工程材料

本書根據“教育部高等學校機械基礎課程教學指導分委員會”於2012年頒布的《高等學校機械基礎系列課程現狀調查分析報告暨機械基礎系列課程教學基本要求》，並吸取了多年課程改革成果與實踐經驗編寫而成，以工程材料的成分、組織結構、工藝、性能與應用的基本理論及其相互關係為主線，簡化了工程材料的基本理論，突出了工程材料的性能及其在工程實踐中的應用。

本書共分為9章，包括工程材料的性能、工程材料的結構與組織、工程材料的塑性變形與強化、鋼的熱處理、鋼鐵材料、有色金屬材料、非金屬材料、複合材料及特殊性能材料、工程材料的選用。每章都附有適量的思考題。附錄部分節選了工程實踐中常用的相關資料，可供讀者學習和應用時參考。

本書可作為普通高等學校或獨立學院機械類和近機類專業學生學習工程材料課程的教材，也可供有關工程技術人員學習、參考。

第0章緒論1

0 1材料概述1

0 2材料與機械工程2

0 3本課程的內容、學習目的和要求3

第1章工程材料的性能5

1 1材料的力學性能5

1 1 1材料的靜態力學性能5

1 1 2材料的動態力學性能10

1 1 3材料的高、低溫性能13

1 2材料的物理化學性能14

1 2 1材料的物理性能14

1 2 2材料的化學性能15

1 3材料的工藝性能16

第2章材料的結構與組織18

2 1材料的結構18

2 1 1晶體結構的基本概念18

2 1 2常見的晶體結構類型19

2 1 3實際晶體與缺陷21

2 2金屬的凝固與結晶組織25

2 2 1金屬的結晶25

2 2 2金屬的結構與組織28

2徠 3鐵碳合金38

2 3 1純鐵與鐵碳合金中的相39

2 3 2鐵碳合金相圖41

2 3 3鐵碳合金成分、組織與性能的關係及應用48

第3章工程材料的塑性變形與強化52

3 1單晶體的塑性變形52

3 1 1滑移52

3 1 2孿生55

3 2多晶體的塑性變形56

3 3塑性變形對材料組織與性能的影響57

3 3 1冷塑性變形對金屬組織與性能的影響57

3 3 2冷塑性變形金屬加熱時的組織與性能變化59

3 3 3金屬的熱加工62

3 4金屬材料的強化機制63

3 4 1固溶強化63

3 4 2細晶強化63

3 4 3沉澱強化(彌散強化)64

3 4 4位錯強化64

第4章鋼的熱處理65

4 1鋼的熱處理概述65

4 2鋼在加熱和冷卻時的組織轉變66

4 2 1鋼在加熱時的組織轉變66

4 2 2鋼的冷卻及組織轉變70

4 3鋼的普通熱處理80

4 3 1鋼的退火與正火80

4 3 2淬火83

4 3 3鋼的淬透性86

4 3 4回火89

4 4鋼的表面熱處理91

4 4 1鋼的表面淬火91

4 4 2鋼的化學熱處理94

4 4 3鋼的激光熱處理98

4 5鋼的熱處理新工藝100

4 5 1深冷處理100

4 5 2可控氣氛熱處理102

4 5 3真空熱處理103

4 5 4形變熱處理104

4 5 5鋼鐵材料組織超細化處理106

4 5 6計算機控制熱處理107

4 5 7高能表面熱處理107

4 6鋼的熱處理缺陷與防止108

4 6 1氧化和脫碳108

4 6 2過熱和過燒109

4 6 3回火缺陷109

4 6 4減少變形及防止裂紋的措施109

4 6 5零件的結構工藝性111

第5章鋼鐵材料113

5 1鋼113

5 1 1鋼的分類與牌號114

5 1 2鋼的主要成分及其對組織和性能的影響118

5 2鑄鐵164

5 2 1概述164

5 2 2常用鑄鐵166

5 2 3合金鑄鐵176

第6章有色金屬材料180

6 1鋁及其合金180

6 1 1純鋁180

6 1 2鋁合金181

6 1 3鋁合金熱處理184

6 2銅及其合金186

6 2 1純銅186

6 2 2銅合金186

6 2 3銅合金熱處理193

6 3軸承合金197

6 4其他有色金屬及其合金199

6 4 1鈦及其合金199

6 4 2鎂及其合金201

6 4 3鋅及其合金201

第7章非金屬材料203

7 1高分子材料203

7 1 1概述203

7 1 2高分子材料的性能204

7 1 3常用高分子材料206

7 2陶瓷材料218

7 2 1概述218

7 2 2陶瓷材料的結構和性能218

7 2 3陶瓷的生產工藝與粉末冶金簡介219

7 2 4常用陶瓷材料222

第8章複合材料及特殊性能材料228

8 1複合材料228

8 1 1概述228

8 1 2增強材料及複合增強原理230

8 1 3常用複合材料232

8 2特殊性能材料238

8 2 1梯度功能材料238

8 2 2納米材料240

8 2 3形狀記憶合金243

8 2 4非晶態合金244

8 2 5阻尼合金245

8 2 6未來材料的發展247

第9章工程材料的選用249

9 1零件失效分析249

9 1 1零件失效的基本形式249

9 1 2零件失效的原因250

9 2選用材料的一般原則250

9 2 1使用性能原則250

9 2 2工藝性原則251

9 2 3經濟性原則252

9 3材料選擇的一般過程252

9 4典型零件的選材及工藝分析253

9 4 1軸類零件253

9 4 2齒輪類零件255

9 4 3箱體類零件258

9 4 4其他常用機械零件選材259

9 4 5材料選擇趨勢261

附錄262

參考文獻266