機械工程材料

本書以材料的強化為主線，系統介紹了機械工程中常用的金屬材料和非金屬材料的基礎知識。全書共分13章，其中第1章介紹了材料的分類與鋼鐵生產；第2章介紹了材料的組織結構與性能；第3~7章結合金屬材料的基礎知識分別介紹了固溶強化、細晶強化、第二相強化、形變強化、相變強化5種材料強化機制；第8~11章分別介紹機械工程中常用的鋼材、鑄鐵、有色金屬、非金屬材料等基礎知識及其應用；第12章為機械工程材料的選用；第13章針對課程的難點和重點設計了鐵碳合金相圖和鋼的熱處理2個綜合訓練，並安排了6個實驗，供讀者選做。

本書可作為高等工科院校機電工程類各專業本科生的教材，也可供相關技術人員參考。

本教材由淺入深，便於自學；以強化為主線溝通各章節的內容，融會貫通；實例多、實踐性強，便於應用；表格多、數據准、標準新，可做為資料、手冊；增加新材料、新技術、新工藝的內容，反映材料發展趨勢。

第1章材料的分類與鋼鐵生產

1.1材料的分類

1.1.1元素、物質、材料

1.1.2材料的發展史

1.1.3材料的分類

1.2鋼鐵材料生產簡介

1.2.1煉鐵

1.2.2鍊鋼

1.2.3鋼材生產

思考題

第2章材料的組織結構與性能

2.1材料的成分、組織結構與性能

2.1.1材料的成分、組織結構與性能的關係

2.1.2金屬材料的性能

2.2靜態力學性能

2.2.1金屬材料的拉伸試驗

2.2.2金屬材料的硬度試驗

2.3動態力學性能

2.3.1衝擊韌度

2.3.2疲勞極限

2.3.3材料的耐磨性能

2.4斷裂韌度

2.5高、低溫性能

2.5.1高溫性能

2.5.2低溫性能

2.6純金屬的性能特點

思考題

第3章材料的微觀結構與固溶強化

3.1純金屬的結構

3.1.1晶體、晶格、晶胞

3.1.23種典型的金屬晶體結構

3.1.3立方晶系的晶面和晶向表示方法

3.2純金屬的實際晶體結構

3.2.1單晶體與多晶體的基本概念

3.2.2晶體缺陷

3.3金屬材料的強化思路與強化方法

3.3.1強化思路

3.3.2強化方法

3.4合金的晶體結構

3.4.1合金、組元、相

3.4.2合金的相結構

思考題

第4章金屬的凝固與細晶強化

4.1物質的狀態、凝固與結晶

4.2純金屬結晶的宏觀現象及熱力學分析

4.2.1純金屬結晶的宏觀現象

4.2.2熱力學分析

4.3純金屬結晶的微觀過程

4.3.1形核

4.3.2長大

4.4晶粒大小及細晶強化

4.4.1晶粒大小對性能的影響

4.4.2晶粒度及其影響因素

4.4.3控制晶粒度的措施

4.5鑄錠組織與缺陷

4.5.1鑄錠的宏觀組織

4.5.2鑄錠結構的特性

4.5.3鑄錠的缺陷

4.6金屬的同素異晶轉變

4.7合金的結晶

4.7.1相圖、相變、相與組織

4.7.2二元合金相圖的建立

4.7.3二元合金相圖的基本類型

思考題

第5章鐵碳合金與第二相強化

5.1鐵碳合金的基本相

5.2鐵碳合金相圖

5.2.1鐵碳合金相圖分析

5.2.2典型合金的結晶過程及其組織

5.2.3含碳量對鐵碳合金組織和性能的影響

5.2.4鐵碳相圖的應用和局限性

思考題

第6章金屬的塑性變形與形變強化

6.1金屬的塑性變形

6.1.1單晶體金屬的塑性變形

6.1.2多晶體金屬的塑性變形

6.2冷塑性變形對組織和性能的影響

6.2.1加工硬化

6.2.2顯微組織的變化

6.2.3織構現象的產生

6.2.4殘餘內應力

6.3回復與再結晶

6.3.1變形金屬在加熱時的組織和性能的變化

6.3.2金屬的再結晶溫度

6.3.3再結晶退火后的晶粒度

6.4金屬的熱加工

6.4.1熱加工與冷加工的區別

6.4.2熱加工對金屬組織和性能的影響

思考題

第7章鋼的熱處理與相變強化

7.1概述

7.2鋼在加熱時的組織轉變

7.2.1奧氏體的形成

7.2.2影響珠光體向奧氏體轉變的因素

7.2.3奧氏體晶粒的長大及其影響因素

7.3鋼在冷卻時的組織轉變

