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绪论1

0.1 工程材料及其分类1

0.1.1 工程材料的重要性1

0.1.2 工程材料的结构、组织与性能的含义1

0.1.3 工程材料的分类5

0.2 学习目的与要求6

学习要求6

第一章 材料的内部结构8

1.1 材料的原子键合及其特性8

1.1.1 离子键9

1.1.2 共价键9

1.1.3 金属键9

1.1.4 范德瓦尔键10

1.2.3 晶体结构与空间点阵11

1.2.2 原子排列长程有序及晶体概念11

1.2.1 原子排列短程有序及非晶态11

1.2 材料的原子排列11

1.2.4 晶面指数与晶向指数12

1.3 金属的典型晶体结构13

1.3.1 体心立方结构(bcc)13

1.3.2 面心立方结构(fcc)14

1.3.3 密排六方结构(hcp)14

1.3.4 晶胞特征14

1.3.5 晶胞中的间隙16

1.3.6 多晶型17

1.4 合金相结构18

1.4.1 固溶体18

1.4.2 中间相20

1.5 陶瓷的相结构21

1.5.1 晶相21

1.6.1 高分子链结构23

1.6 高分子化合物的结构23

1.5.3 气相23

1.5.2 玻璃相23

1.6.2 高分子的聚集态结构25

1.7 晶态缺陷25

1.7.1 点缺陷26

1.7.2 线缺陷27

1.7.3 面缺陷28

学习要求31

习题32

第二章 结晶与显微组织33

2.1 纯金属的结晶与组织33

2.1.1 金属结晶的基本规律33

2.1.2 金属的结晶过程34

2.1.3 晶粒大小的控制35

2.2 二元合金相图与合金组织35

2.2.1 二元合金相图的建立35

2.2.2 匀晶相图与合金组织36

2.2.3 共晶相图与合金组织38

2.2.4 包晶相图与合金组织40

2.3 铁碳相图41

2.3.1 铁碳合金的组元及基本相41

2.3.2 铁碳相图分析42

2.3.3 碳钢在平衡条件下的固态相变及组织44

2.3.4 含碳量对碳钢平衡组织和性能的影响46

2.4 铸锭(件)的组织与缺陷47

2.4.1 铸锭(件)三晶区的形成47

2.4.2 铸锭组织的控制47

2.4.3 铸锭缺陷48

2.4.4 钢锭的组织特征49

学习要求50

习题51

3.1.2 弹性52

3.1.1 应力-应变曲线52

第三章 工程材料的力学性能52

3.1 拉伸试验52

3.1.3 强度54

3.1.4 塑性54

3.2 硬度试验55

3.2.1 布氏硬度55

3.2.2 洛氏硬度55

3.2.3 维氏硬度55

3.3 冲击试验57

3.3.1 冲击试验方法57

3.3.2 冲击韧性57

3.5 蠕变试验58

3.5.2 蠕变性能指标58

3.5.1 蠕变概念58

3.4.1 疲劳概念58

3.4 疲劳试验58

3.4.2 疲劳抗力的指标58

3.5.3 蠕变数据的表达式59

学习要求60

习题60

4.1 电性能62

4.1.1 导电性62

第四章 工程材料的物理、化学性能及常用功能材料62

4.1.2 超导性64

4.1.3 介电性65

4.1.4 铁电性67

4.1.5 压电性和电致伸缩现象68

4.1.6 热电效应69

4.2 磁性能70

4.2.1 磁化70

4.2.2 磁化率和磁导率70

4.2.3 磁性分类70

4.2.4 磁化曲线71

4.2.5 磁性材料72

4.3 热性能73

4.3.1 热容73

4.3.2 热导率73

4.3.3 热膨胀74

4.4 光学性能74

4.4.1 吸收和透射74

4.4.2 折射和反射75

4.4.3 光学材料75

4.5 腐蚀与氧化76

4.5.1 地腐蚀性77

4.5.2 耐热性79

学习要求80

习题80

5.1 形变强化82

5.1.1 金属的塑性变形82

第五章 工程材料的强化理论82

5.1.2 塑性变形对金属组织与性能的影响86

5.1.3 变形金属在加热时组织与性能的变化87

5.1.4 金属的热加工90

5.1.5 超塑成形91

5.2.2 影响因素92

5.3 第二相强化92

5.2.1 固溶强化现象92

5.2 固溶强化92

5.3.1 沉淀强化93

5.3.2 弥散强化94

5.4 细晶强化96

5.4.1 Hall-Petch公式96

5.4.2 细化晶粒方法97

学习要求97

习题98

6.1 钢的热处理原理99

6.1.1 碳钢在加热和冷却时的组织转变99

第六章 钢的热处理与马氏体相变强化99

6.1.2 钢在回火时的组织转变106

6.1.3 钢的淬透性107

6.2 合金元素对钢组织转变的影响108

6.2.1 合金元素对钢组成相的影响108

