工程材料2016年

第0章緒論1

0 1材料概述1

0 2材料與機(jī)械工程2

0 3本課程的內(nèi)容、學(xué)習(xí)目的和要求3

第1章工程材料的性能5

1 1材料的力學(xué)性能5

1 1 1材料的靜態(tài)力學(xué)性能5

1 1 2材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能10

1 1 3材料的高、低溫性能13

1 2材料的物理化學(xué)性能14

1 2 1材料的物理性能14

1 2 2材料的化學(xué)性能15

1 3材料的工藝性能16

第2章材料的結(jié)構(gòu)與組織18

2 1材料的結(jié)構(gòu)18

2 1 1晶體結(jié)構(gòu)的基本概念18

2 1 2常見(jiàn)的晶體結(jié)構(gòu)類型19

2 1 3實(shí)際晶體與缺陷21

2 2金屬的凝固與結(jié)晶組織25

2 2 1金屬的結(jié)晶25

2 2 2金屬的結(jié)構(gòu)與組織28

2 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(guān)系及應(yīng)用48

第3章工程材料的塑性變形與強(qiáng)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(duì)材料組織與性能的影響57

3 3 1冷塑性變形對(duì)金屬組織與性能的影響57

3 3 2冷塑性變形金屬加熱時(shí)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(qiáng)化機(jī)制63

3 4 1固溶強(qiáng)化63

3 4 2細(xì)晶強(qiáng)化63

3 4 3沉淀強(qiáng)化(彌散強(qiáng)化)64

3 4 4位錯(cuò)強(qiáng)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(shí)的組織轉(zhuǎn)變66

4 2 1鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變66

4 2 2鋼的冷卻及組織轉(zhuǎn)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(xué)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(xì)化處理106

4 5 6計(jì)算機(jī)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(guò)熱和過(guò)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(jié)構(gòu)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(hào)114

5 1 2鋼的主要成分及其對(duì)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(jié)構(gòu)和性能218

7 2 3陶瓷的生產(chǎn)工藝與粉末冶金簡(jiǎn)介219

7 2 4常用陶瓷材料222

第8章復(fù)合材料及特殊性能材料228

8 1復(fù)合材料228

8 1 1概述228

8 1 2增強(qiáng)材料及復(fù)合增強(qiáng)原理230

8 1 3常用復(fù)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(tài)合金244

8 2 5阻尼合金245

8 2 6未來(lái)材料的發(fā)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(jīng)濟(jì)性原則252

9 3材料選擇的一般過(guò)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(jī)械零件選材259

9 4 5材料選擇趨勢(shì)261

附錄262

參考文獻(xiàn)266

2100433B

本書(shū)根據(jù)“教育部高等學(xué)校機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)”于2012年頒布的《高等學(xué)校機(jī)械基礎(chǔ)系列課程現(xiàn)狀調(diào)查分析報(bào)告暨機(jī)械基礎(chǔ)系列課程教學(xué)基本要求》，并吸取了多年課程改革成果與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)編寫(xiě)而成,以工程材料的成分、組織結(jié)構(gòu)、工藝、性能與應(yīng)用的基本理論及其相互關(guān)系為主線，簡(jiǎn)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(shí)踐中的應(yīng)用。

本書(shū)共分為9章，包括工程材料的性能、工程材料的結(jié)構(gòu)與組織、工程材料的塑性變形與強(qiáng)化、鋼的熱處理、鋼鐵材料、有色金屬材料、非金屬材料、復(fù)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(jié)選了工程實(shí)踐中常用的相關(guān)資料，可供讀者學(xué)習(xí)和應(yīng)用時(shí)參考。

本書(shū)可作為普通高等學(xué)?；颡?dú)立學(xué)院機(jī)械類和近機(jī)類專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)工程材料課程的教材，也可供有關(guān)工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)、參考。

內(nèi)容介紹

《工程材料1:特性、應(yīng)用與設(shè)計(jì)(第3版)》是材料科學(xué)和機(jī)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(jì)(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(gè)章節(jié)對(duì)應(yīng)一個(gè)講座，為那些沒(méi)有工程材料背景的學(xué)生提供了一個(gè)全面系統(tǒng)的工程材料課程。

2100433B

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(jī)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(jiàn)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(shí)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(guò)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?jiǎng)蚓鄨D36

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(guò)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(duì)金屬組織的影響52

2.5.4 塑性變形對(duì)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(shí)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(shí)的轉(zhuǎn)變62

3.1.2 鋼在冷卻時(shí)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(jiǎn)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(hào)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(jī)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(diǎn)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(jī)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(jì)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(xiàn)191

2100433B

工程材料基礎(chǔ)預(yù)備知識(shí)

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）