7.3.1過冷奧氏體等溫轉變圖

7.3.2過冷奧氏體連續轉變圖

7.4鋼的退火和正火

7.4.1退火和正火的目的

7.4.2退火和正火操作及其應用

7.4.3退火和正火的選擇

7.5鋼的淬火

7.5.1淬火的目的

7.5.2淬火溫度的選擇

7.5.3淬火冷卻介質

7.5.4常用的淬火方法

7.5.5鋼的淬透性

7.6鋼的回火

7.7鋼的表面淬火

7.7.1感應加熱表面淬火

7.7.2火焰加熱表面淬火

7.8鋼的化學熱處理

7.8.1滲碳

7.8.2氮化

7.9熱處理新技術新工藝

思考題

第8章工業用鋼及其應用

8.1概述

8.2鋼的分類和編號

8.2.1鋼的分類

8.2.2鋼的編號

8.3鋼中雜質與合金元素的作用

8.3.1常存雜質元素對鋼性能的影響

8.3.2鋼中合金元素的作用

8.4結構鋼

8.4.1碳素結構鋼

8.4.2優質碳素結構鋼

8.4.3低合金高強度結構鋼

8.4.4滲碳鋼

8.4.5調質鋼

8.4.6彈簧鋼

8.4.7滾動軸承鋼

8.4.8耐磨鋼

8.4.9鑄鋼

8.5工模具鋼

8.5.1刃具鋼

8.5.2模具鋼

8.5.3量具鋼

8.6特殊性能鋼

8.6.1不鏽鋼

8.6.2耐熱鋼

思考題

第9章鑄鐵及其應用

9.1鑄鐵的石墨化過程

9.1.1鐵碳合金雙重相圖

9.1.2鑄鐵的石墨化過程

9.1.3影響石墨化的因素

9.2灰口鑄鐵的特點及分類

9.3常用鑄鐵

9.3.1灰鑄鐵

9.3.2可鍛鑄鐵

9.3.3球墨鑄鐵

9.3.4蠕墨鑄鐵

9.4特殊性能鑄鐵

9.4.1耐磨鑄鐵

9.4.2耐熱鑄鐵

9.4.3耐蝕鑄鐵

9.5鑄鐵的熱處理

9.5.1去應力退火熱處理

9.5.2石墨化退火熱處理

9.5.3改變基體組織的熱處理

思考題

第10章有色金屬及其應用

10.1固溶與時效強化

10.1.1固溶處理與時效

10.1.2時效過程

10.1.3時效處理的影響因素

10.1.4時效強化的應用

10.2鋁及鋁合金

10.2.1純鋁

10.2.2鋁合金

10.3銅及銅合金

10.3.1純銅

10.3.2銅合金

10.4鎂及鎂合金

10.4.1純鎂

10.4.2鎂合金

10.4.3鎂合金的熱處理

10.4.4鎂合金的特點與應用

10.5鈦及鈦合金

10.5.1純鈦

10.5.2鈦合金

10.6軸承合金

思考題

第11章非金屬材料及其應用

11.1高分子材料

11.1.1高分子材料的定義

11.1.2高分子聚合物的組成

11.1.3高分子聚合物的合成

11.1.4高分子材料的命名及分類

11.1.5工程塑料

11.1.6合成橡膠與合成纖維

11.1.7合成膠粘劑和塗料

11.2陶瓷材料

11.2.1陶瓷材料的分類

11.2.2陶瓷的製造工藝

11.2.3陶瓷的結構

11.2.4常用工業陶瓷

11.2.5金屬陶瓷

11.3複合材料

11.3.1複合材料的定義

11.3.2複合材料的分類

11.3.3複合材料的性能特點

11.3.4常用複合材料簡介

思考題

第12章機械工程材料的選用

12.1機械零件的失效分析

12.1.1失效的形式

12.1.2失效的原因

12.1.3失效分析的方法

12.2選材的基本原則與方法

12.2.1使用性能原則

12.2.2工藝性能原則

12.2.3經濟性原則

12.2.4選材的基本方法

12.3選材實例

12.3.1單級齒輪減速器

12.3.2汽車發動機曲柄連桿機構

思考題

第13章綜合訓練與實驗

13.1綜合訓練

13.1.1鐵碳合金綜合訓練

13.1.2鋼的熱處理綜合訓練

13.2實驗

實驗Ⅰ鐵碳合金平衡組織觀察

實驗Ⅱ碳鋼的熱處理及硬度測定

實驗Ⅲ鋼的熱處理后的顯微組織觀察

實驗Ⅳ鑄鐵及有色金屬的顯微組織觀察

實驗Ⅴ鋼的熱處理綜合實驗

實驗Ⅵ鋼的熱處理創新實驗

參考文獻