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绪论1

第一章 金属材料的力学性能2

第一节 强度与塑性2

一、拉伸试验2

二、强度3

三、塑性4

第二节 硬度4

一、布氏硬度试验4

二、洛氏硬度试验5

三、维氏硬度试验6

第三节 冲击韧度7

一、冲击试验方法与原理7

二、冲击试验的实际意义8

第四节 疲劳9

一、疲劳概念9

二、疲劳曲线与疲劳极限9

三、提高材料疲劳极限的途径10

第五节 断裂韧度10

一、裂纹扩展的基本形式10

二、应力场强度因子KI10

三、断裂韧度KIc及其应用11

思考题与练习题11

第二章 纯金属与合金的晶体结构13

第一节 纯金属的晶体结构13

一、晶体与非晶体13

二、晶体结构的基本知识13

三、金属特性和金属键14

四、常见金属晶格类型14

五、晶体结构致密度15

六、晶面与晶向16

第二节 合金的晶体结构17

一、合金的基本概念17

二、合金的相结构17

第三节 金属的实际晶体结构20

一、单晶体与多晶体20

二、晶体中的缺陷20

思考题与练习题22

第三章 纯金属与合金的结晶23

第一节 纯金属的结晶23

一、纯金属的冷却曲线和过冷现象23

二、纯金属的结晶过程24

三、晶粒大小对金属力学性能的影响24

四、同素异构转变24

第二节 合金的结晶25

一、二元合金相图的建立25

二、匀晶相图26

三、共晶相图27

四、共析相图30

五、合金性能与相图间关系30

思考题与练习题31

第四章 铁碳合金相图32

第一节 铁碳合金的基本相33

一、铁素体33

二、奥氏体34

三、渗碳体34

第二节 铁碳合金相图分析34

一、相图中各点分析34

二、相图中各线分析35

三、铁碳合金分类36

第三节 典型铁碳合金的平衡结晶过程36

一、合金Ⅰ（共析钢）36

二、合金Ⅱ（亚共析钢）37

三、合金Ⅲ（过共析钢）38

四、合金Ⅳ（共晶白口铸铁）39

五、合金Ⅴ（亚共晶白口铸铁）40

六、合金Ⅵ（过共晶白口铸铁）40

第四节 铁碳合金的成分、组织与性能间的关系41

一、碳的质量分数对平衡组织的影响41

二、碳的质量分数对力学性能的影响41

三、碳的质量分数对工艺性能的影响42

思考题与练习题43

第五章 钢的热处理45

第一节 钢在加热时的组织转变45

一、奥氏体的形成45

二、奥氏体晶粒长大及其控制46

第二节 钢在冷却时的组织转变48

一、过冷奥氏体的等温转变48

二、过冷奥氏体的连续冷却转变50

三、马氏体转变52

第三节 钢的退火与正火54

一、退火54

二、正火56

三、退火和正火的选择56

第四节 钢的淬火56

一、钢的淬火工艺57

二、淬火方法57

三、钢的淬透性与淬硬性59

第五节 钢的回火60

一、回火的目的61

二、淬火钢在回火时的组织转变61

三、回火的种类与应用61

四、回火脆性62

第六节 钢的表面淬火62

一、感应加热表面淬火的基本原理63

二、感应加热表面淬火用钢及其应用63

三、感应加热表面淬火的特点63

第七节 钢的化学热处理64

一、渗碳64

二、渗氮66

三、钢的碳氮共渗67

第八节 表面气相沉积67

一、表面气相沉积的方法67

二、表面气相沉积的应用68

思考题与练习题69

第六章 常用钢材及选用70

第一节 钢的分类与编号70

一、钢的分类70

二、钢的编号71

第二节 钢中常存杂质元素的影响72

一、硅的影响72

二、锰的影响72

三、硫的影响72

四、磷的影响72

第三节 合金元素在钢中的作用72

一、合金元素在钢中的存在形式73

二、合金元素对铁碳合金相图的影响74

三、合金元素对钢的热处理的影响75

第四节 结构钢77

一、工程结构用结构钢77

二、机器零件用结构钢80

三、其他结构钢91

第五节 工具钢94

一、刃具钢94

二、模具钢100

三、量具钢104

第六节 特殊性能钢105

一、不锈钢105

二、耐热钢108

三、耐磨钢110

思考题与练习题111

第七章 铸铁113

第一节 铸铁的石墨化113

一、铁碳合金双重相图113

二、石墨化过程及影响因素114

第二节 灰铸铁115

一、灰铸铁的化学成分、组织和性能116

二、灰铸铁的孕育处理117

三、灰铸铁的牌号和应用117

四、灰铸铁的热处理118

第三节 球墨铸铁118

一、球墨铸铁的化学成分、组织和性能118

二、球墨铸铁的牌号和应用120

三、球墨铸铁的热处理120

第四节 蠕墨铸铁122

一、蠕墨铸铁的化学成分、组织和性能122

二、蠕墨铸铁的牌号和应用122

三、蠕墨铸铁的热处理123

第五节 可锻铸铁123

一、可锻铸铁的化学成分和组织123

二、可锻铸铁的牌号、性能和应用124

第六节 合金铸铁125

一、耐磨铸铁125

二、耐热铸铁125

三、耐蚀铸铁126

思考题与练习题126

