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绪论1

第一部分　工程材料的基础理论第1章 工程材料的结构与性能3

1.1　材料的结合方式3

1.1.1　结合键3

1.1.2　工程材料的键性5

1.1.3　晶体与非晶体6

1.2　金属的晶体结构6

1.2.1　典型的金属晶体结构7

1.2.2　典型晶格的配位数和致密度9

1.2.3　实际金属的晶体结构10

1.3　合金的相结构14

1.3.1　合金的基本概念14

1.3.2　合金的相结构14

1.4 高聚物18

1.4.1 高聚物的结构18

1.4.2 高聚物的聚集态结构20

1.5　陶瓷材料的结构20

1.5.1　离子型晶体陶瓷21

1.5.2　共价型晶体陶瓷22

1.6　工程材料的性能22

1.6.1　金属材料的拉伸性能23

1.6.2　塑性26

1.6.3　硬度27

1.6.4　冲击韧性29

1.6.5　断裂韧性31

1.6.6　粘弹性32

1.6.7　其他性能33

思考与练习36

第2章 金属材料的凝固与结晶37

2.1　纯金属的凝固37

2.1.1　凝固的基本概念37

2.1.2　金属的结晶过程38

2.2　合金的凝固44

2.2.1　二元相图的建立44

2.2.2　二元匀晶相图46

2.2.3　二元共晶相图47

2.2.4　二元包晶相图49

2.2.5　其他类型的二元相图50

2.2.6　根据相图判断合金的性能51

2.3　典型材料相图53

思考与练习67

第3章 金属的塑性变形与再结晶69

3.1　金属的塑性变形69

3.1.1　单晶体金属的塑性变形69

3.1.2　多晶体金属的塑性变形74

3.1.3　合金的塑性变形78

3.1.4　冷塑性变形对金属组织和性能的影响80

3.2　金属及合金的回复与再结晶85

3.2.1 形变金属或合金加热过程中的一般变化85

3.2.2 回复87

3.2.3　再结晶88

3.2.4　再结晶后的晶粒长大90

3.3　金属的热塑性加工92

3.3.1　热加工与冷加工的区别92

3.3.2　热加工对金属组织和性能的影响92

思考与练习94

第4章　材料的固态相变及热处理96

4.1　固态相变概述96

4.2　钢的热处理原理97

4.2.1　钢在加热时的转变98

4.2.2　钢在冷却时的转变101

4.2.3　过冷奥氏体的连续冷却转变115

4.3　钢的热处理工艺117

4.3.1　钢的退火与正火118

4.3.2　钢的淬火121

4.3.3　钢的回火130

4.3.4　钢的表面热处理134

4.3.5　钢的化学热处理136

4.3.6　钢的热处理新技术143

思考与练习147

第二部分　常用工程材料的基本知识第5章　金属材料149

5.1　工业用钢149

5.1.1　钢的分类与牌号149

5.1.2　钢中的杂质及合金元素151

5.1.3　结构钢155

5.1.4 工具钢164

5.1.5　特殊性能钢172

5.2　铸铁179

5.2.1　概述179

5.2.2　常用铸铁183

5.2.3　合金铸铁194

5.3　有色金属及其合金195

5.3.1　铝及铝合金196

5.3.2　铜及铜合金205

5.3.3　滑动轴承合金211

思考与练习215

第6章　高分子材料217

6.1　概述217

6.1.1　高分子材料的基本概念217

6.1.2　高分子化合物的力学状态217

6.2　工程塑料219

6.2.1　工程塑料的组成219

6.2.2　工程塑料的分类220

6.2.3　常用工程塑料221

6.3　常用合成纤维226

6.4　橡胶227

6.4.1　橡胶的分类和橡胶制品的组成227

6.4.2　常用合成橡胶228

6.5　胶粘剂231

6.5.1　常用胶粘剂232

6.5.2　胶粘剂的选用234

思考与练习236

第7章　陶瓷材料237

7.1　概述237

7.1.1　陶瓷的概念237

