工程材料

本書根據教育部高等學校工科基礎課程教學指導委員會於2019年頒佈的《高等學校工科基礎課程教學基本要求》，並吸取多年課程改革成果與實踐經驗編寫而成，以工程材料的化學成分、組織結構、工藝、性能與應用的基本理論及其相互關係為主線，簡化了工程材料的基本理論，突出了工程材料的性能及其在工程實踐中的應用。

本書共12章，包括緒論、工程材料的性能、材料的結構與組織、金屬材料的塑性變形與強化、鋼的熱處理、工業用鋼、鑄鐵材料、有色金屬材料、非金屬材料、複合材料、新型工程材料、工程材料的選用。每章都附有適量的思考題，附錄部分節選了工程實踐中常用的相關資料，可供讀者學習和應用時參考。 ^[1] 

前言

第0章緒論1

0.1材料概述1

0.2材料與機械工程2

0.3本課程的內容、學習目的和要求2

第1章工程材料的性能4

1.1材料的力學性能4

1.1.1材料的靜載力學性能4

1.1.2材料的動態力學性能9

1.1.3材料的高、低温性能12

1.2材料的物理性能和化學性能13

1.2.1材料的物理性能13

1.2.2材料的化學性能14

1.3材料的工藝性能15

思考題16

第2章材料的結構與組織17

2.1材料的結構17

2.1.1晶體結構的基本概念17

2.1.2常見的晶體結構類型18

2.1.3實際晶體與缺陷21

2.2金屬的凝固與結晶組織24

2.2.1金屬的結晶24

2.2.2金屬的結構與組織27

2.3鐵碳合金36

2.3.1純鐵與鐵碳合金中的相37

2.3.2鐵碳合金相圖39

2.3.3鐵碳合金成分、組織與性能的

關係及應用46

思考題49

第3章金屬材料的塑性變形與強化50

3.1單晶體的塑性變形50

3.1.1滑移51

3.1.2孿生53

3.2多晶體的塑性變形54

3.3塑性變形對材料組織與性能的影響55

3.3.1冷塑性變形對金屬組織與

性能的影響55

3.3.2冷塑性變形金屬加熱時的組織與

性能變化57

3.3.3金屬的熱加工60

3.4金屬材料的強化機制61

思考題62

第4章鋼的熱處理63

4.1鋼的熱處理概述63

4.2鋼在加熱和冷卻時的組織轉變64

4.2.1鋼在加熱時的組織轉變64

4.2.2鋼的冷卻及組織轉變68

4.3鋼的普通熱處理77

4.3.1鋼的退火與正火77

4.3.2鋼的淬火79

4.3.3鋼的淬透性和淬硬性82

4.3.4鋼的回火84

4.4鋼的表面熱處理87

4.4.1鋼的表面淬火87

4.4.2鋼的化學熱處理90

4.4.3鋼的激光熱處理94

4.5鋼的熱處理新工藝95

4.5.1深冷處理95

4.5.2可控氣氛熱處理96

4.5.3真空熱處理97

4.5.4形變熱處理98

4.5.5計算機控制熱處理99

4.5.6高能表面熱處理100

4.6鋼的熱處理缺陷與防止100

思考題103

第5章工業用鋼105

5.1鋼的分類與牌號107

5.1.1鋼的分類107

5.1.2鋼材的分類108

5.1.3鋼的牌號110

5.2鋼的主要成分及其對組織和

性能的影響111

5.2.1碳鋼的主要成分及其對組織和

性能的影響111

5.2.2合金鋼的主要成分及其對組織和

性能的影響113

5.3常用結構鋼120

5.3.1工程結構用鋼121

5.3.2機械結構用鋼125

5.4常用工模具鋼138

5.4.1刃具模具用非合金鋼139

5.4.2刃具用合金鋼141

5.4.3模具用合金鋼148

5.4.4量具用合金鋼152

5.5特殊性能鋼152

5.5.1不鏽鋼153

5.5.2耐熱鋼156

5.5.3耐磨鋼159

5.5.4低温用鋼159

思考題160

第6章鑄鐵材料161

6.1鑄鐵的石墨化161

6.2鑄鐵的分類163

6.3常用鑄鐵164

6.3.1灰鑄鐵165

6.3.2可鍛鑄鐵168

6.3.3球墨鑄鐵170

6.3.4蠕墨鑄鐵173

6.4合金鑄鐵174

6.4.1耐磨鑄鐵174

6.4.2耐熱鑄鐵175

6.4.3耐蝕鑄鐵175

思考題176

第7章有色金屬材料177

7.1鋁及其合金177

7.1.1純鋁177

7.1.2鋁合金178

7.1.3鋁合金熱處理180

7.2銅及其合金182

7.2.1純銅182

7.2.2銅合金183

7.2.3銅合金熱處理185

7.3軸承合金187

7.4其他有色金屬及其合金189

7.4.1鈦及其合金189

7.4.2鎂及其合金190

7.4.3鋅及其合金191

思考題192

第8章非金屬材料193

8.1高分子材料193

8.1.1概述193

8.1.2常用高分子材料195

8.2陶瓷材料209

8.2.1概述209

8.2.2陶瓷材料的結構和性能210

8.2.3陶瓷的生產工藝與粉末

冶金211

8.2.4常用陶瓷材料213

思考題218

第9章複合材料219

9.1複合材料的組成和分類220

9.2增強材料及複合增強原理221

9.2.1增強材料221

9.2.2複合增強原理223

9.3常用複合材料223

9.3.1樹脂基複合材料223

9.3.2金屬基複合材料226

9.3.3陶瓷基複合材料228

9.3.4其他類型複合材料228

思考題229

第10章新型工程材料230

10.1梯度功能材料230

10.1.1梯度功能材料的製備231

10.1.2梯度功能材料的應用232

10.2納米材料232

10.2.1納米材料的製備233

10.2.2常見納米材料及其應用234

10.3形狀記憶合金235

10.4非晶態合金236

10.5阻尼合金237

10.6未來新型工程材料的發展237

思考題238

第11章工程材料的選用239

11.1零件失效分析239

11.1.1零件失效的基本形式239

11.1.2零件失效的原因240

11.2選用材料的一般原則241

11.3材料選擇的一般過程242

11.4典型零件的選材及工藝分析243

11.4.1軸類零件243

11.4.2齒輪類零件246

11.4.3箱體類零件248

11.4.4外殼類零件250

11.4.5彈簧類零件250

11.4.6材料選擇趨勢251

思考題252

附錄常用力學性能符號及

鋁合金牌號253

參考文獻257 ^[1]