金屬材料學

書 名: 金屬材料學

作　者：吳承建

出版社：冶金工業出版社

出版時間： 2009年08月

ISBN: 9787502446338

開本： 16開

定價: 52元

金屬材料學》是材料類本科專業主幹課程的教材。《金屬材料學》系統地介紹了鋼鐵材料的合金化原理，包括合金元素和鐵及碳作用、合金元素在各類相變過程中的作用、對材料強化和韌化的影響以及合金鋼工藝性能的特點。圍繞材料成分—工藝—組織—性能—應用的主線，介紹了各類機器零件用鋼、工模具用鋼、特殊性能鋼、鑄鐵等常用鋼鐵材料和鋁、銅、鈦、鎂等有色金屬合金典型材料。

根據材料的發展，介紹了比較成熟的新型金屬材料，如磁性合金、金屬基複合材料、微合金非調質鋼、環境協調性金屬材料（如簡單合金、通用合金）等。在內容上儘可能地凸現材料科學中的辯證思維和強韌矛盾的演化。該教材具有綜合性、應用性和新穎性的特點。

緒論

第1篇 鋼鐵材料

1 鋼鐵中的合金相

1.1 鐵基固溶體

1.1.1 使A3溫度下降，A4溫度升高

1.1.2 使A3溫度升高，A4溫度下降

1.2 合金元素與鋼中晶體缺陷的相互作用

1.3 鋼鐵中的碳化物和氮化物

1.4 鋼中的金屬間化合物

1.4.1 σ相

1.4.2 AB2相(拉維斯相)

1.4.3 AB3相(有序相)

1.5 鐵碳相圖及合金元素的影響

1.5.1 鐵碳相圖

1.5.2 合金元素對鋼臨界點的影響

1.5.3 Fe－C－M三元系

2 鋼的熱處理

2.1 鋼的加熱轉變

2.1.1 奧氏體形成的熱力學條件

2.1.2 奧氏體形成的機理

2.1.3 奧氏體等溫形成動力學

2.1.4 奧氏體晶粒長大及其控制

2.2 鋼的過冷奧氏體轉變圖

2.2.1 過冷奧氏體等溫轉變圖

2.2.2 過冷奧氏體連續冷卻轉變圖

2.3 鋼的珠光體轉變

2.3.1 珠光體的組織形態與性能特點

2.3.2 珠光體轉變的機理

2.3.3 亞(或過)共析鋼的珠光體轉變

2.3.4 合金元素對珠光體轉變的影響

2.3.5 鋼中碳化物的相間析出

2.3.6 鋼的退火與正火

2.4 鋼的馬氏體轉變

2.4.1 馬氏體的晶體結構及轉變特徵

2.4.2 馬氏體的組織形態與性能特點

2.4.3 馬氏體轉變的動力學特點

2.4.4 馬氏體轉變的熱力學條件

2.4.5 馬氏體轉變模型簡介

2.4.6 奧氏體的穩定化

2.4.7 鋼的淬火

2.5 鋼的貝氏體轉變

2.5.1 貝氏體的組織形態與性能特點

2.5.2 貝氏體轉變的特點及機理

2.5.3 影響貝氏體轉變的因素

2.6 鋼的回火轉變

2.6.1 淬火鋼回火時的組織變化

2.6.2 淬火鋼回火時力學性能的變化

2.6.3 合金元素對淬火鋼回火轉變的影響

2.6.4 鋼的回火

3 工程結構鋼

3.1 工程結構鋼的合金化

3.1.1 工程結構鋼的強化

3.1.2 鐵素體一珠光體組織的冷脆性

3.1.3 程結構鋼的焊接性

3.1.4 工程結構鋼的耐大氣腐蝕性能

3.2 鐵素體一珠光體鋼

3.2.1 碳素工程結構鋼

3.2.2.高強度低合金鋼

3.2.3 微合金鋼

3.3 低碳貝氏體和馬氏體鋼

3.3.1 低碳貝氏體鋼