7.1.2　陶瓷的分类237

7.2　常用陶瓷材料238

7.2.1　普通陶瓷238

7.2.2　特种陶瓷240

思考与练习245

第8章　复合材料246

8.1　概述246

8.1.1　复合材料的定义与命名246

8.1.2　复合材料的分类247

8.2　复合材料的增强机制和复合原则248

8.2.1　复合材料的增强机制248

8.2.2　复合材料的复合原则249

8.3　非金属基复合材料250

8.3.1　聚合物基复合材料250

8.3.2　陶瓷基复合材料255

8.3.3　碳／碳复合材料259

8.4　金属基复合材料260

8.4.1　金属陶瓷261

8.4.2　纤维增强金属基复合材料262

8.4.3　颗粒和晶须增强金属基复合材料265

思考与练习266

第三部分　工程材料的应用第9章　机械零件的失效与选材原则267

9.1　机械零件的失效及失效分析267

9.1.1　失效的分类268

9.1.2　失效的基本因素268

9.1.3　失效分析的基本方法269

9.2　零件失效形式269

9.2.1　畸变失效269

9.2.2　断裂失效271

9.2.3　磨损失效272

9.2.4　腐蚀失效273

9.3　机械零件选材原则274

9.3.1　使用性能原则274

9.3.2　工艺性能原则276

9.3.3　经济性原则278

思考与练习279

第10章 典型工件的选材及工艺路线设计280

10.1　齿轮选材280

10.1.1 齿轮的工作条件、失效形式及其对材料性能的要求280

10.1.2　齿轮类零件的选材281

10.1.3　典型齿轮选材举例281

10.2　轴类零件选材285

10.2.1　轴类零件的工作条件285

10.2.2　轴类零件的失效方式285

10.2.3　轴类零件的性能要求285

10.2.4　轴类零件材料及选材方法285

10.2.5　典型轴的选材举例287

10.3　弹簧选材290

10.3.1 弹簧的工作条件、失效形式及其对材料性能的要求291

10.3.2　弹簧的选材291

10.3.3　典型弹簧选材举例293

10.4　刃具选材294

10.4.1　刃具的工作条件、失效形式及对材料性能的要求294

10.4.2　刃具的选材295

10.4.3　典型刃具选材举例295

思考与练习297

第11章　工程材料的应用298

11.1　机床用材298

11.1.1　机身、底座用材298

11.1.2　齿轮用材299

11.1.3　轴类零件用材300

11.1.4　螺纹联接件用材300

11.1.5　螺旋传动件用材301

11.1.6　蜗轮传动用材301

11.1.7　轴承材料301

11.1.8　滚动轴承用材303

11.1.9　机床其他零件用材303

11.2　仪器仪表用材305

11.2.1　壳体材料305

11.2.2　轴类零件用材305

11.2.3 凸轮用材305

11.2.4　齿轮用材306

11.2.5　蜗轮、蜗杆用材306

11.3　热能设备用材306

11.3.1　锅炉主要设备用钢307

11.3.2　汽轮机主要零部件用钢308

11.4　汽车用材311

11.4.1　汽车用金属材料311

11.4.2　汽车用塑料317

11.4.3　汽车用橡胶319

11.4.4　汽车用陶瓷材料319

11.5　航空航天器用材321

11.5.1　中碳调质钢321

11.5.2 高合金耐热钢322

11.5.3 高温合金322

11.5.4　镍基耐蚀合金323

11.5.5　铝及其合金323

11.5.6　镁合金324

11.5.7　钛及其合金324

11.5.8　钨、钼、铌及其合金324

11.5.9　复合材料324

11.6　化工设备用材325

11.6.1　合金钢325

11.6.2　有色金属及其合金328

11.6.3　非金属材料329

附录330

附录1 国内外常用钢钢号对照表330

附录2 工程材料常用词汇表337

参考文献342