工程材料2015年

緒論 1

第1章 金屬材料的性能 5

1.1 使用性能 5

1.1.1 力學(xué)性能 5

1.1.2 物理性能 13

1.1.3 化學(xué)性能 14

1.2 工藝性能 14

思考題 15

第2章 金屬材料的結(jié)構(gòu)及結(jié)晶 16

2.1 金屬鍵及金屬的特性 16

2.1.1 金屬鍵 16

2.1.2 金屬的特性 16

2.2 金屬的晶體結(jié)構(gòu) 17

2.2.1 晶體結(jié)構(gòu)的基本概念 17

2.2.2 三種典型的晶體晶格 19

2.2.3 金屬的實際晶體結(jié)構(gòu) 21

2.2.4 合金的晶體結(jié)構(gòu) 25

2.3 純金屬的結(jié)晶 26

2.3.1 純金屬的冷卻曲線和過冷現(xiàn)象 27

2.3.2 純金屬的結(jié)晶過程 27

2.3.3 金屬晶粒大小的控制 29

2.3.4 金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 31

2.3.5 結(jié)晶理論的應(yīng)用 32

思考題 34

第3章 金屬材料的組織性能控制 36

3.1 合金相圖 36

3.1.1 相圖的建立 36

3.1.2 相圖的基本類型 37

3.1.3 鐵碳合金相圖 46

3.2 金屬的塑性加工 60

3.2.1 金屬的塑性變形 61

3.2.2 塑性變形對金屬組織和性能的影響 66

3.2.3 回復(fù)與再結(jié)晶 68

3.2.4 金屬的熱加工 70

3.3 鋼的熱處理 72

3.3.1 熱處理原理 73

3.3.2 熱處理工藝 81

思考題 94

第4章 工業(yè)常用金屬材料 96

4.1 黑色金屬 96

4.1.1 碳鋼 96

4.1.2 合金鋼 101

4.1.3 鑄鋼與鑄鐵 122

4.2 有色金屬及新型金屬材料 132

4.2.1 鋁及鋁合金 132

4.2.2 銅及銅合金 135

4.2.3 鈦及鈦合金 137

4.2.4 鎂及鎂合金 138

4.2.5 滑動軸承合金 140

4.2.6 新型金屬材料簡介 141

思考題 142

第5章 高分子材料 143

5.1 概述 143

5.1.1 基本概念 143

5.1.2 命名和分類 143

5.1.3 高分子的合成反應(yīng) 146

5.1.4 高分子材料的結(jié)構(gòu)與性能 146

5.2 通用高分子材料 148

5.2.1 塑料 148

5.2.2 橡膠 152

5.2.3 纖維 154

5.2.4 涂料和黏合劑 155

5.3 功能高分子材料 157

思考題 158

第6章 陶瓷材料 159

6.1 陶瓷材料的組織結(jié)構(gòu) 159

6.2 陶瓷材料的性能 160

6.2.1 陶瓷的力學(xué)性能 160

6.2.2 陶瓷的熱性能 161

6.2.3 陶瓷的其他性質(zhì) 161

6.3 陶瓷材料的工藝制備過程 162

6.3.1 坯料制備 162

6.3.2 成型 162

6.3.3 燒成與燒結(jié) 163

6.4 常用陶瓷材料 163

思考題 164

第7章 復(fù)合材料 165