6.2.2 合金元素对钢组织转变的影响109

6.3 钢的热处理工艺110

6.3.1 退火与正火110

6.3.2 淬火与回火111

6.3.3 表面淬火112

6.3.4 钢的化学热处理113

学习要求115

习题115

第七章 钢铁材料116

7.1 概述116

7.1.1 钢材的分类116

7.1.2 钢材的牌号117

7.2 普通结构钢119

7.2.1 构件用钢性能要求选材119

7.2.2 普通碳素钢121

7.2.3 普通低合金钢122

7.3 优质结构钢122

7.3.1 渗碳钢122

7.3.2 调质钢124

7.3.3 弹簧钢126

7.3.4 轴承钢127

7.4 工具钢128

7.4.1 刃具钢129

7.4.2 模具钢133

7.4.3 量具钢136

7.5 特殊性能钢137

7.5.1 不锈钢137

7.5.2 耐热钢140

7.5.3 其它特殊钢141

7.6 铸铁143

7.6.1 概述143

7.6.2 铸铁的石墨化143

7.6.3 常用普通铸铁145

7.6.4 特殊性能铸铁154

学习要求155

习题156

第八章 有色金属及其合金159

8.1 铝及铝合金159

8.1.1 工业纯铝159

8.1.2 铝的合金化及其强化方式159

8.1.3 铝合金的热处理161

8.1.4 常用铝合金162

8.2 镁及镁合金166

8.2.1 纯镁166

8.2.3 镁合金的分类及常用镁合金167

8.2.2 镁的合金化及热处理167

8.3 铜及铜合金169

8.3.1 工业纯铜及其性能和用途169

8.3.2 铜的合金化及分类169

8.3.3 常用铜合金170

8.4 钛及其合金173

8.4.1 工业纯钛及其性质用途173

8.4.3 钛合金的热处理174

8.4.2 钛的合金化及分类174

8.4.4 钛合金的性能特点与应用175

8.5 其它合金176

8.5.1 轴承合金176

8.5.2 硬质合金178

8.5.3 镍及镍基高温合金178

学习要求180

习题181

9.1.2 陶瓷材料分类182

9.1.1 陶瓷材料的发展及组成182

第九章 陶瓷材料182

9.1 概述182

9.2 陶瓷材料的制作工艺184

9.2.1 大块陶瓷材料制作工艺184

9.2.2 陶瓷薄膜制作方法185

9.3 陶瓷材料的性能特点185

9.3.1 陶瓷材料机械性能185

9.3.2 其它物理化学性能187

9.4 常用工业陶瓷及应用187

9.4.1 普通陶瓷187

9.4.2 特种陶瓷187

学习要求189

习题190

10.1.1 高分子化合物组成191

10.1.2 高分子材料成形191

第十章 高分子材料191

10.1 概述191

10.2 高分子材料分类及命名192

10.2.1 高分子材料分类192

10.2.2 高分子材料命名193

10.3 高分子材料的性能特点193

10.3.1 高分子材料的力学性能特点193

10.3.2 高分子材料的其它性能特点195

10.4.1 塑料的组成196

10.4 工程塑料196

10.4.2 塑料的分类197

10.4.3 常见工程塑料的性能特点与用途197

10.5 合成橡胶及合成纤维202

10.5.1 橡胶202

10.5.2 合成纤维203

学习要求204

习题204

11.1.2 复合材料分类206

11.1.1 复合材料定义206

第十一章 复合材料206

11.1 概述206

11.2 复合材料性能特点与增强机制207

11.2.1 复合材料性能特点207

11.2.2 复合材料增强机制209

11.3 复合材料简介210

11.3.1 颗粒增强型复合材料210

11.3.2 纤维增强型复合材料211

11.3.3 其它类型的复合材料215

学习要求216

习题216

第十二章 工程材料的选用218

12.1 选材的一般原则218

12.1.1 关于材料的使用性能218

12.1.2 关于材料的工艺性能223

12.2 关于塑料的选用224

12.1.3 关于零件选材的经济性224

12.2.1 塑料的使用性能与选材225

12.2.2 塑料制品的工艺性和经济性225

12.3 关于陶瓷材料的选用226

12.3.1 陶瓷材料的使用性能226

12.3.2 陶瓷材料的工艺性能227

参考文献228

附录一(常用元素表)230

附录二(常用工程材料物理性能)231

附录三(常用工程材料力学性能)232

附录四(常见介质中最耐蚀的合金)233

附录五(常用静态压痕硬度测量方法比较)233

附录六(布氏硬度数值表)234

附录七(维氏硬度数值表)235

附录八(常用金相浸蚀剂)238