工程材料的結(jié)構(gòu)與性能

SECTION 1

Introductory Materials

Concepts 1

Chapter 1

Structure and Properties

1.1 Atomic Packing 2

1.2 Crystal Structure 7

1.3 Grain Structure 12

1.4 Mechanical Properties and Testine 16

1.5 Physical Properties 26

1.6 Characteristics of Unalloyed Solids 32

Chapter 2

Deterioration of Material

Properties 44

2.1 Fracture in a Ductile Material 46

2.2 Fracture in a Brittle Material 47

2.3 Suppression of Brittle Fracture 49

2.4 Linear Elastic Fracture Mechanics 52

2.5 Property Deterioration at High Temperature 53

2.6 Property Deterioration from Cyclic Loading 56

SECTION 2

Strengthening Mechanisms 59

Chapter 3

Solid-Solution Strengthening 60

3.1 Formation of Solid Solutions 60

3.2 Mechanism of Solidification 62

3.3 Solidification of Pure Metals 65

3.4 Solidification of Metal Alloys 68

3.5 Diffusion 71

3.6 Segregation in Metal Alloys 76

3.7 Real Solid Solutions 79

3.8 General Properties of Solid Solutions 80

Chapter 4

Deformation Hardening and

Annealing 86

4.1 Plasticity of Metals 86

4.2 Property Changes in Deformation-Hardened Metals 95

4.3 Annealing 98

4.4 Property Changes in Annealed Metals 105

4.5 Preferred Orientation and Directional Properties 107

Chapter 5

Multiphase Strengthening 111

5.1 Binary Eutectics 111

5.2 Intermetallic Compounds 114

5.3 Multicomponent Eutectics 115

5.4 Microstmcture of Multiphase Materials 116

5.5 Generalized Properties of Multiphase Materials 124

Chapter 6

Precipitation Hardening 127

6.1 General Mechanism of Precipitation Hardening 127

6.2 Precipitation from Solid Solution 129

6.3 Stages of Precipitation Hardening 131

6.4 Variables Affecting Precipitation Hardening 136

6.5 Precipitation Hardening of Cu-Be Alloys 141

Chapter 7

Martensitic Transformation 144

7.1 The Fe-Fe3C Phase Diagram 144

7.2 Alloys of Iron and Carbon 147

7.3 Microstructure of Nonharclened Steel 151

7.4 Heat Treatment of Eutectoid Steel 156

7.5 The Martensite Transformation 160

7.6 Heat Treatment of Noneutectoid Steels 165

7.7 Physical Property Changes During Martensite Formation 169

7.8 Tempering of Martensite 171

7.9 Microstructure of Isothermally Transformed Steel 173

7.10 Generalized Properties of Heat-Treated Steels 183

SECTION 3

Metallic Materials

Engineering 188

Chapter 8

Low-Carbon Steels 189

8.1 Terms Related to Steelmaking Processes 189

8.2 Grain Size of Steel 191

8.3 Nonhardenable Low-Carbon Steels 193

8.4 High-Strength, Low-Alloy (HSLA) Steels 200

8.5 Welding of Low-Carbon Steel 203

8.6 Surface Hardening of Low-Carbon Steel 206

Chapter 9

Medium-Carbon Steels 211

9.1 Classification of Medium-Carbon Steels 212

9.2 Hardenable Carbon Steels 214

9.3 Hardenable Alloy Steels 216

9.4 Austempering and Marquenching 223

9.5 Ultra-High-Strength Steels 224

9.6 Special Processing of Steel 227

Chapter 10

High-Carbon Steels 230

10.1 Classification of High-Carbon Steels 230

10.2 Heat Treatment of High-Carbon Steels 232

