機械工程材料

本書是為了適應新時期高專、高職院校教學改革的需要，並參閱了機械工業出版社出版的高等專科學校原規劃教材《機械工程材料》(王運炎主編)編寫的。

全書共分十一章，主要為金屬材料的力學性能，金屬學基礎知識，鋼的熱處理，金屬的塑性變形及再結晶，常用的金屬材料、非金屬材料和複合材料，機械製造中零件材料的選擇等。在每章後面都附有可供選用的習題與思考題。

本書是高專、高職院校機械類、近機械類專業用教材，同時適用於職工大學、業餘大學，中等專業學校也可選用，並可供有關技術人員參考。

前言

緒論

一、材料的分類及其在工程技術中

的應用

二、材料的發展及材料科學的形成

三、本課程的目的、任務和學習方法

第一章 金屬材料的力學性能，

第一節 強度、剛度、彈性及塑性

一、力—伸長曲線與應力-應變曲線

二、剛度和彈性

三、強度，

四、塑性，

第二節硬度

一、布氏硬度

二、洛氏硬度

三、維氏硬度

第三節 衝擊韌度

一、衝擊試驗方法與原理

二、衝擊試驗的應用

第四節 斷裂韌度

一、裂紋擴展的基本形式

二、應力場強度因子XI

三、斷裂韌度KIc及其應用

第五節疲勞

一、疲勞現象

二、疲勞曲線與疲勞極限

三、提高疲勞極限的途徑

習題與思考題

第二章 金屬與合金的晶體結構

第一節 晶體的基本知識

一、晶體與非晶體

二、晶格、晶胞和晶格常數

第二節 金屬的晶體結構

一、金屬的特性和金屬鍵

二、金屬中常見的晶格

三、晶體結構的緻密度

四、晶面與晶向

第三節 合金的晶體結構

一、合金的基本概念

二、合金的相結構

第四節 實際金屬的晶體結構

一、多晶體與亞組織

二、晶體的缺陷

習題與思考題

第三章 金屬與合金的結晶

第一節 純金屬的結晶

一、純金屬的冷卻曲線和過冷現象

二、純金屬的結晶過程

三、金屬結晶后的晶粒大小

四、金屬的同素異構轉變

第二節 合金的結晶

一、二元合金相圖的基本知識

二、二元勻晶相圖

三、二元共晶相圖

四、合金性能與相圖間的關係

習題與思考題

第四章 鐵碳合金相圖

第一節 鐵碳合金的基本相

一、鐵素體

二、奧氏體

三、滲碳體

第二節 鐵—滲碳體相圖分析

一、上半部分圖形——由液態變為

的一次結晶(912℃以上部分)

二、下半部分圖形——固態下相變

三、鐵—滲碳體相圖中各點、線含

義的小結

四、鐵-滲碳體相圖中鐵碳

合金的分類

第三節 典型鐵碳合金的結晶過程

及其組織

一、合金Ⅰ(共析鋼)

二、合金Ⅱ(亞共析鋼)

三、合金Ⅲ(過共析鋼)

四、合金Ⅳ(共晶白口鑄鐵)

五、合金V(亞共晶白口鑄鐵)

六、合金Ⅵ(過共晶白口鑄鐵)

第四節 鐵碳合金的成分、組織、性

能間的關係

一、含碳量與平衡組織間的關係

二、含碳量與力學性能間的關係

三、含碳量與工藝性能間的關係

習題與思考題

第五章 鋼的熱處理

第一節 鋼在加熱時的轉變

一、鋼的奧氏體化

二、奧氏體晶粒長大及其控制

第二節 鋼在冷卻時的轉變

一、過冷奧氏體的等溫轉變

二、過冷奧氏體的連續冷卻轉變

三、馬氏體轉變

第三節 鋼的退火與正火

一、退火

二、正火

第四節 鋼的淬火

一、淬火工藝

二、淬火方法

第五節 鋼的回火

一、回火目的

二、淬火鋼的回火轉變

三、回火的種類及應用

四、回火脆性

第六節 鋼的淬透性

一、淬透性的概念

二、淬透性對鋼熱處理后力學

性能的影響

三、影響淬透性及淬硬深度的因素

四、鋼的臨界直徑

第七節 鋼的表面淬火

一、感應加熱的基本原理

二、感應加熱表面淬火用鋼及其應用

三、感應加熱表面淬火的特點

第八節 鋼的化學熱處理

一、概述

二、鋼的滲碳

三、鋼的滲氮(氮化)

