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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