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第1章　材料的结构与组成1

1.1　材料的结构1

1.1.1 晶体与非晶体1

1.1.2　晶体中的化学键合1

1.1.3　晶体结构4

1.1.4　晶体中的缺陷6

1.2　合金的组成与结构9

1.2.1　金属及合金的化学组成9

1.2.2　合金材料组元的结合形式10

1.3　高分子化合物的组成与结构12

1.3.1 高分子化合物的组成12

1.3.2　高分子链的组成与结构13

1.3.3 高分子链的聚集态结构15

1.3.4　高分子材料的组成和织态结构及微区结构15

1.4　陶瓷材料的组成与结构18

1.4.1　晶体相19

1.4.2　玻璃相21

1.4.3 气相21

1.5　晶体的结晶22

1.5.1　金属的结晶22

1.5.2　结晶理论的应用25

1.5.3　材料的同素异构现象30

习题32

第2章　材料的力学行为34

2.1　材料的性能35

2.1.1　静态力学性能35

2.1.2　动态力学性能39

2.1.3　高低温性能42

2.1.4　材料的工艺性能43

2.1.5　工艺过程对材料性能的影响43

2.2　金属的塑性变形与再结晶45

2.2.1　单晶体的弹性及塑性变形45

2.2.2　实际金属的塑性变形48

2.2.3　塑性变形对金属组织与性能的影响49

2.2.4　金属的再结晶51

2.3　金属的热加工54

2.4　材料的超塑性56

2.5　高聚物的力学状态58

2.5.1　线形无定型高聚物的力学状态58

2.5.2　结晶和交联对高聚物力学状态的影响60

习题62

第3章　二元合金相图及相变基础知识63

3.1　相图的概念64

3.1.1 平衡相图64

3.1.2　冷却曲线64

3.1.3　杠杆定律66

3.1.4　溶解度与相图的基本类型67

3.2　平衡相图的应用68

3.2.1　表象点的研究68

3.2.2　合金的结晶过程分析69

3.2.3 三相反应72

3.2.4　金属化合物73

3.2.5　相图与合金性能之间的关系74

3.3　铁—碳平衡相图75

3.3.1 铁碳合金的基本相和组织75

3.3.2　铁碳合金相图分析76

3.3.3　铁碳合金在平衡冷却时的转变78

3.3.4　含碳量对铁碳合金组织性能的影响84

3.4　钢在加热时的转变86

3.4.1　奥氏体形成过程及其影响因素86

3.4.2　奥氏体晶粒度及其影响因素88

3.5　钢在非平衡冷却时的转变89

3.5.1　过冷奥氏体等温冷却转变89

3.5.2　过冷奥氏体连续冷却转变94

3.5.3　TTT图与CCT图的比较97

习题97

第4章　材料的改性99

4.1　钢的预备热处理100

4.1.1　钢的退火100

4.1.2　钢的正火103

4.1.3　退火与正火的选用103

4.2　钢的最终热处理103

4.2.1　钢的淬火103

4.2.2　钢的回火108

4.2.3　淬火钢的三大特性113

4.3　热处理新工艺简介115

4.3.1　形变热处理115

4.3.2　强韧化处理116

4.3.3　循环热处理117

4.4　金属材料的表面改性117

4.4.1　表面改性的目的117

4.4.2　钢的表面淬火118

4.4.3　化学热处理121

4.4.4　表面变形强化125

4.4.5　气相沉积125

4.5　金属材料的固溶处理及时效强化126

4.5.1　铝合金的固溶时效强化126

4.5.2　铜合金的固溶时效强化127

4.6　高聚物的改性128

4.6.1　化学改性128

4.6.2　物理改性129

4.7　陶瓷材料的改性130

4.7.1 固溶强化130

4.7.2　细化晶粒及降低陶瓷的裂纹尺寸130

4.7.3　第二相强化130

4.7.4　相变增韧131

4.7.5　纤维补强131

习题131

第5章　工业用钢及铸铁133

5.1　钢的综述134

5.1.1　钢材生产简介134

5.1.2　钢的分类、编号和成分特点135

5.1.3　碳钢和合金钢的特点138

5.1.4　合金元素在钢中的作用139

5.2　结构钢140

5.2.1　工程结构钢140

5.2.2　机器结构钢143

5.3 工具钢151

5.3.1 刃具钢151

5.3.2　模具钢155

5.3.3 量具钢157

5.4　特殊性能钢158

5.4.1 不锈钢158

5.4.2　耐热钢159

5.4.3 耐磨钢160

5.5　铸铁161

5.5.1 灰铸铁164

5.5.2　蠕墨铸铁166

5.5.3　可锻铸铁167

5.5.4　球墨铸铁168

5.5.5　合金铸铁169

5.5.6　铸铁热处理特点170

习题171

第6章　有色金属及其合金174

6.1　铝及铝合金174

6.1.1　综述174

6.1.2　形变铝合金175

6.1.3　铸造铝合金178

6.2　铜及铜合金181

6.2.1　综述181

6.2.2　黄铜181

6.2.3　青铜183

6.3　轴承合金186

6.3.1　锡基轴承合金186

6.3.2　基轴承合金187

6.3.3　其他轴承合金188

6.4　其他有色金属及合金189

6.4.1　钛及钛合金189

6.4.2　锌基合金190

6.4.3　镍基合金191

习题192

第7章　非金属材料193

7.1 高分子材料193

7.1.1　工程塑料194

7.1.2　橡胶200

7.1.3　聚合物合金及互穿聚合物网络203

7.1.4　胶粘剂204

7.2　工业陶瓷206

7.2.1　普通陶瓷206

7.2.2 特种陶瓷206

7.2.3　现代陶瓷207

7.2.4　金属陶瓷209

7.3 复合材料211

7.3.1 复合材料的增强机制与性能211

7.3.2　常用复合材料213

习题217

第8章 材料的选用219

8.1 零件的失效分析219

8.1.1　失效的概念219

8.1.2　零件失效类型及原因220

8.1.3　失效分析方法221

8.2　材料选用的原则与方法222

8.2.1　使用性与选材222

8.2.2 工艺性与选材224

8.2.3　经济性与选材225

8.2.4　选材的一般方法227

8.3　常用材料的性能比较229

8.3.1　材料的力学性能比较229

8.3.2　材料的物理性能比较231

8.4　典型零件的选材232

8.4.1　轴类零件的选材233

8.4.2　齿轮类零件的选材237

8.4.3　箱体支承类零件的选材239

8.4.4　工模具的选材240

8.5　常用机械用材242

8.5.1 常用机械用材情况与趋向242

8.5.2　材料的代用与节材243

习题245

第9章　新材料247

9.1 减振合金和形状记忆材料247

9.1.1　减振合金247

9.1.2　形状记忆材料249

9.2　磁性材料和超导材料252

9.2.1 磁性材料252

9.2.2　超导材料254

9.3　发展中的金属间化合物255

9.3.1 铁的铝化物和环境的影响255

9.3.2 Ni3Al和晶间断裂255

9.3.3 NiAl和微量合金元素的作用256

9.4　纳米材料256

9.4.1 纳米微粒256

9.4.2　纳米结构材料258

9.4.3　纳米管及纳米结构258

9.5　其他新材料262

9.5.1　非晶态金属262

9.5.2　梯度功能材料264

9.5.3　储氢合金267

附录：机械工程材料常用词汇汉—英对照表268

参考文献279