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第1章 金属的结构与结晶1

1.1 金属的晶体结构1

1.1.1 晶体与非晶体1

1.1.2 晶体结构的基本概念1

1.1.3 常见的金属晶格类型3

1.2 金属的实际结构与晶体缺陷4

1.2.1 多晶体结构4

1.2.2 晶体缺陷4

1.3 金属的结晶与铸锭7

1.3.1 纯金属的结晶8

1.3.2 晶粒大小对金属力学性能的影响9

1.3.3 细化晶粒的措施9

1.3.4 金属铸锭10

习题11

第2章 金属的塑性变形与再结晶12

2.1 材料的力学性能指标12

2.1.1 强度指标12

2.1.2 塑性指标14

2.1.3 硬度15

2.1.4 冲击韧度17

2.1.5 金属的疲劳强度19

2.2 金属的塑性变形21

2.2.1 单晶体的塑性变形21

2.2.2 多晶体金属的塑性变形23

2.3 塑性变形对组织和性能的影响23

2.3.1 金属组织和结构的变化23

2.3.2 残余内应力25

2.3.3 加工硬化（形变强化）25

2.4.1 回复26

2.4 回复与再结晶26

2.4.2 再结晶27

2.4.3 晶粒长大28

2.4.4 影响再结晶退火后晶粒大小的因素29

2.5 金属的热加工29

2.5.1 热加工的概念29

2.5.2 热加工对金属组织与性能的影响30

习题32

3.1.2 合金的相结构33

3.1.1 合金的基本概念33

3.1 合金的相结构33

第3章 合金的相结构与二元合金相图33

3.2 匀晶相图35

3.2.1 相图的建立35

3.2.2 相图分析35

3.2.3 合金的平衡结晶过程36

3.2.4 杠杆定律36

3.2.5 枝晶偏析37

3.3.1 相图分析38

3.3 共晶相图38

3.3.2 典型合金的结晶过程39

3.3.3 标注组织的共晶相图41

3.4 合金的性能与相图的关系42

3.4.1 合金的力学性能、物理性能与相图的关系42

3.4.2 合金的工艺性能与相图的关系43

习题43

第4章 铁碳合金45

4.1 铁碳合金的组元及基本相45

4.1.1 纯铁45

4.1.2 铁素体45

4.1.3 奥氏体46

4.1.4 渗碳体47

4.2 Fe-Fe3C相图分析47

4.2.1 相图中的点、线、区及其意义47

4.2.2 包晶转变（水平线HJB）49

4.2.3 共晶转变（水平线ECF）49

4.2.4 共析转变（水平线PSK）49

4.3 铁碳合金的平衡结晶过程及组织50

4.3.1 工业纯铁50

4.3.2 共析钢51

4.3.3 亚共析钢52

4.3.4 过共析钢53

4.3.5 共晶白口铁54

4.3.6 亚共晶白口铁55

4.3.7 过共晶白口铁56

4.4 碳对铁碳合金平衡组织和性能的影响58

4.4.1 碳的质量分数对平衡组织的影响58

4.4.2 碳的质量分数对力学性能的影响58

4.4.3 碳的质量分数对工艺性能的影响59

4.5 碳钢60

4.5.1 钢中的杂质元素及其影响60

4.5.2 钢的分类62

4.5.3 非合金钢的牌号和用途64

习题66

第5章 钢的热处理68

5.1 钢在加热时的组织转变68

5.1.1 奥氏体的形成69

5.1.2 奥氏体晶粒大小及其影响因素70

5.2 钢在冷却时的组织转变71

5.2.1 过冷奥氏体等温转变曲线72

5.2.2 过冷奥氏体等温转变产物及转变过程74

5.2.3 过冷奥氏体连续转变曲线80

5.3 钢的退火与正火81

5.3.1 退火82

5.3.2 正火84

5.4 钢的淬火84

5.4.1 淬火加热温度的选择84

5.4.2 淬火冷却介质85

5.4.3 常用淬火方法86

5.4.4 钢的淬透性87

5.5 钢的回火88

5.5.1 淬火钢在回火时的转变89

5.5.2 回火种类及应用91

5.5.3 回火脆性92

5.6 钢的表面淬火92

5.6.1 概述92

5.6.2 感应加热表面淬火93