四、鋼的碳氮共滲

第九節 表面氣相沉積

一、表面氣相沉積的)方法

二、表面氣相沉積的應用

十節 熱處理技術條件的標註

及工序位置的安排

一、熱處理技術條件的標註

二、熱處理工序位置的安排

習題與思考題

第六章 金屬的塑性變形及再結晶

第一節 金屬的塑性變形

一、單晶體的塑性變形

二、多晶體的塑性變形

第二節 冷塑性變形對金屬組織

與性能的影響

一、冷塑性變形對金屬性能的影響

二、冷塑性變形對金屬組織的影響

三、產生殘餘應力

第三節 冷變形金屬在加熱時的變化

一、回復

二、再結晶

三、晶粒長大

第四節 金屬的熱塑性變形

(熱變形加工)

一、熱變形加工與冷變形加工的區別

二、熱變形加工對金屬組織與

性能的影響

習題與思考題

第七章 鋼，

第一節 常存元素和雜質對鋼

性能的影響

一、錳的影響

二、硅的影響

三、硫的影響

四、磷的影響

五、非金屬夾雜物的影響

第二節 合金元素在鋼中的作用

一、合金元素在鋼中存在形式

二、合金元素對鐵—滲碳體

相圖的影響

三、合金元素對鋼熱處理的影響

第三節結構鋼

一、碳素結構鋼

二、低合金高強度結構鋼

三、優質碳素結構鋼及合金結構鋼

四、彈簧鋼

五、滾動軸承鋼

第四節 工具鋼

一、刃具鋼

二、模具鋼

三、量具用鋼

第五節 特殊性能鋼

一、不鏽鋼

二、耐熱鋼

三、耐磨鋼

習題與思考題

第八章鑄鐵

第一節 鑄鐵的石墨化

一、鐵碳合金雙重相圖

二、石墨化過程，

三、影響石墨化的因素

第二節灰鑄鐵

一、灰鑄鐵的化學成分、組織和性能

二、灰鑄鐵的孕育處理

三、灰鑄鐵的牌號和應用

四、灰鑄鐵的熱處理

第三節球墨鑄鐵

一、球墨鑄鐵的化學成分、組

織和性能

二、球墨鑄鐵的牌號和用途

三、球墨鑄鐵的熱處理

第四節蠕墨鑄鐵

一、蠕墨鑄鐵的化學成分

二、蠕墨鑄鐵的組織與性能

第五節 可鍛鑄鐵

一、可鍛鑄鐵的化學成分和組織

二、可鍛鑄鐵的牌號、性能及用途

第六節 合金鑄鐵

一、耐磨鑄鐵

二、耐熱鑄鐵

三、耐蝕鑄鐵

習題與思考題

第九章 有色金屬及其合金

第一節 鋁及鋁合金

一、工業純鋁

二、鋁合金分類及時效強化

三、變形鋁合金

四、鑄造鋁合金

第二節銅及銅合金

一、工業純銅

二、銅合金的分類及牌號表示方法

三、黃銅

四、青銅

第三節 滑動軸承合金

一、對軸承合金性能的要求

二、軸承合金的組織特徵

三、常用的軸承合金

習題與思考題

第十章 高分子材料、陶瓷材料

及複合材料

第一節 高分子材料

一、基本概念

二、高聚物的合成

三、高聚物結構的特點

四、高聚物的物理狀態(流變行為)

五、高聚物的分類和命名

六、常用高聚物材料——塑料

第二節 陶瓷材料

一、概述

二、陶瓷的組成相及其結構

三、陶瓷的性能及應用

第三節 複合材料

一、概述

二、複合材料的性能

三、常用複合材料

習題與思考題

第十一章 零件的選材及工藝路線

第一節 機械零件的失效概述

一、失效的概念

二、零件的失效形式

三、零件的失效原因

第二節 機械零件的材料選擇

一、材料的使用性能應滿足使用要求

二、材料的工藝性能應滿足加工要求

三、材料的價格和總成本應

經濟、低廉

第三節 典型零件的選材實例分析

一、齒輪類零件的選材

二、軸的選材

三、手用絲錐的選材

四、冷作模具的選材

習題與思考題

附錄

附錄A平均布氏硬度值計算表

附錄B 黑色金屬硬度及強度換算表

附錄C 國內外常用鋼鋼號對照表

附錄D 國內外部分鋁及其合金

牌號對照表

參考文獻