3.3.2 針狀鐵素體鋼

3.3.3 低碳馬氏體鋼

3.3.4 雙相鋼

3.4 工程結構鋼的冶金工藝特點

3.4.1 冶鍊工藝

3.4.2 控制軋制與控制冷卻

4 機械製造結構鋼

4.1 結構鋼的強度與脆性

4.2 結構鋼的淬透性

4.3 調質鋼

4.4 低溫回火狀態下使用的結構鋼

4.4.1 低溫回火鋼的顯微組織及力學性能

4.4.2 低碳馬氏體結構鋼

4.4.3 低合金超高強度結構鋼

4.5 高合金超高強度結構鋼

4.5.1 馬氏體時效鋼中合金元素的作用

4.5.2 馬氏體時效鋼的熱處理和性能

4.6 軸承鋼

4.6.1 軸承鋼的冶金質量

4.6.2 高碳鉻軸承鋼的熱處理

4.7 滲碳鋼和氮化鋼

4.7.1 滲碳鋼

4.7.2 氮化鋼

4.8 其他機械製造結構鋼

4.8.1 非調質結構鋼

4.8.2 彈簧鋼

4.8.3 易削鋼

4.8.4 高錳鋼

5 工具鋼

5.1 碳素及低合金工具鋼

5.2 高速工具鋼

5.2.1 高速鋼中的組成相和碳化物不均勻性

5.2.2 高速鋼的熱處理

5.2.3 高速鋼中合金元素的作用

5.2.4 粉末冶金高速鋼

5.3 冷作模具鋼

5.3.1 高鉻和中鉻模具鋼

5.3.2 基體鋼和低碳高速鋼

5.3.3 新型冷作模具鋼

5.4 熱作模具鋼

5.4.1 錘鍛模具鋼

5.4.2 擠壓及壓鑄模具鋼

6 不銹耐蝕鋼

6.1 鋼的耐蝕性

6.1.1 鋼的鈍化現象

6.1.2 成分對鋼鈍化的影響

6.1.3 環境對不鏽鋼耐蝕性的影響

6.2 不銹耐蝕鋼的組織

6.3 不銹耐蝕鋼的腐蝕特性

6.3.1 奧氏體不鏽鋼的晶間腐蝕

6.3.2 不鏽鋼的應力腐蝕

6.3.3 不鏽鋼的點腐蝕

6.4 不鏽鋼的強化與脆化

6.4.1 鐵素體不鏽鋼

6.4.2 奧氏體不鏽鋼

6.4.3 高強度不鏽鋼

6.4.4 復相不鏽鋼

6.5 不銹耐蝕鋼鋼種

7 耐熱鋼和耐熱合金

7.1 耐熱鋼和合金的工作條件及性能

7.2 鐵素體型耐熱鋼

7.2.1 鐵素體一珠光體耐熱鋼

7.2.2 馬氏體耐熱鋼

7.3 工業爐用耐熱鋼

7.3.1 鐵鋁錳系爐用耐熱鋼

7.3.2 鉻錳碳氮爐用耐熱鋼

7.3.3 鉻鎳奧氏體爐用鋼

7.4 奧氏體型耐熱鋼

7.4.1 碳化物沉澱強化耐熱鋼

7.4.2 金屬間化合物沉澱強化耐熱鋼

……

8 鑄鐵

第2篇 非鐵金屬材料

9 鋁合金

10 鎂合金

11 銅合金

第3篇 金屬功能材料

13 磁性合金

14 電性合金

15 熱膨脹、彈性與減振合金

16 形狀記憶合金

17 其他功能材料

第4篇 新型金屬材料

18 有序金屬間化合物結構材料

19 金屬基複合材料

20 金屬玻璃

……

書名：高等學校教材--金屬材料學

出版社：化學工業出版社

定價:33

條形碼:9787502572419

ISBN:ISBN 7-5025-7241-4

作者：戴起勛

印刷日期:2005-8-1

出版日期:2005-8-1

精裝平裝_開本_頁數：平裝16開,295頁

中圖法:

中圖法一級分類:

中圖法二級分類:

書號:

