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绪论1

一、金属材料的分类及其在现代工业中的地位1

二、金属学的研究内容和发展概况1

三、课程的性质、任务、特点和学习方法3

第一章 金属材料的性能4

第一节 金属的物理性能和化学性能4

一、金属的物理性能4

二、金属的化学性能6

第二节 金属的力学性能7

一、金属静拉伸试验7

二、弹性模量与刚度9

三、常用强度指标9

四、常用塑性指标11

五、硬度12

六、冲击韧度14

七、金属疲劳17

第三节 金属的工艺性能19

一、铸造性能19

二、锻造性能19

三、焊接性能19

四、切削加工性能20

五、热处理性能20

本章小结20

综合训练21

第二章 金属的晶体结构23

第一节 金属23

一、金属的特性及其原子结构特点23

二、金属键24

三、金属原子间的作用力和结合能25

第二节 纯金属的晶体结构26

一、晶体结构的基本概念26

二、典型金属的晶体结构27

三、晶向指数和晶面指数31

四、晶体中的密排面和密排方向33

五、晶体的各向异性34

六、金属的同素异构转变35

第三节 金属的实际晶体结构36

一、点缺陷36

二、线缺陷37

三、面缺陷40

本章小结42

综合训练43

第三章 纯金属的结晶45

第一节 金属的结晶现象45

一、金属结晶的宏观现象45

二、金属结晶的微观过程46

第二节 金属的结晶条件47

一、金属结晶的结构条件47

二、金属结晶的热力学条件48

第三节 晶核的形成与长大49

一、均匀形核49

二、非均匀形核51

三、晶核的长大53

四、晶粒大小及控制55

第四节 铸锭的组织与缺陷56

一、铸锭的结晶与组织56

二、铸锭的组织缺陷57

本章小结59

综合训练60

第四章 二元合金的相结构与结晶61

第一节 合金的基本概念61

一、合金61

二、组元及合金系61

三、相和组织61

第二节 合金的相结构62

一、固溶体62

二、金属化合物65

三、合金的组织类型68

第三节 二元合金相图的建立68

一、二元合金相图的表示方法69

二、二元合金相图的测定方法69

三、相律71

第四节 匀晶相图71

一、相图分析72

二、平衡结晶及其组织72

三、杠杆定律73

四、固溶体的非平衡结晶75

第五节 二元共晶相图77

一、相图分析77

二、典型合金的平衡结晶及其组织78

三、合金的相组分与组织组分81

四、非平衡结晶及组织82

五、重力偏析83

第六节 二元包晶相图84

一、相图分析84

二、典型合金的平衡结晶及其组织85

三、包晶合金的非平衡结晶86

第七节 其他类型的相图87

一、二组元间形成化合物的相图87

二、具有固态相变的二元合金相图88

第八节 二元合金相图的分析和使用90

一、二元合金相图的基本规律90

二、二元合金相图的分析步骤92

三、合金性能与相图的关系93

四、二元合金相图的局限性94

本章小结94

综合训练94

第五章 铁碳合金相图97

第一节 铁碳合金的基本相97

一、铁素体97

二、奥氏体98

三、渗碳体99

第二节 铁碳合金相图99

一、相图中的主要特性点100

二、相图中的特性线100

三、相区103

四、铁碳合金的分类103

第三节 铁碳合金的平衡结晶及组织104

一、工业纯铁104

二、共析钢105

三、亚共析钢105

四、过共析钢107

五、共晶白口铸铁109

六、亚共晶白口铸铁110

七、过共晶白口铸铁111

第四节 铁碳合金的性能与成分、组织的关系112

一、碳的质量分数对铁碳合金平衡组织的影响112

二、碳的质量分数对铁碳合金力学性能的影响113

三、铁碳合金相图的应用114

四、相图的局限性115

本章小结115

综合训练116

第六章 钢铁生产与非合金钢119

第一节 钢铁生产119

一、炼铁119

二、炼钢120

三、钢的浇注122

四、钢的轧制和钢材产品122

第二节 杂质元素对非合金钢性能的影响123

一、锰的影响124

二、硅的影响124

三、硫的影响124

四、磷的影响124

五、氮、氧、氢的影响125

第三节 常用非合金钢125

一、非合金钢的分类125

二、我国钢铁产品的牌号表示方法126

三、碳素结构钢127

四、优质碳素结构钢129

五、碳素工具钢131

六、铸造碳钢133

本章小结134

综合训练135

第七章 三元合金相图138

第一节 三元合金相图基础138

一、三元合金相图成分表示法138

二、三元系中的直线法则、杠杆定律和重心法则140

第二节 三元匀晶相图142

一、相图分析142

二、等温截面142

三、变温截面143

四、投影图144

第三节 三元共晶相图145

一、相图分析145

二、等温截面147

三、变温截面149

四、投影图149

第四节 三元合金相图的应用举例151

一、Fe-C-Si三元系变温截面151

二、Fe-C-Cr三元系等温截面153

本章小结154

综合训练154

第八章 金属的塑性变形与再结晶156

第一节 金属的塑性变形156

一、单晶体的塑性变形157

二、多晶体的塑性变形163

三、合金的塑性变形165

第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响168

一、冷塑性变形对金属组织的影响168

二、塑性变形对金属性能的影响170

三、残余应力172

第三节 冷塑性变形金属在加热时的变化172

一、回复173

二、再结晶174

三、晶粒长大176

第四节 金属的热加工178

一、冷加工与热加工178

二、热加工的温度范围179

三、热加工对金属组织和性能的影响179

本章小结181

综合训练182

附录184

附录A 实验指导书184

实验一 金属的硬度测试184

实验二 金属的冲击试验187

实验三 盐类结晶过程观察189

实验四 用热分析法测定二元合金相图192

实验五 金相显微镜的使用194

实验六 铁碳合金平衡组织的观察196

附录B 金属学专业术语中英文对照表198

附录C 钢铁冶金工作者用化学元素周期表201

参考文献202