸锭的宏观组织 46

4.5.2 铸锭结构的特性 47

4.5.3 铸锭的缺陷 47

4.6 金属的同素异晶转变 48

4.7 合金的结晶 49

4.7.1 相图、相变、相与组织 49

4.7.2 二元合金相图的建立 50

4.7.3 二元合金相图的基本类型 50

思考题 58

第5章 铁碳合金与第二相强化 60

5.1 铁碳合金的基本相 60

5.2 铁碳合金相图 61

5.2.1 铁碳合金相图分析 61

5.2.2 典型合金的结晶过程及其组织 64

5.2.3 含碳量对铁碳合金组织和性能的影响 70

5.2.4 铁碳相图的应用和局限性 72

思考题 73

第6章 金属的塑性变形与形变强化 74

6.1 金属的塑性变形 74

6.1.1 单晶体金属的塑性变形 74

6.1.2 多晶体金属的塑性变形 78

6.2 冷塑性变形对组织和性能的影响 79

6.2.1 加工硬化 79

6.2.2 显微组织的变化 80

6.2.3 织构现象的产生 80

6.2.4 残余内应力 82

6.3 回复与再结晶 82

6.3.1 变形金属在加热时的组织和性能的变化 82

6.3.2 金属的再结晶温度 85

6.3.3 再结晶退火后的晶粒度 86

6.4 金属的热加工 86

6.4.1 热加工与冷加工的区别 86

6.4.2 热加工对金属组织和性能的影响 87

思考题 87

第7章 钢的热处理与相变强化 89

7.1 概述 89

7.2 钢在加热时的组织转变 90

7.2.1 奥氏体的形成 90

7.2.2 影响珠光体向奥氏体转变的因素 91

7.2.3 奥氏体晶粒的长大及其影响因素 92

7.3 钢在冷却时的组织转变 93

7.3.1 过冷奥氏体等温转变图 93

7.3.2 过冷奥氏体连续转变图 103

7.4 钢的退火和正火 104

7.4.1 退火和正火的目的 104

7.4.2 退火和正火操作及其应用 105

7.4.3 退火和正火的选择 107

7.5 钢的淬火 107

7.5.1 淬火的目的 108

7.5.2 淬火温度的选择 108

7.5.3 淬火冷却介质 108

7.5.4 常用的淬火方法 109

7.5.5 钢的淬透性 110

7.6 钢的回火 112

7.7 钢的表面淬火 113

7.7.1 感应加热表面淬火 114

7.7.2 火焰加热表面淬火 115

7.8 钢的化学热处理 115

7.8.1 渗碳 115

7.8.2 氮化 118

7.9 热处理新技术新工艺 119

思考题 121

第8章 工业用钢及其应用 122

8.1 概述 122

8.2 钢的分类和编号 122

8.2.1 钢的分类 122

8.2.2 钢的编号 123

8.3 钢中杂质与合金元素的作用 126

8.3.1 常存杂质元素对钢性能的影响 126

8.3.2 钢中合金元素的作用 127

8.4 结构钢 132

8.4.1 碳素结构钢 132

8.4.2 优质碳素结构钢 132

8.4.3 低合金高强度结构钢 135

8.4.4 渗碳钢 136

8.4.5 调质钢 137

8.4.6 弹簧钢 139

8.4.7 滚动轴承钢 142

8.4.8 耐磨钢 145

8.4.9 铸钢 145

8.5 工模具钢 147

8.5.1 刃具钢 147

8.5.2 模具钢 150

8.5.3 量具钢 154

8.6 特殊性能钢 157

8.6.1 不锈钢 157

8.6.2 耐热钢 160

思考题 163

第9章 铸铁及其应用 164

9.1 铸铁的石墨化过程 164

9.1.1 铁碳合金双重相图 164

9.1.2 铸铁的石墨化过程 164

9.1.3 影响石墨化的因素 165

9.2 灰口铸铁的特点及分类 166

9.3 常用铸铁 168

9.3.1 灰铸铁 168

9.3.2 可锻铸铁 169

9.3.3 球墨铸铁 170

9.3.4 蠕墨铸铁 172

9.4 特殊性能铸铁 173

9.4.1 耐磨铸铁 173

9.4.2 耐热铸铁 174

9.4.3 耐蚀铸铁 174

9.5 铸铁的热处理 174

9.5.1 去应力退火热处理 174

9.5.2 石墨化退火热处理 175

9.5.3 改变基体组织的热处理 176

思考题 178

第10章 有色金属及其应用 179

10.1 固溶与时效强化 179

10.1.1 固溶处理与时效 179

10.1.2 时效过程 180

10.1.3 时效处理的影响因素 182

10.1.4 时效强化的应用 182

10.2 铝及铝合金 183

10.2.1 纯铝 183

10.2.2 铝合金 183

10.3 铜及铜合金 188

10.3.1 纯铜 188

10.3.2 铜合金 188

10.4 镁及镁合金 192

10.4.1 纯镁 192

10.4.2 镁合金 192

10.4.3 镁合金的热处理 194

10.4.4 镁合金的特点与应用 194

10.5 钛及钛合金 195

10.5.1 纯钛 195

10.5.2 钛合金 196

10.6 轴承合金 197

思考题 200

第11章 非金属材料及其应用 201

11.1 高分子材料 201

11.1.1 高分子材料的定义 201

11.1.2 高分子聚合物的组成 201

11.1.3 高分子聚合物的合成 202

11.1.4 高分子材料的命名及分类 202

11.1.5 工程塑料 204

11.1.6 合成橡胶与合成纤维 209

11.1.7 合成胶粘剂和涂料 211

11.2 陶瓷材料 213

11.2.1 陶瓷材料的分类 213

11.2.2 陶瓷的制造工艺 214

11.2.3 陶瓷的结构 215

11.2.4 常用工业陶瓷 216

11.2.5 金属陶瓷 218

11.3 复合材料 220

11.3.1 复合材料的定义 220

11.3.2 复合材料的分类 221

11.3.3 复合材料的性能特点 222

11.3.4 常用复合材料简介 223

思考题 226

第12章 机械工程材料的选用 227

12.1 机械零件的失效分析 227

12.1.1 失效的形式 227

12.1.2 失效的原因 231

12.1.3 失效分析的方法 231

12.2 选材的基本原则与方法 233

12.2.1 使用性能原则 233

12.2.2 工艺性能原则 235

12.2.3 经济性原则 236

12.2.4 选材的基本方法 237

12.3 选材实例 238

12.3.1 单级齿轮减速器 238

12.3.2 汽车发动机曲柄连杆机构 239

思考题 242

第13章 综合训练与实验 243

13.1 综合训练 243

13.1.1 铁碳合金综合训练 243

13.1.2 钢的热处理综合训练 246

13.2 实验 249

实验Ⅰ 铁碳合金平衡组织观察 249

实验Ⅱ 碳钢的热处理及硬度测定 250

实验Ⅲ 钢的热处理后的显微组织观察 255

实验Ⅳ 铸铁及有色金属的显微组织观察 256

实验Ⅴ 钢的热处理综合实验 256

实验Ⅵ 钢的热处理创新实验 257

参考文献 258

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