7.1 概述 165

7.1.1 命名和分類 165

7.1.2 增強機制 165

7.1.3 性能特點 167

7.2 聚合物基復(fù)合材料 167

7.3 金屬基復(fù)合材料 169

7.4 碳基復(fù)合材料 169

7.5 陶瓷基復(fù)合材料 170

思考題 170

第8章 機械零件的失效分析與選材 171

8.1 機械零件的失效分析 171

8.1.1 零件的失效形式 171

8.1.2 零件的失效原因 173

8.1.3 失效分析的步驟、方法 173

8.2 選材的一般原則 173

8.3 齒輪類零件的選材與工藝 175

8.3.1 齒輪的性能要求 175

8.3.2 齒輪的用材特點 175

8.3.3 典型齒輪選材具體實例 176

8.4 軸類零件的選材與工藝 177

8.4.1 軸類零件的性能要求 177

8.4.2 軸類零件的用材特點 177

8.4.3 典型軸類零件的具體實例 177

*8.5 火電廠鍋爐主要設(shè)備用鋼及事故分析 178

8.5.1 受熱面管、蒸汽管道 178

8.5.2 汽包 188

8.5.3 其他鍋爐部件 190

*8.6 火電廠汽輪機主要設(shè)備用鋼及事故分析 192

8.6.1 汽輪機葉片 192

8.6.2 汽輪機轉(zhuǎn)子、主軸和葉輪等鍛件 195

8.6.3 汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子、無磁性護環(huán)和磁性環(huán)鍛件 198

8.6.4 高溫緊固件 200

8.6.5 其他汽輪機部件 203

思考題 207

附錄一 材料科學(xué)與工程發(fā)展里程碑 208

附錄二 金屬熱處理工藝分類及代號 209

附錄三 材料牌號 211

參考文獻 246

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本書較為全面地介紹了金屬材料、高分子材料、陶瓷材料、復(fù)合材料等常用工程材料的相關(guān)知識，如工程材料的結(jié)構(gòu)、組織、性能及其影響因素等工程材料的基本理論，并用大量的實例介紹材料的工程應(yīng)用，目的在于培養(yǎng)和開拓學(xué)生的工程思維能力。 本書共分9章，內(nèi)容包括緒論、金屬材料的性能、金屬材料的結(jié)構(gòu)及結(jié)晶、金屬材料的組織性能控制、工業(yè)常用金屬材料、高分子材料、陶瓷材料、復(fù)合材料、機械零件的失效分析與選材等。

本書可作為高等院校機械類和近機械類專業(yè)的教科書，也可作為有關(guān)工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)工程材料的參考書。

內(nèi)容介紹

《工程材料1:特性、應(yīng)用與設(shè)計(第3版)》是材料科學(xué)和機械工程的核心教材，被世界各地讀者廣泛采用?！豆こ滩牧?:特性、應(yīng)用與設(shè)計(第3版)》主要介紹在工程領(lǐng)域應(yīng)用的材料的相關(guān)性質(zhì)。每一個章節(jié)對應(yīng)一個講座，為那些沒有工程材料背景的學(xué)生提供了一個全面系統(tǒng)的工程材料課程。

