金屬學及熱處理

《金屬學及熱處理》是有色金屬行業職業教育培訓規劃教材之一，是根據有色金屬企業生產實際、崗位技能要求以及職業學校教學需要編寫的，並經人力資源和社會保障部職業培訓教材工作委員會辦公室組織專家評審通過。《金屬學及熱處理》共分8章，詳細介紹了金屬的性能、金屬與合金的晶體結構、純金屬的結晶和鑄錠組織、合金相和二元合金相圖、金屬的塑性變形和再結晶、金屬熱處理、鋁鎂及其合金、銅鎳及其合金等。在內容組織和結構安排上，力求簡明扼要，通俗易懂，理論聯繫實際，切合生產實際需要，突出行業特點。為便於讀者自學，加深理解和學用結合，各章均附複習思考題。

1 金屬的性能

1.1 金屬的力學性能

1.1.1 強度

1.1.2 塑性

1.1.3 硬度

1.1.4 衝擊韌性

1.1.5 疲勞強度

1.2 金屬的理化性能

1.2.1 金屬的物理性能

1.2.2 金屬的化學性能

1.3 金屬的工藝性能

1.3.1 鑄造性能

1.3.2 加工性能

1.3.3 焊接性能

1.3.4 切削加工性能

複習思考題

2 金屬與合金的晶體結構

2.1 金屬鍵

2.1.1 固態金屬特性

2.1.2 金屬的原子結構

2.1.3 金屬鍵

2.2 金屬的晶體結構

2.2.1 晶體與非晶體

2.2.2 晶體結構的概念

2.2.3 金屬中常見的晶格

2.3 晶體結構的緻密度及晶面、晶向表示法

2.3.1 晶體中原子排列的密度

2.3.2 晶面與晶向及其表示法

2.3.3 晶面及晶向的原子密度

2.3.4 晶體的各向異性

2.4 純金屬的實際結構

2.4.1 單晶體

2.4.2 多晶體

2.5 實際金屬晶體結構缺陷

2.5.1 點缺陷

2.5.2 線缺陷

2.5.3 面缺陷

複習思考題

3 純金屬的結晶和鑄錠組織

4 合金相和二元合金相圖

5 金屬的塑性變形和再結晶

6 熱處理

7 鋁鎂及其合金

8 銅、鎳及其合金

參考文獻

……

金屬學及熱處理

本書包括金屬學、熱處理及工程材料三部分內容，比較全面系統地介紹了金屬及合金的基本結構與性能、金屬的凝固、相圖、塑性變形、熱處理原理與工藝、常用的工程材料(包括金屬材料、非金屬材料及新材料)等。作為應用型本科教材，本書內容由淺入深，循序漸進，避免過多的數學推導，便於教師和學生閱讀。本書可作為材料類專業的專業基礎課教材，主要對象是應用型本科院校的材料成形及控制工程專業、焊接技術與工程專業、金屬材料工程專業以及材料加工工程等專業的學生，也可供非材料類專業（機械類、化工類）學生以及工程技術人員參考。

