機械工程材料（第4版）

第4 版前言

第1 版前言

緒論 1

第一章 機械零件(或器件) 的失效

分析 4

第一節(jié) 零件在常溫靜載下的過量變形 4

第二節(jié) 零件在靜載和沖擊載荷下的斷裂 9

第三節(jié) 零件在交變載荷下的疲勞斷裂 14

第四節(jié) 零件的磨損失效 21

第五節(jié) 零件的腐蝕失效 24

第六節(jié) 零件在高溫下的蠕變變形和斷裂

失效 28

第七節(jié) 電子器件的失效 30

習題與思考題 38

第二章 碳鋼 39

第一節(jié) 純鐵的組織和性能 39

第二節(jié) 鐵碳合金中的相和組織組成物 45

第三節(jié) Fe-Fe3C 相圖 47

第四節(jié) 鋼中常存雜質(zhì)元素對鋼性能的

影響 62

第五節(jié) 鋼錠的組織和缺陷 64

第六節(jié) 壓力加工對鋼組織和性能的影響 65

第七節(jié) 碳鋼的分類?牌號及用途 71

習題與思考題 76

第三章 鋼的熱處理 78

第一節(jié) 鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變 78

第二節(jié) 奧氏體轉(zhuǎn)變圖 80

第三節(jié) 鋼的普通熱處理 86

第四節(jié) 鋼的表面熱處理 93

第五節(jié) 鋼的特種熱處理 97

習題與思考題 102

第四章 合金鋼 103

第一節(jié) 概述 103

第二節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼 108

第三節(jié) 合金工具鋼 121

第四節(jié) 特殊性能鋼 130

習題與思考題 145

第五章 鑄鐵 146

第一節(jié) 鑄鐵的石墨化 146

第二節(jié) 各類鑄鐵的特點及應用 148

習題與思考題 155

第六章 有色金屬及其合金 157

第一節(jié) 鋁及鋁合金 157

第二節(jié) 鎂及鎂合金 167

第三節(jié) 銅及銅合金 169

第四節(jié) 鈦及鈦合金 179

第五節(jié) 軸承合金 182

第六節(jié) 難熔金屬及合金 186

習題與思考題 194

第七章 高分子材料 196

第一節(jié) 概述 196

第二節(jié) 高分子材料的性能特點 202

第三節(jié) 常用高分子材料 205

習題與思考題 221

第八章 陶瓷材料 222

第一節(jié) 概述 222

第二節(jié) 工程結(jié)構(gòu)陶瓷材料 228

第三節(jié) 陶瓷材料的強度設計 230

第四節(jié) 金屬陶瓷 232

習題與思考題 235

第九章 復合材料 237

第一節(jié) 概述 237

第二節(jié) 增強材料及其增強機制 239

第三節(jié) 常用復合材料 242

習題與思考題 249

第十章 功能材料 250

第一節(jié) 概述 250

第二節(jié) 電功能材料 251

第三節(jié) 磁功能材料 255

第四節(jié) 熱功能材料 257

第五節(jié) 光功能材料 260

第六節(jié) 其他功能材料 262

第七節(jié) 納米材料 265

習題與思考題 271

第十一章 零件的選材及工藝路線 272

第一節(jié) 常用力學性能指標在選材中的

意義 272

第二節(jié) 斷裂韌度在選材中的意義 275

第三節(jié) 零件實物性能試驗的重要性 276

第四節(jié) 材料強度?塑性與韌性的合理

配合 278

第五節(jié) 選材方法 279

第六節(jié) 典型零件選材及工藝路線 287

習題與思考題 291

第十二章 工程材料在典型機械和生物

醫(yī)學上的應用 293

第一節(jié) 工程材料在汽車上的應用 293

第二節(jié) 工程材料在機床上的應用 297

第三節(jié) 工程材料在熱能設備上的應用 301

第四節(jié) 工程材料在儀器儀表上的應用 306

第五節(jié) 工程材料在石油化工設備上的

應用 308

第六節(jié) 工程材料在航空航天器上的

應用 311

第七節(jié) 工程材料在生物醫(yī)學上的應用 317

習題與思考題 325

參考文獻 3262100433B

本書為普通高等教育“十一五” 規(guī)劃教材?面向21 世紀課程教材?教育部普通高等教育精品教材?本書重點講授零(構(gòu)) 件和器件在不同服役條件下的失效方式及其對性能的要求, 以及機械設計者和制造者必須具備的材料基礎知識和基本理論, 介紹各類工程材料的成分?組織結(jié)構(gòu)與冷?熱加工(或合成) 工藝?性能特點和應用范圍, 并以實例說明如何根據(jù)零(構(gòu)) 件或器件的不同服役條件和性能要求進行合理選材? 全書共分12 章, 包括機械零件(或器件) 的失效分析?碳鋼?鋼的熱處理?合金鋼?鑄鐵?有色金屬及其合金?高分子材料?陶瓷材料?復合材料?功能材料?零件的選材及工藝路線?工程材料在典型機械和生物醫(yī)學上的應用?為幫助學生思考?復習?鞏固所學知識, 各章后均附有習題與思考題?本書力求做到加強基礎?突出重點?注重應用和適應面廣? 本書主要供機械設計制造及其自動化?能源與動力工程?核工程與核技術(shù)?材料成形及控制工程?工程裝備與控制工程?建筑環(huán)境與設備工程?化工機械?飛行器制造工程?高分子材料與工程?工程力學?理論與應用力學?口腔醫(yī)學?管理工程等專業(yè)本科生使用, 參考學時數(shù)為50 學時?本書也可供從事機械設計與制造等的工程技術(shù)人員參考?

