工程材料

本書是為了適應21世紀高等教育教學改革形勢發展需要而編寫的，以培養學生的理論結合實際和創新能力為核心，以工程材料為重點，介紹了金屬材料及熱處理的基礎知識、常用的非金屬材料，並着重介紹了機械零件選材與失效分析以及工程材料在生產的應用。全書共分為四篇12章，主要內容包括工程材料的性能、金屬與合金的晶體結構及結晶、金屬的塑性加工、鋼的熱處理、金屬材料、高分子材料、陶瓷材料、複合材料、機械零件的失效與選材和工程材料的應用實例。 本書可作為普通高等院校機械類或與機械類相關專業的教學用書及對應專業成人高等教育的教學用書,也可作為一般從事機械、船舶、車輛、動力、電力等裝置設計、製造及質量控制方面的工程技術人員的參考用書。 ^[1] 

緒論

0.1中華民族對材料發展的重大貢獻

0.2工程材料的分類

0.2.1根據材料的物理化學屬性分類

0.2.2根據性能要求分類

0.2.3根據材料使用時間分類

第1篇基本理論篇

第1章工程材料的性能

1.1金屬材料的力學性能

1.1.1靜載時金屬材料的力學性能

1.1.2其他載荷作用下金屬材料的力學性能

1.1.3金屬材料的高、低温力學性能

1.2材料的物理、化學及工藝性能

1.2.1材料的物理性能

1.2.2材料的化學性能

1.2.3材料的工藝性能

1.3材料的結合方式及鍵性

1.3.1材料的結合方式

1.3.2工程材料的鍵性

1.4材料測試分析技術

1.4.1顯微鏡

1.4.2電子探針

1.4.3X射線衍射分析

1.4.4熱分析

本章小結

習題與思考題

第2章金屬與合金的晶體結構

2.1金屬的理想晶體結構

2.1.1晶體和非晶體

2.1.2晶格、晶胞與晶格常數

2.1.3金屬中常見的晶格

2.1.4晶面和晶向

2.2金屬的實際晶體結構

2.2.1點缺陷——空位和間隙原子

2.2.2線缺陷——位錯

2.2.3面缺陷——晶界和亞晶界

2.3合金的晶體結構

2.3.1基本概念

2.3.2合金的相結構

2.4合金的組織

本章小結

習題與思考題

第2篇加工工藝篇

第3章金屬與合金的結晶

3.1純金屬的結晶

3.1.1純金屬的冷卻曲線

3.1.2純金屬的結晶過程

3.1.3晶粒大小

3.1.4金屬的同素異構轉變

3.2合金的結晶

3.2.1二元合金相圖的基本知識

3.2.2二元勻晶相圖

3.2.3二元共晶相圖

3.2.4合金性能與相圖的關係

3.3鐵碳合金相圖

3.3.1鐵碳合金的基本相

3.3.2鐵滲碳體相圖分析

3.3.3典型鐵碳合金的結晶過程及其組織

3.3.4鐵碳合金的成分、組織和性能間的關係

本章小結

習題與思考題

第4章鋼的熱處理

4.1鋼在加熱時的轉變

4.1.1轉變温度

4.1.2奧氏體的形成過程

4.1.3奧氏體晶粒的長大及其控制

4.2鋼在冷卻時的轉變

4.2.1等温冷卻轉變

4.2.2連續冷卻轉變

4.3鋼的普通熱處理

4.3.1退火與正火

4.3.2淬火與回火

4.3.3鋼的淬透性和淬硬性

4.4鋼的表面熱處理

4.4.1表面淬火

4.4.2化學熱處理

4.5鋼的表面改性技術

4.5.1激光加熱表面淬火

4.5.2氣相沉積

4.6熱處理工序位置的安排

4.6.1預先熱處理的工序位置

4.6.2最終熱處理的工序位置

4.7熱處理新技術及新工藝

4.7.1可控氣氛熱處理

4.7.2真空熱處理

4.7.3形變熱處理

4.7.4熱處理CAD技術

本章小結

習題與思考題

第5章金屬的塑性加工

5.1金屬的塑性變形

5.1.1單晶體的塑性變形

5.1.2多晶體的塑性變形

5.2冷塑性變形後金屬的組織和性能

5.2.1金屬組織的變化

5.2.2金屬性能的變化

5.2.3產生殘餘應力

5.3冷變形金屬在加熱時的變化

5.3.1回覆

5.3.2再結晶

5.3.3晶粒長大

5.4金屬的冷加工與熱加工

5.4.1冷變形加工和熱變形加工

5.4.2熱變形加工對金屬組織與性能的影響

5.5塑性加工方法

本章小結

習題與思考題

第3篇工程材料篇

第6章鋼

6.1鋼的分類與編號

6.1.1鋼的分類

6.1.2鋼的編號

6.1.3鋼鐵及合金牌號統一數字代號體系

6.2鋼中常存雜質與合金元素

6.2.1鋼中常存雜質元素及其對鋼的性能的影響

6.2.2合金元素在鋼中的主要作用

6.3結構鋼

6.3.1碳素結構鋼

6.3.2優質碳素結構鋼

6.3.3低合金高強度結構鋼

6.3.4滲碳鋼