簡介：前 言

金屬材料是所有材料中使用量最大的材料，其理論和體系相對比較完整。從20世紀80年代以來，比較成熟並廣泛應用的新型金屬材料已有了很大的發展，如金屬基複合材料、新型功能金屬材料、微合金非調質鋼等。就是傳統材料也有了較大的發展。另外由於資源和環境的嚴峻問題，也提出了適應環境設計的簡單合金與通用合金等新概念。國家在1998年調整了專業目錄，對材料類專業的內涵有了新的敘述。近幾年來，儘管專業要求有了很大的變化，但還缺少相應的配套教材。

金屬材料學是金屬材料工程等材料類專業的核心課程。該課程在專業知識結構中佔有很重要的位置，是學生走上工作崗位使用知識最多最直接的課程。該課程具有綜合性、應用性和經驗性的特點。綜合性是內容涉及知識面比較廣，涉及所有以前學過的專業知識；應用性是指課程的內容是生產或科研中正在廣泛使用的材料和技術；經驗性是指某些內容是長期的經驗總結，在實際應用中可變性還比較大。

本書編寫者在金屬材料學課程教學中已有近20年的經驗。在教學過程中不斷地整改內容和凝練思路，形成了一定的體系和特點，更加註重於培養學生分析問題和解決問題的能力，側重於培養學生的創新思維。編寫該書的基礎是：在借鑒原教材的基礎上，補充新的內容；結合多年的教學經驗，調整書的體系和框架。編寫思路是：抓住材料"服役條件-成分-工藝-組織-性能-環境"的主線，圍繞合金化基本理論，儘可能地凸現材料科學發展中的"思想"，使教材內容具有綜合性、應用性和新穎性的特點。該教材更適合於工程機械應用型金屬材料工程等材料類專業使用。

本書內容包括鋼鐵材料、有色金屬合金和新型金屬材料三大部分。以合金化原理為核心，著重闡明了材料成分與處理工藝的特點，強調了材料組織與性能及應用之間的關係，力圖使學生掌握各類材料成分設計和制定工藝的依據。對各類新材料的發展也作了一定介紹。為使學生更好地理解和掌握課程內容及重點，領會材料發展的主線、核心和"思想"，培養學生分析問題和解決問題的能力，各章最後都精寫了小結，並安排了一定量的習題與思考題。

本書是江蘇省金屬材料工程品牌專業建設的重要內容之一，也是江蘇大學重點精品課程建設所組織編寫的教材。本書第1、3、4、5、6章和緒論由戴起勛教授編寫，第2、7章由李忠華副教授編寫，第8、9、10、11章由邵紅紅教授編寫，第12、13、14章由王樹奇教授編寫，全書由戴起勛教授統稿主編，程曉農教授主審。本書在編寫過程中參考了許多文獻資料，主要文獻列於書後，在此謹向所有參考文獻的作者誠致謝意。吳晶等老師提供了有關的金相組織圖片，化學工業出版社對本書的出版付出了辛勤的勞動，在此一併表示衷心的感謝。

本書不但是材料類本科專業學生的教材，而且也可以作為研究生和從事材料工作技術人員的參考書。限於作者水平，書中難免有謬誤，懇請同行和讀者批評指正，以利於今後的補充、修改和完善。