5.7 钢的化学热处理94

5.7.1 概述94

5.7.2 钢的渗碳95

5.7.3 钢的渗氮97

5.7.4 钢的碳氮共渗99

5.8 热处理新技术简介100

5.8.1 真空热处理100

5.8.2 可控气氛热处理100

5.8.3 离子注入101

5.8.4 激光热处理101

习题102

6.1.1 钢中合金元素104

6.1.2 合金钢的分类及编号方法104

6.1 概述104

第6章 合金钢104

6.2 合金元素在钢中的作用105

6.2.1 合金元素对钢中基本相的影响105

6.2.2 合金元素对Fe-Fe3C相图的影响106

6.2.3 合金元素对热处理过程的影响106

6.3 合金结构钢108

6.3.1 工程结构钢108

6.3.2 机械结构钢111

6.4.2 化学成分119

6.4.1 工作条件及性能要求119

6.4 轴承钢119

6.4.3 热处理特点120

6.5 合金工具钢121

6.5.1 刃具钢121

6.5.2 模具钢127

6.6 不锈耐蚀和耐热钢133

6.6.1 不锈钢133

6.6.2 耐热钢135

习题136

7.1.1 铸铁的石墨化过程137

第7章 铸铁137

7.1 概述137

7.1.2 铸铁的分类138

7.2 灰铸铁139

7.2.1 灰铸铁的成分、组织和性能139

7.2.2 灰铸铁的孕育（变质）处理139

7.2.3 灰铸铁的牌号、性能及应用140

7.2.4 灰铸铁的热处理140

7.3 可锻铸铁141

7.3.1 可锻铸铁的生产过程、成分、组织和性能141

7.3.2 可锻铸铁的牌号及用途142

7.4 球墨铸铁143

7.4.1 球墨铸铁的成分、组织和性能143

7.4.2 球墨铸铁的牌号和用途143

7.4.3 球墨铸铁的热处理144

7.5 蠕墨铸铁145

7.5.1 蠕墨铸铁的成分、组织和性能145

7.5.2 蠕墨铸铁的牌号和应用145

7.6 特殊性能铸铁145

7.6.1 耐热铸铁145

习题146

7.6.2 耐磨铸铁146

7.6.3 耐蚀铸铁146

第8章 有色金属及其合金147

8.1 铝及铝合金147

8.1.1 工业纯铝147

8.1.2 铝合金148

8.1.3 铝合金热处理特点152

8.2 铜及铜合金153

8.2.1 纯铜153

8.2.2 铜合金153

8.3.2 轴承合金的组织157

8.3 轴承合金157

8.3.1 对轴承合金的性能要求157

8.3.3 常用轴承合金158

8.4 钛及钛合金159

8.4.1 工业纯钛159

8.4.2 钛合金160

8.4.3 钛及钛合金的热处理161

8.5 镁合金161

8.6.3 粉末冶金的应用162

8.6.2 粉末冶金的生产工艺162

8.6 粉末冶金162

8.6.1 粉末冶金的分类162

习题163

第9章 非金属材料165

9.1 高分子合成材料165

9.1.1 常用塑料165

9.1.2 合成橡胶170

9.1.3 胶粘剂171

9.2.2 陶瓷的组织结构174

9.2.1 陶瓷的分类174

9.2 陶瓷174

9.2.3 陶瓷的性能175

9.2.4 常用陶瓷材料175

9.3 复合材料176

9.3.1 复合材料的分类177

9.3.2 复合材料的性能特点177

9.3.3 复合材料的制造方法178

9.3.4 常用复合材料的特点及用途178

习题179

第10章 纳米材料与功能材料180

10.1 纳米材料180

10.1.1 纳米科学与技术180

10.1.2 纳米材料的定义181

10.1.3 纳米材料的结构和优异性能181

10.1.4 纳米材料的制备184

10.1.5 纳米材料的应用185

10.2 超导材料186

10.2.1 超导材料的分类及特点186

10.2.2 超导材料的应用188

10.3 贮氢合金190

10.3.1 金属贮氢原理190

10.3.2 贮氢合金分类190

10.3.3 贮氢合金的应用191

10.4 形状记忆合金192

