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绪论 1

一、材料与材料科学的发展 1

二、机械工程材料在机械工业中的地位与作用 1

三、面向21世纪，新材料的发展趋势 2

四、《机械工程材料教程》的目的、性质与学习要求 3

第一章 机械工程材料的结构 5

请带着下列问题学习本章内容 5

第一节 固态物质中原子的排列方式 5

一、固态物质结合键的特性 5

二、原子的排列方式 5

第二节 固体材料的晶体结构特点 7

一、有关晶体结构的基本概念 7

二、纯金属的晶体结构 8

三、共价晶体与离子化合物的晶体结构 11

第三节 实际晶体的特点 11

一、点缺陷 12

二、线缺陷（位错） 12

三、面缺陷 14

第四节 一般工程材料的结构特点 15

一、材料（包括合金）的相结构 15

二、聚合物的结构 18

三、陶瓷材料的结构 20

四、同素异构（晶）转变（亦称多晶型转变） 22

习题与思考题（*） 24

进一步阅读的参考文献 25

第二章 凝固、结晶与相图 26

请带着下列问题学习本章内容 26

第一节 材料的凝固过程 26

一、凝固与结晶的条件 26

二、纯质材料的结晶 27

三、陶瓷、聚合物材料的凝固过程 29

第二节 二元相图的基本类型 30

一、相图的建立 30

二、匀晶相图 31

三、共晶相图 33

四、包晶相图的特征 36

五、具有稳定化合物的相图 37

六、具有共析反应的相图 37

七、二元合金相图与性能之间的关系 37

第三节 典型二元相图的应用——铁碳合金相图分析 39

一、铁碳合金相图中的组元与基本相 39

二、铁碳合金相图分析 41

三、铁碳合金的平衡结晶过程分析与相应组织 43

四、碳含量对铁碳合金平衡组织与性能的影响 46

五、铁碳合金相图的局限性 48

第四节 凝固与结晶理论的应用 49

一、铸态晶粒度的控制 49

二、单晶体的制备 50

三、定向凝固技术 51

第五节 材料的非晶态 52

一、材料的非晶态特性 52

二、非晶态材料的制备与应用 53

习题与思考题（*） 54

进一步阅读的参考文献 56

第三章 材料的力学行为、塑性变形与再结晶 57

请带着下列问题学习本章内容 57

第一节 材料的力学行为与金属的塑性变形 57

一、材料的常用力学性能指标 57

二、金属的塑性变形 63

第二节 冷变形加工对金属组织与性能的影响 68

一、冷变形加工（冷塑性变形）对金属组织、结构的影响 68

二、冷变形加工（冷塑性变形）对金属性能的影响——加工硬化 69

三、产生残余内应力 70

第三节 冷变形加工的金属在加热时组织与性能的变化 71

一、回复 71

二、再结晶 71

三、晶粒长大 73

第四节 金属的热变形加工 73

一、冷、热变形加工的区别 73

二、热变形加工对金属组织和性能的影响 74

三、生产中应制定正确的热变形加工工艺 75

第五节 超塑性成形简介 75

一、超塑性的概念 75

二、超塑性的分类及工艺特点 76

三、超塑性的应用 76

习题与思考题（*） 76

进一步阅读的参考文献 78

第四章 机械工程材料的强韧化 79

请带着下列问题学习本章内容 79

第一节材料的强化与强韧化 79

一、材料强度与强化的概念 79

二、工程材料的常见强化方式 80

三、金属材料的强韧化 83

四、聚合物材料的强韧化 83

五、陶瓷材料的强韧化 85

第二节 钢铁材料热处理原理 86

一、钢在加热时的转变 86

二、奥氏体在冷却时的转变 89

三、淬火钢在回火时的转变 101

第三节 钢铁材料的热处理工艺 103

一、退火与正火 104

二、淬火与回火 106

三、钢的淬透性 108

第四节 表面强化技术 111

一、表面工程与表面强化概述 111

二、表面淬火 112

三、化学热处理 114