編 者

2005年4月

目錄：緒論--金屬材料的過去、現在和將來 1

0．1 金屬材料發展簡史 1

0．1．1 第一階段--原始鋼鐵生產 1

0．1．2 第二階段--金屬材料學科的基礎 1

0．1．3 第三階段--微觀組織理論大發展 2

0．1．4 第四階段--微觀理論的深入研究 2

0．2 現代金屬材料 2

0．3 金屬材料的可持續發展與趨勢 4

習題與思考題 6

第1篇 鋼鐵材料

第1章 鋼的合金化概論 7

1．1 合金元素和鐵的作用 7

1．1．1 鋼中的元素 7

1．1．2 鐵基二元相圖 8

1．1．3 合金元素對Fe-C相圖的影響 9

1．2 合金鋼中的相組成 10

1．2．1 置換固溶體 10

1．2．2 間隙固溶體 11

1．2．3 碳化物與氮化物 11

1．2．4 金屬間化合物 15

1．3 合金元素在鋼中的分佈及偏聚 15

1．3．1 合金元素在鋼中的分佈 15

1．3．2 合金元素的偏聚 16

1．4 合金鋼中的相變 17

1．4．1 合金鋼的加熱奧氏體化 17

1．4．2 過冷合金奧氏體的分解 19

1．4．3 合金鋼的回火轉變 21

1．5 合金元素對鋼強韌化的影響 24

1．5．1 鋼強化的形式及其機理 24

1．5．2 合金鋼強化的有效性 26

1．5．3 合金元素對鋼韌度的影響 27

1．6 合金元素對鋼工藝性的影響 28

1．6．1 材料的熱處理工藝性 28

1．6．2 材料的成形加工性 35

1．7 微量元素在鋼中的作用 35

1．7．1 微量元素的作用 35

1．7．2 微合金鋼中的合金元素 36

1．8 金屬材料的環境協調性設計 38

1．8．1 通用合金與簡單合金 38

1．8．2 環境協調性合金的成分設計 40

1．9 合金鋼的分類與編號 42

1．9．1 鋼的分類 42

1．9．2 合金鋼的編號方法 42

本章小結 45

習題與思考題 48

第2章 工程結構鋼 49

2．1 工程結構鋼的基本要求 49

2．1．1 足夠的強度與韌性 49

2．1．2 良好的焊接性和成形工藝性 49

2．1．3 良好的耐腐蝕性 50

2．2 低合金高強度結構鋼的合金化 50

2．2．1 合金元素對低合金高強度鋼力學性能的影響 50

2．2．2 合金元素對焊接性和耐大氣腐蝕性的影響 52

2．3 鐵素體-珠光體鋼 53

2．4 微珠光體低合金高強度鋼 55

2．4．1 強化機理 55

2．4．2 控制軋制和控制冷卻技術 55

2．4．3 微合金元素的作用 56

2．5 針狀鐵素體鋼 57

2．6 低碳貝氏體和馬氏體鋼 58

2．7 雙相鋼 59

2．8 低合金高強度鋼發展趨勢 60

本章小結 61

習題與思考題 61

第3章 機器零件用鋼 62

3．1 概述 62

3．1．1 機器零件用結構鋼的特點與合金化 62

3．1．2 機器零件用結構鋼的強度與脆性 63

3．2 整體強化態鋼 64

3．2．1 調質鋼 64

3．2．2 微合金非調質鋼 67

3．2．3 彈簧鋼 71

3．2．4 滾動軸承鋼 73

3．2．5 低碳馬氏體鋼 77

3．2．6 超高強度鋼 78

3．3 表面強化態鋼 82

3．3．1 合金滲碳鋼 83

3．3．2 氮化鋼 87

3．3．3 低淬透性鋼 88

3．4 耐磨鋼 89

3．4．1 鋼的耐磨性及其影響因素 89

3．4．2 高錳鑄鋼 90

3．4．3 低合金耐磨鋼及石墨鋼 91

3．5 零件材料選擇基本原則與思路 91

3．5．1 選擇材料的基本原則 92

3．5．2 選擇材料的基本思路及方法 93

本章小結 95

習題與思考題 97

第4章 工模具鋼 99

4．1 概述 99

4．1．1 工具鋼成分與性能特點 99

4．1．2 工具鋼基本性能及檢測方法 100

4．2 碳素鋼及低合金工具鋼 101

4．2．1 碳素工具鋼 101

4．2．2 低合金工具鋼 101

4．3 高速鋼 103

4．3．1 高速鋼的分類 103

4．3．2 高速鋼中合金元素的作用 105

4．3．3 高速鋼中的碳化物 106