10.3 Cemented Carbides 245

Chapter 11

Stainless Steels 248

11.1 Phase Diagrams of Stainless Steels 248

11.2 Stainless-Steel Alloy Designations 252

11.3 Heat Treatment of Stainless Steels 253

11.4 Mechanical Properties of Stainless Steels 254

11.5 Corrosion Resistance of Stainless Steels 257

Chapter 12

Cast Irons 263

12.1 Cast Iron (Fe-C-Si) Phase Diagram 263

12.2 Gray Cast Iron Solidification 264

12.3 Ductile Cast Iron Solidification 268

12.4 Concepts of Graphitization in Cast Iron 269

12.5 Properties of Cast Irons 272

Chapter 13

Aluminum Alloys 279

13.1 Work-Hardenable Wrought Aluminum Alloys 281

13.2 Heat-Treatable Aluminum Alloys 282

13.3 Cast Aluminum Alloys 284

13.4 Residual Stresses in Aluminum Alloys 295

13.5 Aluminum-Lithium Alloys 299

Chapter 14

Copper and Copper Alloys 303

14.1 Copper Alloy Designations 303

14.2 Unalloyed Coppers 304

14.3 Brasses: Cu-Zn Alloys 307

14.4 Tin Bronzes: Cu-Sn Alloys 318

14.5 Silicon and Aluminum Bronzes 320

14.6 Cast Copper-Base Alloys 321

Chapter 15

Magnesium Alloys 323

15.1 Magnesium Alloy Designations 323

15.2 The Nature of Magnesium Alloying 326

15.3 Cast Magnesium Alloys 328

15.4 Properties of Magnesium Alloys 337

Chapter 16

Titanium Alloys 342

16.1 Unalloyed Titanium 342

16.2 Phase Diagrams of Titanium Alloys 345

16.3 Heat Treatment of Titanium Alloys 351

16.4 Properties of Titanium Alloys 353

16.5 Applications of Titanium Alloys Problems 359

Chapter 17

Metals for High-Temperature Service 360

17.1 High-Temperature Performance of Refractory Metals 361

17.2 Nickel- and Iron-Base Superalloys 364

17.3 Cobalt-Base Superalloys 370

17.4 Vanadium, Niobium, and Tantalum 373

17.5 Chromium, Molybdenum, and Tungsten 378

17.6 Refractory Metal Coatings 383

SECTION 4

Nonmetallic Materials and

Composites Engineering 386

Chapter 18

Engineering Polymers 387

18.1 Bonding and Structure in Polymers 388

18.2 Generalized Properties of Polymers 394

18.3 Olefin, Vinyl, and Related Polymers 398

18.4 Thermoplastic Polymers 402

18.5 Thermosetting Polymers 405

18.6 Elastomeric Polymers 407

Chapter 19

Ceramics and Glasses 410

19.1 A Ceramic Phase Diagram (AL2O3-SIO2) 410

19.2 Traditional Ceramics: Clay, Refractories, and Abrasives 411

19.3 Structure and Properties of Engineering Ceramics 415

19.4 Characteristics of Glass 416

Chapter 20

Composite Materials 425

20.1 Forms and Properties of Composite Reinforcing Materials 426

20.2 Forms and Properties of Composite Matrix Materials 430

20.3 Metal Matrix Composites 432

20.4 Polymer Matrix Composites 434

20.5 Ceramic Matrix Composites 436

20.6 Carbon and Graphite Composites 436

Index 4392100433B

《工程材料的結(jié)構(gòu)與性能(第5版)(影印版)》是為滿足國內(nèi)工科院校材料專業(yè)學(xué)生了解和掌握工程材料的結(jié)構(gòu)與性能而引進(jìn)出版的。《工程材料的結(jié)構(gòu)與性能(第5版)(影印版)》提供了最新的各種工程材料介紹，包括金屬、合金、高分子材料、陶瓷以及復(fù)合材料。特別適合于把材料作為基礎(chǔ)的介紹性課程學(xué)習(xí)的學(xué)生，或著眼于材料的結(jié)構(gòu)與性能學(xué)習(xí)的學(xué)生使用。