6.3.5調質鋼

6.3.6彈簧鋼

6.3.7滾動軸承鋼

6.3.8易切削鋼

6.3.9超高強度鋼

6.4工具鋼

6.4.1非合金工具鋼

6.4.2量具刃具用鋼

6.4.3冷作模具用鋼

6.4.4熱作模具用鋼

6.4.5高速工具鋼

6.5特殊性能鋼

6.5.1不鏽鋼

6.5.2耐熱鋼

6.5.3高温合金

6.5.4耐磨鋼

本章小結

習題與思考題

第7章鑄鐵

7.1鑄鐵的石墨化

7.1.1碳在鑄鐵中的存在形式

7.1.2鑄鐵的石墨化過程

7.1.3影響石墨化的因素

7.2灰鑄鐵

7.2.1灰鑄鐵的化學成分和組織

7.2.2灰鑄鐵的性能

7.2.3灰鑄鐵的孕育處理

7.2.4灰鑄鐵的熱處理

7.2.5灰鑄鐵的牌號及用途

7.3球墨鑄鐵

7.3.1球墨鑄鐵的化學成分和組織

7.3.2球墨鑄鐵的性能

7.3.3球墨鑄鐵的熱處理

7.3.4球墨鑄鐵的牌號及用途

7.4蠕墨鑄鐵

7.4.1蠕墨鑄鐵的化學成分和組織

7.4.2蠕墨鑄鐵的性能及應用

7.4.3蠕墨鑄鐵的牌號

7.5可鍛鑄鐵

7.5.1可鍛鑄鐵的化學成分和組織

7.5.2可鍛鑄鐵的性能及應用

7.5.3可鍛鑄鐵的牌號

本章小結

習題與思考題

第8章有色金屬及其合金

8.1鋁及鋁合金

8.1.1純鋁

8.1.2鋁合金的分類及時效強化

8.1.3變形鋁合金

8.1.4鑄造鋁合金

8.2銅及銅合金

8.2.1黃銅

8.2.2青銅

8.2.3白銅

8.3鎂及鎂合金

8.3.1鎂合金的分類

8.3.2鎂與鎂合金的化學性能和力學性能

8.4鈦及鈦合金

8.4.1純鈦

8.4.2鈦合金

8.4.3鈦和鈦合金的應用領域

8.5其他有色金屬及其合金

8.5.1鎳與鎳合金

8.5.2鋅與鋅合金

8.5.3鈾與鈾合金

本章小結

習題與思考題

第9章高分子材料、陶瓷材料及複合材料

9.1高分子材料

9.1.1分子結構和物理狀態

9.1.2成型過程中的物理化學變化

9.1.3高分子材料的分類

9.1.4常用的高分子材料

9.1.5橡膠與合成纖維

9.1.6膠黏劑和塗料

9.2陶瓷材料

9.2.1陶瓷的性能

9.2.2陶瓷的分類及應用

9.2.3常用陶瓷材料

9.3複合材料

9.3.1複合材料的性能

9.3.2複合材料的分類及應用

9.3.3複合材料的增強機制

本章小結

習題與思考題

第10章新型及特種用途材料

10.1納米材料

10.1.1納米材料概述

10.1.2納米材料的性能

10.1.3納米材料的應用

10.2非晶態合金

10.2.1非晶態合金概述

10.2.2非晶態合金的性能

10.2.3非晶態合金的應用

10.3功能材料

10.3.1功能材料概述

10.3.2功能材料的分類及應用

本章小結

習題與思考題

第4篇選材及應用篇

第11章機械零件的失效與選材

11.1機械零件的失效形式與分析

11.1.1零件的失效

11.1.2零件失效分析

11.2機械零件的材料選擇

11.2.1選材的一般原則

11.2.2選材的步驟

11.3典型零件的選材及工藝路線設計

11.3.1軸類零件的選材

11.3.2齒輪類零件的選材

11.3.3連桿類零件的選材

11.3.4箱體類零件的選材

11.3.5彈簧類零件的選材

本章小結

習題與思考題

第12章工程材料應用實例

12.1汽車用材

12.1.1汽車用金屬材料

12.1.2汽車用非金屬材料

12.2機牀用材

12.2.1機身、底座用材

12.2.2機牀齒輪用材

12.2.3機牀軸類零件用材

12.3儀器儀表用材

12.3.1殼體材料

12.3.2軸類零件材料

12.3.3凸輪與齒輪用材

12.4熱能設備用材

12.4.1鍋爐設備用鋼

12.4.2汽輪機用鋼

12.5化工設備用材

12.5.1化工設備用金屬材料

12.5.2化工設備用非金屬材料

12.6航空航天器用材

12.6.1中碳調質鋼

12.6.2高合金耐熱鋼

12.6.3高温合金

12.6.4鎳基耐蝕合金

12.6.5鋁及其合金

12.6.6鎂合金

12.6.7鈦及鈦合金

12.6.8鎢、鉬、鈮及其合金

12.6.9複合材料

本章小結

習題與思考題

第13章實驗

13.1金相顯微鏡使用及鐵碳合金的顯微組織觀察

13.2硬度計使用及金屬材料硬度試驗

13.3碳鋼的熱處理

13.4綜合實驗

參考文獻 ^[2]