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第0章 绪论1

0.1 材料与材料科学1

0.2 工程材料的分类及应用3

0.3 课程的目的、内容和学习要求3

第1章 材料的性能及表征5

1.1 材料及构件的常见失效形式5

1.2 材料的力学性能6

1.2.1 拉伸试验7

1.2.2 硬度试验9

1.2.3 冲击试验11

1.2.4 疲劳试验12

1.2.5 断裂韧性13

1.2.6 蠕变与松弛14

1.3 材料的化学性能15

1.3.1 材料腐蚀及耐腐蚀性15

1.3.2 材料氧化及抗氧化性15

1.4 材料的物理性能16

1.4.1 密度16

1.4.2 熔点16

1.4.3 热膨胀性16

1.4.4 导热性17

1.4.5 导电性17

1.4.6 磁性17

1.5 材料的工艺性能17

1.5.1 金属材料的工艺性能18

1.5.2 高分子材料的工艺性能18

1.5.3 陶瓷材料的工艺性能19

扩展读物19

思考题19

第2章 材料的结构20

2.1 原子的结合方式20

2.1.1 离子键20

2.1.2 共价键21

2.1.3 金属键21

2.1.4 分子键22

2.2 晶体结构的基本概念22

2.2.1 晶体与非晶体22

2.2.2 晶格22

2.2.3 晶胞22

2.2.4 立方晶系的晶面和晶向表示方法23

2.3 金属材料的结构24

2.3.1 晶态结构24

2.3.2 非晶态结构31

2.4 陶瓷材料的结构32

2.4.1 晶体相32

2.4.2 玻璃相33

2.4.3 气相34

2.5 高分子材料的结构34

2.5.1 高分子化合物的组成34

2.5.2 大分子链的结构35

2.5.3 高分子的聚集态结构36

2.6 扩散36

2.6.1 扩散的宏观规律36

2.6.2 扩散的机制37

2.6.3 影响扩散的因素38

2.7 材料的结构表征39

2.7.1 金属材料的结构表征39

2.7.2 陶瓷材料的结构表征40

2.7.3 高分子材料的结构表征40

扩展读物41

思考题42

第3章 材料的平衡凝固及相变43

3.1 纯金属的结晶43

3.1.1 结晶的热力学条件44

3.1.2 结晶的过程44

3.1.3 同素异构转变46

3.2 合金的结晶47

3.2.1 二元相图的建立47

3.2.2 二元相图的基本类型与分析48

3.3 铁-碳合金相图57

3.3.1 铁-碳合金的组元和相57

3.3.2 铁-碳合金相图的分析58

3.3.3 典型铁-碳合金的平衡结晶过程60

3.3.4 含碳量对铁-碳合金组织和性能的影响67

扩展读物68

思考题69

第4章 金属的塑性变形与再结晶70

4.1 纯金属的塑性变形70

4.1.1 单晶体的塑性变形70

4.1.2 多晶体的塑性变形73

4.1.3 形变强化和细晶强化73

4.2 合金的塑性变形74

4.2.1 单相固溶体合金的塑性变形和固溶强化74

4.2.2 多相混合物合金的塑性变形和第二相强化74

4.3 冷加工对金属及合金组织的影响75

4.4 回复与再结晶75

4.4.1 冷塑性变形金属在加热过程中的组织与性能变化75

4.4.2 回复与再结晶温度77

4.4.3 再结晶退火后晶粒度78

4.4.4 金属热加工及动态回复与再结晶79

扩展读物80

思考题80

第5章 材料相变的动力学特征及非平衡相变81

5.1 材料相变的动力学特征81

5.2 材料相变的微观过程82

5.3 凝固组织及其控制82

5.3.1 金属及合金结晶后的晶粒大小及其控制83

5.3.2 铸锭的组织及缺陷84

5.4 单相固溶体合金结晶时的成分偏析85

5.5 过饱和固溶与析出86

5.6 伪共析转变87

5.7 钢的非平衡转变88

5.7.1 钢在加热时的转变89

5.7.2 钢在冷却时的转变90

5.7.3 过冷奥氏体转变图95

5.7.4 钢的退火98

5.7.5 钢的正火99

5.7.6 钢的淬火100

5.7.7 钢的回火103

5.8 非晶合金转变106

5.8.1 非晶合金的制备107

5.8.2 非晶合金的性能107

5.9 金属焊缝的组织与力学性能特点108

扩展读物109

思考题109

第6章 材料表面技术111

6.1 喷丸处理111

6.2 表面淬火111

6.2.1 表面淬火用材及预备热处理111

6.2.2 表面淬火方式112

6.2.3 表面淬火后的回火及组织113

6.3 热喷涂114

6.3.1 热喷涂方法114

6.3.2 热喷涂工艺115