《工程材料的結(jié)構(gòu)與性能(第5版)(影印版)》體系簡單，側(cè)重晶體結(jié)構(gòu)、機(jī)械性質(zhì)、相圖與制備、各類重要合金，以及非金屬工程材料。它主要分四個部分：第一部分主要闡述晶體結(jié)構(gòu)、點(diǎn)陣缺陷、化學(xué)鍵，以及機(jī)械與物理性能。第二部分主要討論金屬材料的強(qiáng)化理論與制備方法。比如固溶強(qiáng)化、加工硬化與熱處理、多相強(qiáng)化、彌散析出強(qiáng)化，以及馬氏體相變強(qiáng)化。第一、二部分是材料科學(xué)與工程中至關(guān)重要的核心和基本概念。第三部分是對各類金屬工程材料的分類與介紹。詳細(xì)討論了各種鋼材，例如低碳鋼、中碳鋼與高碳鋼的特性、制備，以及應(yīng)用。同時系統(tǒng)地介紹了各類合金鋼，比如不銹鋼、鋁合金、銅合金、鎂合金、鈦合金，以及高溫合金等。對于金屬冶金專業(yè)的學(xué)生來說，這個部分是至關(guān)重要的。第四部分囊括了工業(yè)應(yīng)用中其他大部分非金屬材料，比如高分子材料、陶瓷材料，以及復(fù)合材料。這些章節(jié)不僅給出了這些重要材料的標(biāo)定、規(guī)格和類型，而且闡述了它們的特性、應(yīng)用范圍和制備條件。因而，第四部分對于非材料專業(yè)的工科學(xué)生，在掌握工程材料的一般知識方面有著極為重要的意義。尤其對于那些需要在工程實(shí)踐中廣泛接觸材料應(yīng)用的專業(yè)，比如航空、機(jī)械、土木、環(huán)境和化工等專業(yè)。

《材料的結(jié)構(gòu)與性能》介紹了：金屬材料、陶瓷材料、高分子材料等固體材料所共有的結(jié)構(gòu)特征與性能特征。

主要內(nèi)容包括單相材料的結(jié)構(gòu)；多相材料的結(jié)構(gòu)；熱處理基礎(chǔ)；馬氏體相變；材料的機(jī)械性能；材料的物理性能及材料的化學(xué)性能。

《材料的結(jié)構(gòu)與性能》可作為大學(xué)材料學(xué)科、材料力學(xué)學(xué)科以及機(jī)械學(xué)科的本科生和研究生試用教材，也可以作為相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的研究者及技術(shù)人員的參考用書。

本書主要闡述了工程材料概論、材料的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)、材料的性能與表征、金屬材料、陶瓷材料、聚合物材料、復(fù)合材料和生物材料的相關(guān)內(nèi)容，系統(tǒng)地介紹了材料的結(jié)構(gòu)、加工、性能和應(yīng)用方面的基礎(chǔ)知識和發(fā)展前沿。本書不僅可作為材料科學(xué)與工程專業(yè)“材料導(dǎo)論”的教材，還可作為從事材料研究與應(yīng)用的科研人員的參考書。

本書是國外材料科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域權(quán)威英文原版教材EngineeringMaterialsTechnology：Structures，Processing，Properties，andSelection，F(xiàn)ifthEdition的改編版。改編版教材提煉了原版教材的精髓，保留了材料環(huán)、材料環(huán)境協(xié)調(diào)性評價(jià)和綠色制造的特色內(nèi)容。此外，結(jié)合生物材料迅猛發(fā)展的現(xiàn)狀，以國外著名生物材料著作、綜述性文章和最新研究論文為基礎(chǔ)，增加了生物材料的章節(jié)。全書共分8章，分別闡述了工程材料概論、材料的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)、材料的性能與表征、金屬材料、陶瓷材料、聚合物材料、復(fù)合材料和生物材料的相關(guān)內(nèi)容，系統(tǒng)地介紹了材料的結(jié)構(gòu)、加工、性能和應(yīng)用方面的基礎(chǔ)知識和發(fā)展前沿。在每章后附有關(guān)鍵詞及其定義、概要和自測題。

本書不僅可作為材料科學(xué)與工程專業(yè)“材料導(dǎo)論”或相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課程雙語教學(xué)的教材，還可作為材料相關(guān)領(lǐng)域的教學(xué)參考書和從事材料研究與應(yīng)用的科研人員的參考書。

內(nèi)容簡介

《材料的結(jié)構(gòu)、組織與性能》從材料的原子排列出發(fā)，首先闡述各種材料的基本結(jié)構(gòu)、相的分類與結(jié)構(gòu)，各種材料的基本相組成，并重點(diǎn)闡述相圖及相變的基本規(guī)律；其次介紹材料的力學(xué)、物理和化學(xué)基本性質(zhì)及變化的基礎(chǔ)理論；最后介紹金屬材料、高分子材料及無機(jī)非金屬材料的基本知識，使讀者初步掌握材料的化學(xué)成分、相的組成和微觀組織與宏觀性能之間關(guān)系的基本理論、了解常用材料化學(xué)組成、特點(diǎn)、制備和加工技術(shù)，具備初級選材的能力。2100433B