4．3．4 高速鋼的熱處理 108

4．4 冷作模具鋼 113

4．4．1 碳素工具鋼和低合金工具鋼 114

4．4．2 高鉻和中鉻模具鋼 114

4．4．3 基體鋼 117

4．5 熱作模具鋼 117

4．5．1 熱錘鍛模鋼 118

4．5．2 熱擠壓模鋼 120

4．5．3 壓鑄模鋼 122

4．6 其他類型工具用鋼 122

4．6．1 耐衝擊用鋼 122

4．6．2 冷軋輥用鋼 123

4．6．3 量具用鋼 124

4．6．4 塑料模具用鋼 125

4．6．5 硬質合金 128

本章小結 129

習題與思考題 130

第5章 不鏽鋼 131

5．1 概述 131

5．1．1 金屬腐蝕類型與提高耐腐蝕性的途徑 131

5．1．2 不鏽鋼的組織與分類 132

5．2 影響不鏽鋼組織和性能的因素 134

5．2．1 合金元素對鋼組織和性能的影響 134

5．2．2 腐蝕介質對鋼耐蝕性的影響 138

5．3 鐵素體不鏽鋼 138

5．3．1 常用鐵素體不鏽鋼及特點 139

5．3．2 鐵素體不鏽鋼的脆性 139

5．3．3 鐵素體不鏽鋼的熱處理 139

5．4 馬氏體不鏽鋼 140

5．4．1 馬氏體不鏽鋼的成分和組織特點 141

5．4．2 馬氏體不鏽鋼的熱處理特點 142

5．5 奧氏體不鏽鋼 142

5．5．1 奧氏體不鏽鋼的成分特點 143

5．5．2 奧氏體不鏽鋼的晶間腐蝕 144

5．5．3 奧氏體不鏽鋼的熱處理 145

5．5．4 鉻錳氮奧氏體不鏽鋼 146

5．6 雙相不鏽鋼 147

5．6．1 奧氏體-鐵素體雙相不鏽鋼 147

5．6．2 奧氏體-馬氏體雙相不鏽鋼 148

本章小結 148

習題與思考題 149

第6章 耐熱鋼 150

6．1 基本概念 150

6．1．1 金屬的抗氧化性 150

6．1．2 鋼的熱強性 152

6．1．3 耐熱鋼的合金化 155

6．2 熱強鋼 155

6．2．1 珠光體熱強鋼 155

6．2．2 馬氏體熱強鋼 158

6．2．3 奧氏體型高溫合金 160

6．3 抗氧化鋼 161

本章小結 163

習題與思考題 163

第7章 鑄鐵 164

7．1 鑄鐵的石墨化及影響因素 164

7．1．1 鑄鐵的石墨化過程 164

7．1．2 影響鑄態組織的因素 166

7．2 石墨的形成及生長機理 168

7．2．1 灰口鑄鐵中片狀石墨的生長方式 168

7．2．2 球狀石墨的形成過程 169

7．2．3 蠕狀石墨的形成過程 170

7．3 灰鑄鐵 171

7．3．1 灰鑄鐵組織特點 171

7．3．2 灰鑄鐵性能及熱處理 173

7．4 球墨鑄鐵 174

7．4．1 球墨鑄鐵組織與性能 174

7．4．2 球墨鑄鐵的熱處理 176

7．5 蠕墨鑄鐵 178

7．5．1 蠕墨鑄鐵的金相組織 178

7．5．2 蠕墨鑄鐵性能特點及應用 179

7．6 可鍛鑄鐵 181

7．7 特種性能鑄鐵 182

7．7．1 耐熱鑄鐵 182

7．7．2 耐磨鑄鐵 183

7．7．3 耐蝕鑄鐵 184

本章小結 185

習題與思考題 185

第2篇 有色金屬合金

第8章 鋁合金 186

8．1 鋁合金的熱處理及時效強化 186

8．1．1 鋁合金的分類 186

8．1．2 鋁合金熱處理強化特點 187

8．1．3 影響時效強化的主要因素 188

8．2 變形鋁合金 189

8．2．1 變形鋁及鋁合金牌號和表示方法 189

8．2．2 防鏽鋁合金 191

8．2．3 硬鋁合金 192

8．2．4 超硬鋁合金 193

8．2．5 鍛鋁合金 194

8．2．6 變形鋁合金的熱處理及金相檢驗 194

8．3 鑄造鋁合金 195

8．3．1 鋁硅及鋁硅鎂鑄造合金 195

8．3．2 其他鑄造鋁合金 197

8．3．3 鑄造鋁合金的熱處理 199

本章小結 199

習題與思考題 200

第9章 銅合金 201

9．1 黃銅 201

9．1．1 黃銅的牌號及表示方法 201

9．1．2 普通黃銅 202

9．1．3 特殊黃銅 204