四、热喷涂技术 118

五、高能束（激光束、离子束及电子束）技术 119

六、气相沉积技术 123

第五节 特种热处理新技术 126

一、真空热处理 126

二、可控气氛热处理 127

三、形变热处理技术 129

第六节 钢的合金化原理与冶金质量 131

一、合金元素对钢平衡组织与力学性能的影响 131

二、合金元素对钢热处理与力学性能的影响 133

三、努力提高钢材的冶金质量 135

习题与思考题（*） 137

进一步阅读的参考文献 140

第五章 常用的金属材料 142

请带着下列问题学习本章内容 142

第一节 工业用钢的分类与编号 142

一、分类方法 142

二、编号原则 144

第二节 工程结构用钢 145

一、工作条件与性能要求 145

二、化学成分、强化途径、热处理特点与相应组织 145

三、碳素结构钢（碳素构件用钢，简称普碳钢） 145

四、低合金结构钢（低合金钢，低合金高强度钢，或普低钢） 147

五、进一步提高低合金结构钢性能的途径 147

第三节 机械结构用钢（机器制造用钢） 149

一、综述 149

二、调质钢 150

三、表面硬化钢 152

四、超高强度钢 154

五、弹簧钢 157

六、滚动轴承钢 158

七、易切削钢 162

第四节 工具钢 163

一、工具钢的特点（与结构钢对比） 163

二、刃具钢 164

三、模具钢 170

四、量具钢 172

第五节 特殊性能钢 173

一、不锈钢 173

二、耐热钢和高温合金 178

三、耐磨钢 182

四、金属间化合物结构材料 183

第六节 铸铁与有色金属合金 185

一、铸铁的特征 185

二、常用铸铁的特点 189

三、特殊性能的铸铁 194

四、铝及铝合金的特征 196

五、铜及铜合金 201

六、滑动轴承合金 203

习题与思考题（*） 205

进一步阅读的参考文献 207

第六章 聚合物、陶瓷与复合材料 208

请带着下列问题学习本章内容 208

第一节 聚合物材料 208

一、聚合物的特征 208

二、工程塑料 211

三、橡胶材料 215

四、胶粘剂与纤维材料 217

五、功能聚合物材料简介 221

第二节 工程陶瓷材料 222

一、陶瓷材料的使用性能 222

二、陶瓷材料的分类 223

三、常用工程结构陶瓷材料 223

四、金属陶瓷材料 224

五、晶体材料与超硬材料 226

六、功能陶瓷材料简介 227

第三节 复合材料 228

一、复合材料的性能 228

二、复合材料的分类 229

三、聚合物基复合材料 230

四、陶瓷基复合材料 231

五、金属基复合材料 231

六、碳-碳复合材料 232

七、塑料-金属多层复合材料 234

第四节 新型工程材料简介 234

一、神秘的形状记忆材料 234

二、未来的能源库——贮氢材料 237

三、电力电子技术的基石——磁性材料 238

四、改善环境的减振材料 240

五、造福未来的超导材料 242

六、21世纪的新材料——纳米材料 244

七、被誉为“未来材料”的生物材料 248

八、极具发展前途的梯度功能材料 250

习题与思考题（*） 252

进一步阅读的参考文献 253

第七章 机械工程材料的合理选用 255

请带着下列问题学习本章内容 255

第一节 工程材料选用的基本原则 255

一、充分考虑材料的使用性能原则 255

二、必须兼顾材料的工艺性能原则 259

三、还应十分注重材料的经济性原则 261

第二节 典型机械零件的选材分析 262

一、齿轮类机械零件的选材分析 263

二、轴类机械零件的选材分析 266

三、汽轮机叶片的选材分析 269

习题与思考题（*） 270

进一步阅读的参考文献 271

索引 272

参考文献 287

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