6.3.3 涂层的结构115

6.3.4 热喷涂的特点及应用115

6.4 表面氧化116

6.4.1 钢铁的化学氧化116

6.4.2 有色金属的阳极氧化116

6.5 表面渗镀117

6.5.1 钢的渗碳118

6.5.2 钢的渗氮119

6.5.3 钢的热浸镀120

6.5.4 离子镀（渗）121

6.6 离子注入121

扩展读物122

思考题122

第7章 工程用钢123

7.1 钢的分类123

7.2 钢的编号方法125

7.2.1 标准钢号表示方法125

7.2.2 标准ISC表示方法126

7.3 钢中合金元素的作用126

7.3.1 提高淬透性126

7.3.2 固溶强化127

7.3.3 弥散强化127

7.3.4 提高耐蚀性127

7.3.5 奥氏体或铁素体稳定化127

7.4 典型工程用钢128

7.4.1 以力学性能为主的钢128

7.4.2 以化学性能为主的钢148

7.4.3 以物理性能为主的钢155

7.4.4 以工艺性能为主的钢157

扩展读物161

思考题161

第8章 铸铁163

8.1铁-石墨相图163

8.1.1 Fe-Fe3 C和Fe-G双重相图163

8.1.2 铸铁的石墨化过程164

8.1.3 影响铸铁石墨化的因素165

8.2 铸铁的特点及分类165

8.2.1 铸铁的特点165

8.2.2 铸铁的分类166

8.3 常用铸铁166

8.3.1 灰铸铁166

8.3.2 可锻铸铁168

8.3.3 球墨铸铁170

8.3.4 蠕墨铸铁172

8.4 特殊性能铸铁173

8.4.1 耐磨铸铁173

8.4.2 耐热铸铁174

8.4.3 耐腐蚀铸铁175

扩展读物177

思考题177

第9章 有色金属及合金179

9.1 铝及铝合金179

9.1.1 铝及铝合金的特点179

9.1.2 铝合金的分类及热处理179

9.1.3 常用铝合金181

9.2 铜及铜合金183

9.2.1 铜及铜合金的特点183

9.2.2 黄铜183

9.2.3 白铜185

9.2.4 青铜185

9.3 钛及钛合金186

9.3.1 钛及钛合金的特点186

9.3.2 钛合金的分类187

9.4 镁及镁合金189

9.4.1 镁及镁合金的特点189

9.4.2 镁合金的分类189

9.5 镍及镍合金190

9.6 钴及钴合金192

9.7 难熔金属及合金193

扩展读物194

思考题194

第10章 陶瓷材料195

10.1 陶瓷材料的概况195

10.2 陶瓷材料的结构196

10.3 陶瓷材料的制备197

10.3.1 坯料制备197

10.3.2 成型197

10.3.3 烧结198

10.4 常用工程陶瓷198

10.4.1 普通陶瓷199

10.4.2 特种陶瓷200

扩展读物203

思考题203

第11章 高分子材料205

11.1 高分子材料的概况205

11.1.1 高分子材料的分类205

11.1.2 高分子材料的命名207

11.2 高分子材料的性能207

11.2.1 高分子材料的力学状态207

11.2.2 高分子材料的力学性能209

11.3 高分子材料的加工209

11.3.1 高分子的聚合209

11.3.2 高分子材料的成型210

11.4 常用高分子材料211

11.4.1 工程塑料211

11.4.2 合成橡胶215

11.4.3 合成纤维217

扩展读物217

思考题217

第12章 复合材料218

12.1 概述218

12.2 复合材料的分类220

12.2.1 按基体材料分类220

12.2.2 按增强体种类分类220

12.2.3 按增强体形态分类221

12.2.4 按用途分类222

12.3 复合材料的成型工艺222

12.3.1 聚合物基复合材料的成型工艺222

12.3.2 金属基复合材料的成型工艺223

12.3.3 陶瓷基复合材料的成型工艺223

12.4 典型复合材料223

12.4.1 纤维增强聚合物基复合材料223

12.4.2 纤维增强金属基复合材料225

12.4.3 纤维增强陶瓷基复合材料226

12.4.3 粒子增强金属基复合材料227

扩展读物229

思考题229

附录230

附录1 常用钢种的临界温度230

附录2 金属热处理工艺分类及代号231

附录3 变形铝及铝合金的状态代号232

附录4 有色金属的铸造方法及合金状态代号233

附录5 力学性能新旧符号对照表233

附录6 国内外部分钢号对照234

附录7 化学元素周期表235

附录8 关键词汉英对照及索引236

参考文献241