10.5 非晶态合金193

习题194

第11章 铸造195

11.1 概述195

11.2.2 合金的收缩196

11.2 合金的铸造性能196

11.2.1 合金的流动性196

11.3 砂型铸造200

11.3.1 造型材料201

11.3.2 造型方法的选择203

11.4 铸造工艺设计204

11.4.1 铸件结构设计的原则204

11.4.2 铸造工艺方案的选择211

11.5.1 金属型铸造217

11.5 特种铸造217

11.5.2 压力铸造218

11.5.3 低压铸造220

11.5.4 离心铸造221

11.5.5 熔模铸造222

习题225

第12章 金属压力加工227

12.1 概述227

12.2 锻造加热和冷却228

12.2.1 金属的加热228

12.2.3 加热产生的缺陷及其防止方法229

12.2.2 锻造温度范围229

12.2.4 加热设备230

12.2.5 锻后冷却231

12.3 自由锻231

12.3.1 空气锤231

12.3.2 自由锻基本工序232

12.3.3 自由锻件的结构工艺性235

12.3.4 制定锻件的自由锻造工艺过程236

12.3.5 自由锻的锻造缺陷237

12.4.1 锤上模锻238

12.4 模锻238

12.4.2 胎模锻240

12.4.3 特种模锻241

12.5 冲压243

12.5.1 板料冲压的基本工序243

12.5.2 冲床及冲模248

12.6 其他压力加工方法251

12.6.1 挤压251

12.6.2 轧制252

12.6.3 拉拔254

习题255

第13章 焊接256

13.1 焊接方法的本质及分类256

13.1.1 焊接的定义256

13.1.2 焊接过程的本质256

13.1.3 焊接方法的分类257

13.2 气焊及气割257

13.2.1 气焊、气割的基本概念257

13.2.2 气焊、气割的应用设备及工具258

13.2.3 气焊用材料259

13.2.4 气焊工艺260

13.3 焊接电弧和弧焊电源261

13.4 手工电弧焊263

13.4.1 手工电弧焊原理263

13.4.2 焊条264

13.4.3 手工电弧焊的操作技术及规范参数的选择266

13.5 埋弧焊267

13.5.1 埋弧焊原理及特点267

13.5.2 埋弧焊设备及材料268

13.6.1 熔化极气体保护焊269

13.6 气体保护电弧焊269

13.5.3 埋弧焊工艺269

13.6.2 非熔化极气体保护焊271

13.7 电阻焊272

13.7.1 点焊273

13.7.2 缝焊273

13.8 钎焊274

13.8.2 钎焊分类274

13.8.1 钎焊原理274

13.7.4 对焊274

13.7.3 凸焊274

13.8.3 钎焊的接头形式275

13.8.4 钎焊的应用276

13.9 常用金属材料的焊接276

13.9.1 金属材料的焊接性276

13.9.2 碳素钢和低合金结构钢的焊接277

13.9.3 不锈钢的焊接278

13.9.4 铸铁的焊接278

13.9.5 非铁金属的焊接278

13.10.1 焊接接头的组织及性能279

13.10 焊接接头及焊接结构基础279

13.10.2 焊接应力与变形280

13.10.3 焊接结构设计基础282

习题285

第14章 机械零件的选材及工艺路线分析286

14.1 零件选材的一般原则286

14.1.1 实用性能原则286

14.1.2 工艺性能原则286

14.2 零件的失效与选材287

14.2.1 失效的概念287

14.1.3 经济性原则287

14.2.2 失效的形式及分类288

14.2.3 失效与材料的关系289

14.2.4 失效的分析289

14.2.5 不同失效形式的选材290

14.3 热处理技术条件的标注291

14.4 典型零件的选材及工艺分析293

14.4.1 齿轮类零件294

14.4.2 轴类零件295

习题296

参考文献298