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緒 論……………………………………… 1
第1章 工程材料的基礎(chǔ)性能…………… 3
1.1 靜載時(shí)材料的力學(xué)性能……… 3
1.1.1 強(qiáng)度與塑性……………… 3
1.1.2 硬 度…………………… 6
1.2 動(dòng)載時(shí)材料的力學(xué)性能……… 9
1.2.1 沖擊韌性………………… 9
1.2.2 斷裂韌度………………… 11
1.2.3 疲勞強(qiáng)度………………… 11
1.3 材料的高、低溫力學(xué)性能…… 12
1.3.1 高溫力學(xué)性能…………… 12
1.3.2 低溫力學(xué)性能…………… 13
1.4 材料的工藝性能……………… 13
本章小結(jié)…………………………… 14
習(xí) 題……………………………… 15
第2章 金屬的結(jié)晶與鐵碳合金相圖… 16
2.1 金屬的晶體結(jié)構(gòu)……………… 16
2.1.1 常見(jiàn)金屬的晶體結(jié)構(gòu)…… 16
2.1.2 實(shí)際金屬的晶體結(jié)構(gòu)…… 19
2.2 純金屬的結(jié)晶………………… 21
2.2.1 冷卻曲線和過(guò)冷度……… 21
2.2.2 純金屬的結(jié)晶過(guò)程……… 22
2.2.3 晶粒大小及控制方法…… 23
2.3 二元合金相圖………………… 25
2.3.1 合金的相結(jié)構(gòu)…………… 25
2.3.2 二元合金相圖…………… 27
2.3.3 二元合金相圖的基本類(lèi)型
…………………………… 28
2.4 合金性能與相圖的關(guān)系……… 33
2.4.1 合金的力學(xué)性能、物理性能
與相圖的關(guān)系…………… 33
2.4.2 合金的工藝性能與相圖的
關(guān)系……………………… 34
2.5 鐵碳合金的結(jié)晶……………… 34
2.5.1 純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變…… 34
2.5.2 鐵碳合金的基本組織…… 35
2.5.3 鐵碳合金相圖…………… 37
2.5.4 鐵碳合金相圖的應(yīng)用…… 40
本章小結(jié)…………………………… 48
習(xí) 題……………………………… 49
第3章 金屬的塑性變形與再結(jié)晶…… 50
3.1 金屬的塑性變形……………… 50
3.1.1 單晶體的塑性變形……… 50
3.1.2 多晶體的塑性變形……… 52
3.2 冷塑性變形對(duì)金屬組織和性能
的影響………………………… 53
3.2.1 冷塑性變形對(duì)金屬組織的
影響……………………… 53
3.2.2 冷塑性變形對(duì)金屬性能的
影響……………………… 54
3.3 冷塑性變形金屬在加熱時(shí)組織
和性能的變化………………… 55
3.3.1 回 復(fù)…………………… 56
3.3.2 再結(jié)晶…………………… 56
3.3.3 晶粒長(zhǎng)大………………… 57
3.3.4 再結(jié)晶后的晶粒大小…… 58
3.4 金屬的熱加工………………… 58
3.4.1 熱加工的概念………… 58
3.4.2 熱加工對(duì)金屬組織和性能
的影響…………………… 59
本章小結(jié)…………………………… 60
習(xí) 題……………………………… 60
第4章 鋼的熱處理…………………… 61
4.1 熱處理概述…………………… 61
4.1.1 熱處理的實(shí)質(zhì)、特點(diǎn)和作用
4.1.2 熱處理的分類(lèi)…………… 62
4.2 鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變……… 62
4.2.1 奧氏體的形成…………… 62
4.2.2 奧氏體晶粒的大小及影響
因素……………………… 64
4.3 鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變……… 66
4.3.1 過(guò)冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變
曲線……………………… 67
4.3.2 過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物
的組織形態(tài)及性能……… 68
4.3.3 影響C曲線的因素…… 72
4.3.4 過(guò)冷奧氏體的連續(xù)冷卻
轉(zhuǎn)變……………………… 73
4.4 鋼的退火與正火……………… 74
4.4.1 鋼的退火………………… 74