該教材是在董景新、趙長德、郭美鳳、陳志勇、李冬梅編著的《控制工程基礎》第3版的基礎上重新編寫的?！犊刂乒こ袒A》第3版自2009年6月正式出版已五年多。自第1、2、3版教材相繼出版以來，該教材隨著“控制工程基礎”課程在全國各高等院校的機械類、儀器類等非控制專業(yè)逐漸普遍開設，以及本教材聲譽的不斷提升，對教材的需求量也穩(wěn)步增加。自出版以來根據(jù)需求該教材多次重新印刷，第1版11年時間累計印刷11次，總印數(shù)達53000冊；第2版5年多時間累計印刷10次，總印數(shù)達60000冊；第3版不到5年時間就累計12次印刷，總印數(shù)已達62500冊。

本課程相繼被評為清華大學、北京市和國家級精品課程，國家級精品資源共享課；清華大學等院校也將本課程確定為機械學院平臺課。除本校使用該教材外，另有約100所兄弟院校的儀器儀表類和機械類專業(yè)將我們編著的教材選為使用教材和研究生入學考試參考書。隨著需求量的增加，我們深感責任的加重，促使我們對于教材的編寫精益求精、與時俱進，于是由目前在教學第一線的教師進一步編寫了第4版教材。

第4版教材在以前各版的基礎上各章都作了或多或少的補充和修改。鑒于LabVIEW是更加直觀方便的圖形化程序編譯平臺，在控制工程中得到越來越多的應用，增加了LabVIEW工具在控制工程應用的內(nèi)容，獨立成章，該章節(jié)由劉云峰副教授完成。該章介紹了借助LabVIEW，進行控制系統(tǒng)的數(shù)學建模、時間響應分析、頻域響應分析、系統(tǒng)穩(wěn)定性分析和系統(tǒng)綜合校正設計等。同時，為了方便更好地理解掌握教材其他章節(jié)論述的概念和方法，特基于LabVIEW設計編寫了配合教材使用的控制系統(tǒng)動態(tài)仿真、分析、演示軟件，不僅可以完成對控制系統(tǒng)在時域和頻域進行特性仿真分析，還可以動態(tài)地分析和演示控制系統(tǒng)中不同參數(shù)及參數(shù)變化對系統(tǒng)特性的影響。

另外，根據(jù)實際工程和科研的基本需求和多年的教學經(jīng)驗，在各章節(jié)內(nèi)容論述上力求概念表達清楚準確，加強對問題的歸納說明，同時也適當增加了一些諸如內(nèi)模原理和內(nèi)?？刂坪喴榻B的內(nèi)容。

全書由董景新教授整理統(tǒng)編。

該教材廣泛參考了國內(nèi)外同類教材和其他有關(guān)文獻，保持并突出以下特點:第4版前言控制工程基礎（第4版）(1) 突出機械運動作為主要受控對象，并對其數(shù)學模型和分析綜合重點研究;

(2) 對自動調(diào)節(jié)原理基本內(nèi)容表達清楚，著重基本概念的建立和解決機電控制問題的基本方法的闡明，并簡化或略去與機電工程距離較遠、較艱深的嚴格數(shù)學推導內(nèi)容;

(3) 引入和編寫較多的例題與習題，便于自學;

(4) 反映機電一體化新技術(shù)和新分析方法。

對于屬于該書領(lǐng)域的非基本內(nèi)容，但在本領(lǐng)域文獻中時有出現(xiàn)的較為繁難的部分，該教材中也作了一定介紹，其有關(guān)章節(jié)前注以“”號。

在有關(guān)LabVIEW章節(jié)的編寫中，得到NI公司中國區(qū)劉洋工程師在實驗設備和技術(shù)方面的支持幫助，并提供了部分素材，在此致謝！

該教材的編寫得到了國家高等教育精品課建設項目、北京市高等教育精品教材建設項目和清華大學精品課建設項目經(jīng)費的支持，納入985清華大學名優(yōu)教材立項資助，在此表示衷心感謝。

編者2014年10月

理論力學（第4版）修訂背景

《理論力學（第1版）》于2002年出版，被評為普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材?！独碚摿W（第2版）》于2007年出版，被評為“十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材。《理論力學（第3）》于2014年出版，增加了部分內(nèi)容，擴展了教材的使用范圍。為適應教學發(fā)展的需要，編者編寫了《理論力學（第4版）》。

理論力學（第4版）修訂情況

《理論力學（第4版）》在文字方面保留了《理論力學（第3版）》的體系和風格，對教材的內(nèi)容和習題做了增刪和修改，同時修正了第3版中的錯誤。該教材的修改工作和二維碼內(nèi)容是由劉習軍執(zhí)筆和完成的。教研室的張素俠等部分教師參加了對修改內(nèi)容的討論。

理論力學（第4版）出版工作

2019年5月20日，《理論力學（第4版）》由機械工業(yè)出版社出版。

該教材配有輔助教材《工程制圖習題集（第4版）》。