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目錄1 工程材料的分類與性能要求1

1.1 工程材料的分類1

1.1.1 結(jié)合鍵的特性1

1.1.2 材料的分類及用途3

1.2 機械零件所受載荷和失效形式4

1.2.1 載荷類型4

1.2.2 失效形式7

1.2.3 失效原因9

1.3 工程材料的性能要求10

1.3.1 工程材料的力學(xué)性能11

1.3.2 工程材料的物理性能和化學(xué)性能20

1.3.3 工程材料的工藝性能22

1.3.4 成分-結(jié)構(gòu)-組織-性能關(guān)系23

習(xí)題232 金屬學(xué)基礎(chǔ)25

2.1 金屬及合金的結(jié)構(gòu)25

2.1.1 晶體的基本概念25

2.1.2 三種常見的金屬晶體結(jié)構(gòu)25

2.1.3 晶面指數(shù)和晶向指數(shù)27

2.1.4 實際金屬晶體結(jié)構(gòu)的缺陷28

2.1.5 合金的晶體結(jié)構(gòu)30

2.2 金屬的結(jié)晶32

2.2.1 金屬結(jié)晶的概念32

2.2.2 結(jié)晶過程33

2.2.3 結(jié)晶后的晶粒大小33

2.2.4 金屬鑄錠的結(jié)晶組織34

2.2.5 金屬的同素異晶轉(zhuǎn)變35

2.3 二元合金相圖35

2.3.1 二元合金相圖的建立35

2.3.2 二元勻晶相圖36

2.3.3 二元共晶相圖38

2.3.4 其他二元相圖39

2.3.5 相圖與合金性能之間的關(guān)系41

2.4 鐵碳合金相圖42

2.4.1 相圖分析43

2.4.2 鐵碳合金的分類43

2.4.3 典型鐵碳合金的平衡結(jié)晶過程及組織44

2.4.4 鐵碳合金的成分-組織-性能關(guān)系47

2.4.5 Fe-Fe"para" label-module="para">

2.5 金屬的塑性變形48

2.5.1 金屬單晶體的塑性變形49

2.5.2 金屬多晶體的塑性變形50

2.5.3 塑性變形對金屬組織的影響52

2.5.4 塑性變形對金屬性能的影響53

2.5.5 殘余內(nèi)應(yīng)力54

2.6 塑性變形金屬在加熱時的組織和性能變化55

2.6.1 回復(fù)55

2.6.2 再結(jié)晶56

2.6.3 金屬材料的熱加工57

習(xí)題58目錄工程材料3 鋼的熱處理及表面改性61

3.1 鋼的熱處理原理62

3.1.1 鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變62

3.1.2 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變66

3.2 鋼的整體熱處理73

3.2.1 鋼的退火與正火73

3.2.2 鋼的淬火與回火78

3.3 鋼的表面熱處理87

3.3.1 感應(yīng)加熱表面淬火87

3.3.2 火焰加熱表面淬火89

3.3.3 接觸電阻加熱淬火89

3.3.4 激光淬火89

3.4 鋼的化學(xué)熱處理91

3.4.1 滲碳處理91

3.4.2 滲氮處理92

3.4.3 碳氮共滲93

3.5 復(fù)合電沉積表面改性技術(shù)簡介94

3.5.1 電刷鍍與化學(xué)鍍94

3.5.2 高速電噴鍍95

習(xí)題974 常用金屬材料99

4.1 工業(yè)用鋼99

4.1.1 鋼的分類及編號100

4.1.2 鋼中的雜質(zhì)及合金元素102

4.1.3 結(jié)構(gòu)鋼107

4.1.4 工具鋼116

4.1.5 特殊性能鋼123

4.2 鑄鐵127

4.2.1 鑄鐵概述127

4.2.2 常用鑄鐵131

4.2.3 合金鑄鐵135

4.3 有色金屬及合金136

4.3.1 鋁及鋁合金136

4.3.2 銅及銅合金140

4.3.3 鈦及鈦合金143

4.3.4 軸承合金146

習(xí)題1495 其他工程材料151

5.1 高分子材料151

5.1.1 概述151

5.1.2 工程塑料153

5.1.3 有機纖維154

5.1.4 橡膠156

5.1.5 高分子膠粘劑157

5.2 陶瓷材料158

5.2.1 概述158

5.2.2 陶瓷材料的性能159

5.2.3 常用陶瓷材料161

5.3 復(fù)合材料163

5.3.1 概述163

5.3.2 復(fù)合材料的特點164

5.3.3 常用的復(fù)合材料166

5.4 新型材料171

5.4.1 新型金屬材料171

5.4.2 納米材料175

5.4.3 非晶態(tài)合金177

5.4.4 智能材料179

習(xí)題1816 機械零件的選材182

6.1 選用材料的基本原則182

6.1.1 使用性能原則182

6.1.2 工藝性能原則183

6.1.3 經(jīng)濟性原則184

6.2 典型零部件選材及工藝分析185

6.2.1 軸的選材及其熱處理185

6.2.2 齒輪的選材及其熱處理186

6.2.3 箱體及支撐類零件的選材及其熱處理188

習(xí)題189參考文獻191

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工程材料基礎(chǔ)預(yù)備知識

學(xué)習(xí)工程材料基礎(chǔ)課程需要先學(xué)習(xí)大學(xué)物理、普通化學(xué)、材料力學(xué)等課程。

工程材料基礎(chǔ)學(xué)習(xí)資料

（注：表格內(nèi)容參考資料）