9．1．4 黃銅的熱處理 206

9．2 青銅 207

9．2．1 青銅的牌號及表示方法 207

9．2．2 錫青銅 208

9．2．3 鋁青銅 211

9．2．4 鈹青銅 213

本章小結 214

習題與思考題 214

第10章 鈦合金 215

10．1 鈦合金的合金化原理 215

10．1．1 鈦的基本性質與合金化 215

10．1．2 鈦合金的相變特點 216

10．1．3 鈦合金的分類 218

10．2 α鈦合金 219

10．3 α+β鈦合金 220

10．3．1 α+β鈦合金合金化特點 220

10．3．2 Ti-Al-V系合金(TC3、TC4、TC10) 221

10．3．3 其他α+β鈦合金 222

10．4 β鈦合金 222

10．5 鈦及鈦合金的發展與應用 223

10．5．1 鈦合金生產工藝的改善 223

10．5．2 鈦及鈦合金的新發展和新應用 223

本章小結 225

習題與思考題 225

第11章 其他有色金屬合金 226

11．1 鎂合金 226

11．1．1 鎂及鎂合金的特性 226

11．1．2 鎂合金的成分、組織和性能 227

11．1．3 變形鎂合金組織和性能 230

11．1，4 鑄造鎂合金的組織和性能 232

11．1．5 鎂合金的熱處理 234

11．1．6 鎂合金的應用 235

11．2 鋅合金 236

11．2．1 鋅及鋅合金的特性 236

11．2．2 鋅合金的組織和性能 237

本章小結 238

習題與思考題 239

第3篇 新型金屬材料

第12章 金屬功能材料 240

12．1 磁性合金 240

12．1．1 軟磁合金 240

12．1．2 硬磁合金 243

12．2 電性合金 245

12．2．1 電熱合金 245

12．2．2 超導材料 247

12．3 形狀記憶合金 248

12．3．1 形狀記憶原理 248

12．3．2 常用形狀記憶合金 250

12．4 其他功能材料 253

12．4．1 熱膨脹合金 253

12．4．2 減振合金 254

12．4．3 儲氫合金 256

本章小結 258

習題與思考題 258

第13章 金屬間化合物結構材料 259

13．1 金屬間化合物材料概述 259

13．1．1 金屬間化合物材料的性能特點 259

13．1．2 金屬間化合物結構材料發展歷史 260

13．2 金屬間化合物的晶體結構 261

13．2．1 面心立方有序衍生結構 261

13．2．2 體心立方有序衍生結構 261

13．2．3 密排六方有序衍生結構 262

13．2．4 具有複雜晶體結構的金屬間化合物 263

13．3 常用金屬間化合物材料及應用 263

13．3．1 Ni-Al系金屬間化合物合金 263

13．3．2 Fe-Al系金屬間化合物合金 266

13．3．3 Ti-Al系金屬間化合物合金 267

本章小結 270

習題與思考題 270

第14章 金屬基複合材料 271

14．1 概述 271

14．1．1 金屬基複合材料的種類 271

14．1．2 金屬基複合材料的性能特點 273

14．1．3 金屬基複合材料的研究和應用 274

14．2 金屬基複合材料的強度和體系選擇 275

14．2．1 金屬基複合材料的強度 275

14．2．2 金屬基複合材料的體系選擇 277

14．3 金屬基複合材料的界面與控制 279

14．3．1 金屬基複合材料界面結合與界面類型 280

14．3．2 金屬基複合材料界面穩定性 281

14．3．3 金屬基複合材料界面浸潤與界面反應控制 282

14．4 金屬基複合材料的製造工藝 284

14．4．1 固態法 284

14．4．2 液態法 285

14．4．3 噴塗與噴射沉積法 286

14．4．4 原位自生複合法 287

14．5 金屬基複合材料的性能 288

14．5．1 纖維增強金屬基複合材料 288

14．5．2 短纖維及顆粒增強金屬基複合材料 290

本章小結 291

習題與思考題 292

符號說明 293

參考文獻 294