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前言1

第一章 金属材料的性能1

第一节 金属材料的力学性能1

一、强度2

二、塑性5

三、硬度6

四、韧性17

五、疲劳极限19

六、蠕变20

第二节 金属材料的物理性能和化学性能21

一、物理性能21

二、化学性能24

第三节 金属材料的工艺性能24

一、铸造性能24

二、焊接性25

三、锻造性能25

四、切削加工性能25

五、热处理工艺性能26

复习思考题26

第二章 纯金属的晶体结构与结晶27

第一节 纯金属的晶体结构27

一、晶体与非晶体27

二、金属晶体与非金属晶体27

三、金属晶体结构的描述方法28

四、常见金属的晶体结构29

第二节 纯金属的结晶30

一、纯金属的结晶条件30

二、纯金属的结晶规律31

三、细化晶粒32

四、晶体缺陷34

五、金属的同素异构转变35

复习思考题36

第三章 金属的塑性变形与再结晶37

第一节 金属塑性变形的概念37

一、单晶体的塑性变形37

二、多晶体的塑性变形41

三、合金的塑性变形42

第二节 冷塑性变形对金属组织与性能的影响44

一、冷塑性变形对金属性能的影响44

二、冷塑性变形对金属组织的影响45

三、残余应力的产生47

第三节 冷变形金属在加热时的变化48

一、回复48

二、再结晶48

三、晶粒长大49

第四节 金属的热塑性变形50

一、热变形加工与冷变形加工的区别50

二、热变形加工对金属组织与性能的影响51

复习思考题52

第四章 铁碳合金相图53

第一节 合金的基本概念54

一、合金54

二、组元54

三、合金系54

四、相54

五、组织55

第二节 固态合金的相结构55

一、固溶体55

二、金属化合物57

第三节 铁碳合金的相结构57

一、铁素体57

二、奥氏体57

三、渗碳体58

第四节 Fe-Fe3C相图分析58

一、简化Fe-Fe3C相图的分析59

二、Fe-Fe3C相图中的合金分类61

第五节 典型铁碳合金的结晶过程分析62

一、共析钢的结晶62

二、亚共析钢的结晶62

三、过共析钢的结晶63

四、共晶白口铸铁的结晶64

五、亚共晶白口铸铁的结晶65

六、过共晶白口铸铁的结晶65

第六节 Fe-Fe3C相图的应用66

一、含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响66

二、Fe-Fe3C相图在工业生产中的应用67

复习思考题68

第五章 钢的热处理69

第一节 钢的热处理原理69

一、加热时的组织转变70

二、冷却时的组织转变74

第二节 工件的退火与正火85

一、退火85

二、正火87

三、退火与正火的选择88

第三节 工件的淬火与回火88

一、淬火88

二、回火95

第四节 工件的表面热处理和化学热处理97

一、工件的表面淬火98

二、工件的化学热处理99

第五节 热处理新技术简介102

一、形变热处理102

二、真空热处理与可控气氛热处理103

三、激光热处理与电子束表面淬火103

第六节 热处理零件的结构工艺性103

一、结构工艺性的概念103

二、热处理工艺对零件结构的要求104

第七节 热处理工艺的应用104

一、热处理的技术条件105

二、热处理工序位置的确定106

复习思考题107

第六章 工业用钢108

第一节 钢材的生产108

一、钢铁的冶炼108

二、钢材生产简述110

三、钢材的分类及应用111

第二节 钢的分类与编号111

一、钢的分类111

二、钢铁及合金牌号统一数字代号体系112

第三节 非合金钢112

一、非合金钢中的常存杂质元素及其影响113

二、碳素结构钢113

三、优质碳素结构钢113

四、碳素工具钢116

五、铸造碳钢117

第四节 合金元素在钢中的作用118

一、合金元素对钢基本相的影响118

二、合金元素对Fe-Fe3C相图的影响118

三、合金元素对钢热处理的影响119

第五节 低合金钢121

一、低合金钢的分类及牌号121

二、低合金高强度结构钢121

三、低合金耐候钢122

四、低合金专业用钢123

第六节 合金钢123

一、机械结构用合金钢123

二、合金工具钢和高速工具钢129

三、特殊性能钢（不锈钢、耐热钢）135

四、滚动轴承钢139

复习思考题140

第七章 工程铸铁142

第一节 铸铁概述142

一、铸铁的石墨化及影响因素142

二、铸铁的组织与性能143

三、铸铁的分类144

第二节 灰铸铁145

一、灰铸铁的成分、组织和性能145

二、灰铸铁的牌号及用途146

三、灰铸铁的孕育处理及低合金化147

四、灰铸铁的热处理148

第三节 球墨铸铁148

一、球墨铸铁的成分、组织和性能148

二、球墨铸铁的牌号及用途149

三、球墨铸铁的热处理150

第四节 可锻铸铁151

一、可锻铸铁的成分、组织和性能151

二、可锻铸铁的牌号及用途151

第五节 蠕墨铸铁152

一、蠕墨铸铁的成分、组织及性能152

二、蠕墨铸铁的牌号及用途152

第六节 合金铸铁153

一、耐磨铸铁153

二、耐热铸铁153

三、耐蚀铸铁154

复习思考题154

第八章 非铁金属（有色金属）材料与粉末冶金材料156

第一节 铝及铝合金156

一、工业纯铝156

二、铝合金的分类与热处理强化156

三、变形铝合金157

四、铸造铝合金159

第二节 铜及铜合金161

一、工业纯铜161

二、铜合金的分类161

第三节 其他有色金属材料165

一、钦及钦合金165

二、镁及镁合金166

第四节 轴承合金167

一、轴承合金的性能要求167

二、轴承合金的组织特征168

三、轴承合金的分类及牌号168

四、常用的轴承合金168

第五节 粉末冶金材料168

一、粉末冶金法的应用168

二、硬质合金169

复习思考题170

第九章 新型材料及其应用171

第一节 形状记忆合金171

一、概述171

二、典型的形状记忆合金及性能特点172

三、形状记忆合金的应用172

第二节 纳米材料及其应用173

一、纳米材料的概念173

二、纳米材料的特性173

三、纳米材料的应用173

第三节 新兴永磁合金174

一、概述174

二、典型永磁合金的特性及其应用174

第四节 非晶态合金175

一、非晶态合金的概念175

二、非晶态合金的制备175

三、非晶态合金的特点175

四、典型的非晶态合金176

五、非晶态合金的应用176

第五节 超导材料176

一、概述176

二、超导材料简介177

三、超导材料的应用177

第六节 复合材料177

一、复合材料的组成及分类177

二、复合材料的性能特点178

三、常用复合材料178

复习思考题180

第十章 工程材料的选用181

第一节 零件的失效分析181

一、失效的概念181

二、零件的失效形式181

三、零件失效的原因183

第二节 工程材料的选用原则及方法步骤184

一、选材的一般原则184

二、选材的方法与步骤189

第三节 典型零件的选材191

一、齿轮类零件的选材192

二、轴类零件的选材196

三、机架、箱体类零件的选材200

复习思考题200

附录202

附录A 金工试验202

试验一、拉伸试验203

试验二、硬度试验205

试验三、冲击试验212

试验四、铁碳合金相图组织观察试验212

试验五、金属热处理试验215

试验六、常用钢铁材料的简易鉴别方法220

附录B 布氏硬度数值表224

参考文献228