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绪论1

第1章 金属的晶体结构与结晶2

1.1金属的晶体结构2

1.1.1金属2

1.1.2金属的晶体结构4

1.2金属的实际结构和晶体缺陷12

1.2.1单晶体和多晶体12

1.2.2实际金属晶体缺陷13

1.3金属的结晶16

1.3.1液态金属结构的特点和冷却曲线16

1.3.2结晶过程17

1.3.3影响晶粒大小的因素19

1.3.4金属铸锭的组织和缺陷19

第2章 金属的塑性变形与再结晶21

2.1金属的力学性能21

2.1.1强度21

2.1.2塑性23

2.1.3硬度24

2.1.4冲击韧性25

2.1.5疲劳强度26

2.1.6断裂韧性27

2.2金属的塑性变形28

2.2.1单晶体金属的塑性变形28

2.2.2多晶体金属的塑性变形31

2.2.3塑性变形对金属组织结构和性能的影响33

2.3回复与再结晶34

2.3.1变形金属在加热过程中组织和性能的变化35

2.3.2金属的再结晶温度36

2.3.3再结晶后的晶粒度37

2.4金属的热加工38

2.4.1热加工与冷加工的区别38

2.4.2热加工对金属组织和性能的影响39

第3章 合金的相结构与二元合金相图41

3.1固态合金中的相结构41

3.1.1固溶体41

3.1.2金属间化合物45

3.2二元合金相图的建立49

3.2.1相图的意义及其名词的涵义49

3.2.2二元合金相图的建立50

3.3匀晶相图52

3.3.1匀晶相图分析52

3.3.2合金的平衡结晶过程52

3.3.3二元相图的杠杆定律52

3.3.4固溶体合金中的枝晶偏析53

3.4二元共晶相图54

3.4.1相图分析54

3.4.2共晶系合金的平衡结晶及组织55

3.4.3伪共晶和密度偏析58

3.5二元包晶相图59

3.5.1相图分析59

3.5.2包晶反应59

3.6其它类型的二元系合金相图60

3.6.1具有其它恒温转变的相图60

3.6.2形成稳定化合物的相图61

3.7相图与性能的关系62

3.7.1根据相图判断材料的力学性能和物理性能62

3.7.2根据相图判断合金的工艺性能62

第4章 铁碳合金64

4.1铁碳合金的组元及其相64

4.1.1纯铁及其同素异构体64

4.1.2铁素体、奥氏体与渗碳体65

4.2 Fe-Fe3 C合金相图分析65

4.3典型合金的平衡结晶过程及其组织68

4.3.1工业纯铁68

4.3.2钢69

4.3.3白口铸铁71

4.4 Fe-Fe3 C相图的应用74

4.4.1 Fe-Fe3 C相图在选材上的应用75

4.4.2 Fe-Fe3 C相图在制定热加工工艺方面的应用75

4.5碳钢76

4.5.1常见杂质元素对碳钢性能的影响76

4.5.2碳钢的分类78

4.5.3碳钢的牌号、性能及用途78

第5章 钢的热处理84

5.1钢在固态下的组织转变84

5.1.1碳钢在加热时的组织转变84

5.1.2碳钢在冷却时的组织转变87

5.1.3过冷奥氏体转变曲线图91

5.2钢的退火与正火94

5.2.1退火94

5.2.2正火96

5.2.3退火与正火的选择97

5.3钢的淬火97

5.3.1淬火的定义及目的97

5.3.2钢的淬火工艺97

5.3.3淬火缺陷简介100

5.4钢的淬透性100

5.4.1淬透性的概念及影响因素100

5.4.2淬透性的测定方法101

5.4.3淬透性在选材和制定热处理工艺时的作用102

5.5钢的回火104

5.5.1回火及目的104

5.5.2钢在回火时的组织转变104

5.5.3回火脆性105

5.6表面热处理106

5.6.1感应加热表面淬火106

5.6.2火焰加热表面淬火107

5.6.3激光热处理108

5.6.4电子束加热表面淬火108

5.7钢的化学热处理108

5.7.1钢的渗碳109

5.7.2钢的氮化111

5.7.3钢的碳氮共渗111

第6章 合金钢114

6.1概述114

6.1.1合金元素对钢组织转变的影响114

6.1.2合金钢的分类及编号118

6.2合金结构钢119

6.2.1普通低合金结构钢120

6.2.2渗碳钢121

6.2.3调质钢124

6.2.4弹簧钢126

6.2.5滚动轴承钢128

6.3工具钢129

6.3.1刃具钢129

6.3.2高速钢131

6.3.3模具钢133

6.3.4量具钢138

6.4特殊性能钢139

6.4.1不锈钢139

6.4.2耐热钢142

6.4.3其它特殊钢144

6.5粉末冶金和硬质合金145

6.5.1粉末冶金材料145

6.5.2硬质合金146

第7章 铸铁148

7.1概述148

7.1.1铸铁的成分及性能特点148

7.1.2铸铁的石墨化及其影响因素148

7.1.3铸铁的分类150

7.2灰铸铁151

7.2.1普通灰铸铁的化学成分、组织、性能和用途151

7.2.2灰铸铁的变质处理——变质铸铁153

7.2.3灰铸铁的热处理153

7.3可锻铸铁154

7.3.1可锻铸铁的成分155

7.3.2可锻铸铁的退火与组织155

7.4球墨铸铁156

7.4.1球墨铸铁的成分、组织、性能及用途157

7.4.2球墨铸铁的热处理158

7.5特殊性能铸铁160

7.5.1耐磨铸铁160

7.5.2耐热铸铁161

7.5.3耐蚀铸铁162

第8章 非铁金属材料163

8.1铝及铝合金163

8.1.1工业纯铝163

8.1.2铝合金的分类163

8.1.3铝合金的强化165

8.1.4铸造铝合金166

8.1.5变形铝合金172

8.2铜及铜合金175

8.2.1纯铜175

8.2.2黄铜176

8.2.3青铜182

8.3轴承合金189

8.3.1轴承合金的性能要求189

8.3.2常用的轴承合金190

8.4钛及钛合金193

8.4.1纯钛193

8.4.2钛合金化193

8.4.3工业用钛合金194

8.4.4钛合金的热处理196

8.5镁及镁合金198

8.5.1镁及镁合金198

8.5.2镁的应用201

8.5.3镁的精炼与镁锭201

8.5.4镁锭的表面处理205

第9章 其它常用工程材料209

9.1高分子材料209

9.1.1高分子材料的基本特征209

9.1.2高分子材料的结构212

9.1.3高分子材料的性能215

9.1.4高分子材料的成形加工方法216

9.1.5常用高分子工程材料216

9.2陶瓷材料220

9.2.1陶瓷材料概述220

9.2.2陶瓷材料结构特点220

9.2.3陶瓷材料的性能特点222

9.2.4常用工程结构陶瓷材料224

9.2.5陶瓷在工程应用中应注意的问题228

9.2.6陶瓷材料与环境协调性229

9.3复合材料230

9.3.1复合材料的分类230

9.3.2复合材料的性能特点232

9.3.3复合材料的类型233

9.3.4复合材料的应用235

9.4纳米材料237

9.4.1纳米科学技术发展237

9.4.2纳米结构材料的特点238

9.4.3纳米材料的应用239

附录 实验244

实验一 金相显微镜的基本原理、构造和使用244

实验二 金相试样的制备250

实验三 铁碳合金的平衡组织观察254

实验四 金属材料的硬度实验261

实验五 碳钢的热处理268

实验六 碳钢热处理后的显微组织观察273

参考文献279