第八章 非铁金属及粉末冶金材料128

第一节 铝及铝合金128

一、工业纯铝128

二、铝合金的分类128

三、铝合金的热处理129

四、变形铝合金129

五、铸造铝合金131

第二节 铜及铜合金134

一、工业纯铜134

二、黄铜134

三、青铜135

第三节 轴承合金138

一、对轴承合金性能的要求138

二、轴承合金的组织特征138

三、常用轴承合金139

第四节 粉末冶金材料140

一、粉末冶金工艺简介141

二、粉末冶金材料的应用141

思考题与练习题143

第九章 非金属材料及成形145

第一节 高分子材料145

一、基本概念145

二、高分子化合物的合成146

三、高分子材料的分类与命名147

四、工程塑料148

第二节 陶瓷材料153

一、陶瓷材料的分类153

二、陶瓷材料的性能特点153

三、常用陶瓷的种类、性能和应用154

第三节 复合材料155

一、复合材料的分类155

二、复合材料的性能155

三、复合材料的制造方法156

四、常用复合材料及其应用157

第四节 纳米材料及功能材料158

一、纳米材料158

二、超导材料161

三、储氢合金163

四、形状记忆合金164

五、非晶态合金165

思考题与练习题166

第十章 铸造成形工艺167

第一节 合金的铸造性能168

一、合金的流动性168

二、合金的收缩性169

第二节 砂型铸造工艺设计172

一、造型方法的选择172

二、浇注位置与分型面的选择173

三、铸造工艺参数的确定177

四、型芯的设计179

五、铸造工艺设计举例180

第三节 特种铸造182

一、熔模铸造183

二、金属型铸造184

三、压力铸造185

四、低压铸造186

五、离心铸造187

六、实型铸造188

七、常用铸造方法的比较189

第四节 铸件结构设计190

一、铸件质量对铸件结构的要求190

二、铸造工艺对铸件结构的要求193

第五节 铸件质量与成本分析196

一、铸件的主要缺陷及其防止措施196

二、铸件成本分析197

思考题与练习题198

第十一章 锻压成形工艺200

第一节 金属的塑性变形200

一、金属塑性变形的实质200

二、金属的冷塑性变形、回复及再结晶202

三、锻造流线及锻造比204

四、金属的锻造性能205

第二节 坯料加热和锻件冷却206

一、坯料的加热206

二、锻件的冷却207

第三节 自由锻207

一、自由锻设备207

二、自由锻的基本工序208

三、自由锻工艺规程的制订210

四、自由锻锻件结构工艺性216

第四节 模锻217

一、锤上模锻217

二、胎模锻221

三、压力机上模锻223

第五节 板料冲压225

一、板料冲压的基本工序226

二、板料冲压件的结构工艺性228

三、冲模的分类和构造230

第六节 其他压力加工工艺231

一、精密模锻231

二、挤压成形232

三、轧制成形233

四、压力加工新工艺235

第七节 锻件质量与成本237

一、锻件质量237

二、锻件成本238

思考题与练习题239

第十二章 焊接成形工艺242

第一节 电弧焊242

一、焊接电弧242

二、电弧焊的冶金特点243

三、焊条电弧焊243

四、埋弧焊245

五、气体保护焊247

第二节 焊接质量及其控制248

一、焊接接头的组织与性能248

二、焊接应力和变形249

三、焊接缺陷及质量检验252

第三节 其他焊接方法253

一、电渣焊253

二、电阻焊254

三、钎焊255

四、等离子弧焊与切割256

五、电子束焊257

六、激光焊接与切割258

七、摩擦焊258

八、常用焊接方法比较与选用259

第四节 常用金属材料的焊接260

一、金属材料的焊接性260

二、碳素结构钢和低合金高强度结构钢的焊接260

三、不锈钢的焊接261

四、铸铁的焊补261

五、非铁金属（有色金属）的焊接262

第五节 焊接结构工艺性263

一、焊接结构材料的选择263

二、焊缝的布置263

三、焊接接头的设计265

思考题与练习题268

第十三章 机械零件的毛坯成形综合选材及工艺路线分析270

第一节 零件与工具的失效方式270

一、变形失效270

二、断裂失效271

三、表面损伤失效271

第二节 选用材料的一般原则272

一、材料的使用性能272

二、材料的工艺性能272

三、材料的经济性273

第三节 毛坯成形综合选材273

一、毛坯的类型273

二、毛坯类型选择的依据275

三、常用零件的材料及毛坯选择276

第四节 热处理的技术条件、工序位置与结构工艺性277

一、热处理的技术条件277

二、热处理工序位置的安排277

三、热处理零件的结构工艺性279

第五节 典型零件的选材及工艺路线分析280

一、齿轮280

二、轴类282

第六节 典型工具的选材及工艺路线分析284

一、手用丝锥284

二、冷作模具285

思考题与练习题288

参考文献290