4.4.2 鋼的正火………………… 76
4.4.3 退火與正火的應(yīng)用選擇
…………………………… 77
4.5 鋼的淬火……………………… 77
4.5.1 鋼的淬火工藝…………… 78
4.5.2 淬火方法………………… 79
4.5.3 鋼的淬硬性和淬透性…… 81
4.5.4 淬火缺陷及防止措施…… 83
4.6 鋼的回火……………………… 84
4.6.1 回火的目的……………… 84
4.6.2 淬火鋼在回火時(shí)組織與
性能的變化……………… 85
4.6.3 回火的分類(lèi)及應(yīng)用……… 87
4.7 鋼的表面熱處理……………… 87
4.7.1 感應(yīng)加熱表面淬火……… 88
4.7.2 火焰加熱表面淬火……… 89
4.8 鋼的化學(xué)熱處理……………… 89
4.8.1 滲 碳…………………… 89
4.8.2 滲 氮…………………… 92
4.8.3 碳氮共滲………………… 93
4.9 其他熱處理工藝……………… 94
4.9.1 真空熱處理……………… 94
4.9.2 可控氣氛熱處理………… 95
4.9.3 激光熱處理……………… 96
4.9.4 形變熱處理……………… 97
4.10 熱處理工藝的應(yīng)用………… 98
4.10.1 預(yù)備熱處理工藝位置… 98
4.10.2 最終熱處理工藝位置… 98
4.10.3 熱處理零件的結(jié)構(gòu)工藝性
………………………… 99
本章小結(jié)…………………………… 100
習(xí) 題……………………………… 100
第5章 工業(yè)用鋼……………………… 102
5.1 非合金鋼(碳鋼)…………… 102
5.1.1 合金元素對(duì)碳鋼性能的
影響…………………… 102
5.1.2 碳鋼的分類(lèi)…………… 103
5.1.3 碳鋼的牌號(hào)、性能與用途
………………………… 104
5.2 合金元素在鋼中的作用…… 108
5.2.1 合金元素在鋼中的存在
形式…………………… 108
5.2.2 合金元素對(duì)C曲線的影響
………………………… 109
5.2.3 合金元素對(duì)鐵碳合金相圖
的影響………………… 110
5.2.4 合金元素對(duì)鋼熱處理的
影響…………………… 111
5.3 合金鋼的分類(lèi)及牌號(hào)……… 114
5.3.1 合金鋼的分類(lèi)………… 114
5.3.2 合金鋼的牌號(hào)………… 114
5.4 合金結(jié)構(gòu)鋼………………… 115
5.4.1 低合金結(jié)構(gòu)鋼………… 115
5.4.2 合金滲碳鋼…………… 119
5.4.3 合金調(diào)質(zhì)鋼…………… 121
5.4.4 合金彈簧鋼…………… 124
5.4.5 滾動(dòng)軸承鋼…………… 125
5.5 合金工具鋼………………… 127
5.5.1 合金刃具鋼…………… 127
5.5.2 合金量具鋼…………… 133
5.5.3 合金模具鋼…………… 134
5.6 特殊性能鋼………………… 136
5.6.1 不銹鋼………………… 136
5.6.2 耐熱鋼………………… 138
5.6.3 耐磨鋼………………… 139
本章小結(jié)…………………………… 140
習(xí) 題……………………………… 140
第6章 鑄 鐵………………………… 142
6.1 鑄鐵的分類(lèi)………………… 142
6.2 鑄鐵的石墨化及其影響因素
……………………………… 143
6.2.1 鐵碳合金雙重相圖…… 143
6.2.2 鑄鐵的石墨化過(guò)程…… 144
6.2.3 影響石墨化的因素…… 144
6.3 灰鑄鐵……………………… 145
6.3.1 灰鑄鐵的組織和性能… 145
6.3.2 灰鑄鐵的孕育處理…… 147
6.3.3 灰鑄鐵的牌號(hào)及用途… 147
6.3.4 灰鑄鐵的熱處理……… 147
6.4 可鍛鑄鐵…………………… 148
6.4.1 可鍛鑄鐵的生產(chǎn)過(guò)程… 148
6.4.2 可鍛鑄鐵的組織和性能
………………………… 149
6.4.3 可鍛鑄鐵的牌號(hào)及用途
………………………… 150
6.5 球墨鑄鐵…………………… 150
6.5.1 球墨鑄鐵的組織與性能
………………………… 150
6.5.2 球墨鑄鐵的牌號(hào)及用途
………………………… 151
6.5.3 球墨鑄鐵的熱處理…… 152
6.6 蠕墨鑄鐵…………………… 153
6.6.1 蠕墨鑄鐵的生產(chǎn)過(guò)程… 153
6.6.2 蠕墨鑄鐵的組織與性能
………………………… 153
6.6.3 蠕墨鑄鐵的牌號(hào)及用途
………………………… 154
6.7 合金鑄鐵…………………… 155
6.7.1 耐磨鑄鐵……………… 155