前言

第1章金屬材料的性能與結構1

1?1金屬材料的性能1

1?1?1金屬材料的力學性能1

1?1?2金屬材料的物理性能和化學性能6

1?1?3金屬材料的工藝性能7

1?1?4金屬材料的經濟性能8

1?2金屬的晶體結構8

1?2?1金屬9

1?2?2晶體結構10

1?2?3實際金屬的晶體結構14

1?3合金的相結構18

1?3?1固溶體18

1?3?2金屬化合物21

本章小結22

第2章純金屬的結晶24

2?1金屬結晶的現象24

2?1?1金屬結晶的宏觀現象24

2?1?2金屬結晶的微觀現象25

2?2金屬結晶的條件25

2?2?1金屬結晶的熱力學條件25

2?2?2金屬結晶的結構條件26

2?3金屬結晶的過程26

2?3?1晶核的形成方式26

2?3?2晶體的長大方式27

2?4晶粒大小的控制28

2?5金屬鑄錠的組織與缺陷29

2?5?1鑄錠的組織29

2?5?2鑄錠的缺陷30

2?5?3鋼中的雜質元素31

本章小結32

第3章合金的結晶33

3?1固態合金中的相與組織33

3?2二元合金相圖的建立34

3?2?1二元相圖的表示方法34

3?2?2二元合金相圖的測定方法35

3?2?3槓桿定律35

3?3幾種典型的二元合金相圖36

3?3?1二元勻晶相圖36

3?3?2二元共晶相圖37

3?3?3二元包晶相圖39

3?3?4二元共析相圖41

3?3?5組元間形成穩定化合物的相圖41

3?4相圖與合金性能的關係42

3?5三元合金相圖簡介43

本章小結48

第4章鐵碳合金49

4?1鐵碳合金的組元49

4?2Fe?Fe3C相圖分析50

4?2?1相圖中的基本相50

4?2?2相圖中的點、線、區52

4?2?3包晶轉變53

4?2?4共晶轉變53

4?2?5共析轉變54

4?3典型鐵碳合金平衡結晶過程及組織54

4?3?1工業純鐵54

4?3?2共析鋼 56

4?3?3亞共析鋼56

4?3?4過共析鋼57

4?3?5共晶白口鑄鐵58

4?3?6亞共晶白口鑄鐵58

4?3?7過共晶白口鑄鐵59

4?4鐵碳合金的成分？組織？性能之間

的關係60

4?4?1含碳量對平衡組織的影響60

4?4?2含碳量對力學性能的影響61

4?4?3含碳量對工藝性能的影響62

4?5Fe?Fe3C相圖的應用62

4?6應用Fe?Fe3C相圖應注意的問題63

本章小結63

第5章金屬的塑性變形、回復和

再結晶64

5?1單晶體的塑性變形64

5?1?1滑移64

5?1?2孿生66

5?2多晶體的塑性變形67

5?3塑性變形對金屬組織和性能的

影響68

5?4回復和再結晶69

5?4?1回復69

5?4?2再結晶70

5?4?3晶粒長大70

5?5金屬材料的熱塑性變形71

5?5?1熱加工與冷加工的區別71

5?5?2熱加工對金屬組織和性能的影響71

5?6金屬的斷裂72

5?6?1斷裂的基本形式72

5?6?2影響斷裂的基本因素74

本章小結75

第6章鋼的熱處理原理76

6?1熱處理概述76

6?2鋼在加熱時的轉變76

6?2?1奧氏體轉變溫度與Fe? Fe3C相圖

的關係77

6?2?2奧氏體的形成77

6?2?3影響奧氏體轉變速度的因素78

6?2?4奧氏體的晶粒度及控制因素80

6?3鋼在冷卻時的轉變81

6?3?1過冷奧氏體的等溫轉變圖82

6?3?2過冷奧氏體的連續冷卻轉變圖88

6?3?3過冷奧氏體轉變圖的應用89

本章小結90

第7章鋼的熱處理工藝91

7?1鋼的熱處理工藝分類91

7?2鋼的普通熱處理91

7?2?1退火與正火91

7?2?2退火與正火的選擇93

7?2?3淬火和回火94

7?3鋼的表面熱處理100

7?3?1感應加熱表面熱處理100

7?3?2火焰加熱表面熱處理102

7?4鋼的化學熱處理102

7?4?1滲碳102

7?4?2滲氮104

7?4?3碳氮共滲105

7?5鋼的熱處理新技術106

7?5?1可控氣氛熱處理106

7?5?2真空熱處理107

7?5?3離子滲擴熱處理107

7?5?4形變熱處理108

7?5?5表面技術109

本章小結110

第8章金屬材料111

8?1工業用鋼111

8?1?1鋼的分類和編號111

8?1?2工業用鋼中合金元素的作用114

8?1?3碳素鋼116

8?1?4合金結構鋼120

8?1?5合金工具鋼132

8?1?6特殊性能鋼140

8?2鑄鐵150

8?2?1鑄鐵的特點和分類150

8?2?2鑄鐵的石墨化151

8?2?3常用鑄鐵152

8?3有色金屬及合金159

8?3?1鋁及鋁合金160

8?3?2銅及銅合金163

8?3?3鎂及鎂合金171

8?3?4鈦及鈦合金172

8?3?5滑動軸承合金174

本章小結177

第9章非金屬材料178

9?1高分子材料178

9?1?1高分子材料的基本知識178

9?1?2高分子材料的性能特點182

9?1?3常用高分子材料及其應用183

9?1?4合成橡膠187

9?1?5粘合劑190

9?2陶瓷材料190

9?2?1陶瓷的製作工藝191

9?2?2陶瓷的組織結構192

9?2?3陶瓷的性能192

9?2?4常用陶瓷材料的分類及其應用193

本章小結194

第10章新型材料195

10?1新型材料的分類195

10?2功能材料195

10?2?1形狀記憶合金196

10?2?2超導材料198

10?2?3儲氫材料199

10?2?4智能材料202

10?2?5梯度功能材料203

10?3複合材料205

10?3?1複合材料的定義及其分類205

10?3?2複合材料中各組元的作用206

10?3?3複合材料的性能特徵207

10?3?4複合材料的複合機制208

10?3?5複合材料的應用209

10?4納米材料210

10?4?1納米材料的分類211

10?4?2納米材料的特性211

10?4?3納米材料的應用213

10?4?4納米材料的製備214

本章小結215

第11章工程用金屬材料的選用216

11?1機械零件的失效與分析216

11?2工程材料選擇的基本原則217

11?3軸、齒輪等工件的選材及工藝路線

分析218

11?3?1軸類零件218

11?3?2齒輪類零件219

11?4箱體類零件分析222

11?4?1常用箱體類零件及選材222

11?4?2箱體類零件加工工藝分析222

11?4?3化工設備用材223

11?5工程材料應用舉例226

本章小結228

參考文獻229