6.7.2 耐熱鑄鐵……………… 155
6.7.3 耐蝕鑄鐵……………… 156
本章小結(jié)…………………………… 156
習(xí) 題……………………………… 157
第7章 有色金屬與粉末冶金材料…… 158
7.1 概 述……………………… 158
7.2 鋁及鋁合金………………… 158
7.2.1 工業(yè)純鋁……………… 158
7.2.2 鋁合金………………… 159
7.2.3 鋁合金的熱處理……… 164
7.3 銅及銅合金………………… 166
7.3.1 純 銅………………… 166
7.3.2 銅合金………………… 167
7.4 鎂及鎂合金………………… 171
7.4.1 純鎂及鎂合金的性能特點(diǎn)
………………………… 171
7.4.2 鎂合金的牌號(hào)及分類(lèi)… 172
7.4.3 常用典型鎂合金……… 173
7.5 鈦及鈦合金………………… 174
7.5.1 工業(yè)純鈦……………… 174
7.5.2 鈦合金………………… 175
7.5.3 鈦合金的熱處理……… 176
7.6 滑動(dòng)軸承合金……………… 177
7.6.1 對(duì)軸承合金性能的要求
………………………… 177
7.6.2 軸承合金的組織特征… 177
7.6.3 軸承合金的分類(lèi)及牌號(hào)
表示方法……………… 178
7.6.4 常用的軸承合金及用途
………………………… 178
7.7 硬質(zhì)合金…………………… 180
7.7.1 硬質(zhì)合金的性能特點(diǎn)… 180
7.7.2 常用硬質(zhì)合金………… 180
本章小結(jié)…………………………… 182
習(xí) 題……………………………… 183
第8章 非金屬材料…………………… 184
8.1 高分子材料………………… 184
8.1.1 塑 料………………… 185
8.1.2 合成橡膠……………… 189
8.1.3 膠粘劑………………… 191
8.2 陶 瓷……………………… 192
8.2.1 陶瓷的分類(lèi)…………… 193
8.2.2 陶瓷的組織結(jié)構(gòu)……… 193
8.2.3 陶瓷的性能…………… 193
8.2.4 常用陶瓷材料………… 194
8.3 復(fù)合材料…………………… 195
8.3.1 復(fù)合材料的分類(lèi)……… 195
8.3.2 復(fù)合材料的性能特點(diǎn)… 196
8.3.3 復(fù)合材料的制造方法… 197
8.3.4 常用復(fù)合材料………… 197
本章小結(jié)…………………………… 198
習(xí) 題……………………………… 199
第9章 新材料簡(jiǎn)介…………………… 200
9.1 貯氫合金…………………… 200
9.1.1 貯氫合金分類(lèi)………… 200
9.1.2 貯氫合金的應(yīng)用……… 201
9.2 形狀記憶合金……………… 202
9.3 超導(dǎo)材料…………………… 203
9.3.1 超導(dǎo)現(xiàn)象產(chǎn)生的原理… 203
9.3.2 超導(dǎo)材料的分類(lèi)……… 203
9.3.3 超導(dǎo)材料的應(yīng)用……… 204
9.4 非晶態(tài)合金………………… 205
9.5 納米材料…………………… 206
9.5.1 納米材料的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異
性能…………………… 206
9.5.2 納米材料的制備……… 208
9.5.3 石墨烯材料簡(jiǎn)介……… 209
9.5.4 石墨烯材料的制備…… 209
9.5.5 石墨烯材料的應(yīng)用…… 210
本章小結(jié)…………………………… 211
習(xí) 題……………………………… 211
第10章 工程材料的失效與選用…… 212
10.1 零件的失效………………… 212
10.1.1 失效的概念…………… 212
10.1.2 失效的形式…………… 212
10.1.3 零件失效的原因……… 213
10.2 選材的原則、方法與步驟… 214
10.2.1 選材的一般原則……… 214
10.2.2 選材的方法與步驟…… 216
10.3 典型零件的選材實(shí)例分析
……………………………… 217
10.3.1 軸類(lèi)零件的選材……… 218
10.3.2 齒輪類(lèi)零件的選材…… 219
10.3.3 手用絲錐的選材……… 220
10.3.4 機(jī)架、箱體類(lèi)零件的選材
………………………… 221
本章小結(jié)…………………………… 221
習(xí) 題……………………………… 222
附 表…………………………………… 223
參考文獻(xiàn)………………………………… 231