內容簡介
本書可分為三部分。第一部分是材料科學基礎理論,主要講述材料的性能、材料的微觀結構、材料的凝固、鐵碳合金相圖及金屬的塑性變形與再結晶。第二部分是熱處理理論,主要講述熱處理原理及工藝方法。第三部分是常用的工程材料及材料的選用,主要講述金屬材料(碳鋼和合金鋼、鑄鐵、有色金屬、高溫合金)、非金屬材料、模具用特殊材料,以及典型零件的材料選用。
圖書目錄
第1章 緒論……………………………………………………………………………… 1
1.1 材料科學與社會發展…………………………………………………………… 1
1.2 工程材料及其類別……………………………………………………………… 3
1.3 本課程的性質及任務…………………………………………………………… 4
複習思考題……………………………………………………………………………… 4
第2章 材料的性能……………………………………………………………………… 5
2.1 材料的物理化學性能…………………………………………………………… 5
2.1.1 材料的物理性能…………………………………………………………… 5
2.1.2 材料的化學性能…………………………………………………………… 7
2.2 材料的力學性能………………………………………………………………… 7
2.2.1 強度……………………………………………………………………… 8
2.2.2 塑性……………………………………………………………………… 10
2.2.3 硬度……………………………………………………………………… 11
2.2.4 韌性……………………………………………………………………… 14
2.2.5 疲勞強度………………………………………………………………… 16
2.2.6 其他力學性能…………………………………………………………… 17
2.3 材料的工藝性能………………………………………………………………… 19
2.3.1 材料的鑄造性能………………………………………………………… 19
2.3.2 材料的鍛壓性能………………………………………………………… 19
2.3.3 材料的焊接性能………………………………………………………… 20
2.3.4 材料的熱處理性能……………………………………………………… 20
2.3.5 材料的切削加工性能…………………………………………………… 20
複習思考題…………………………………………………………………………… 21
第3章 材料的微觀結構………………………………………………………………… 23
3.1 晶體與非晶體…………………………………………………………………… 23
3.1.1 晶體與非晶體的區別…………………………………………………… 23
3.1.2 晶體結構的基本概念…………………………………………………… 23
3.2 純金屬的晶體結構……………………………………………………………… 25
3.2.1 常見的晶格類型………………………………………………………… 25
3.2.2 金屬的實際晶體結構…………………………………………………… 26
3.3 合金的晶體結構………………………………………………………………… 28
3.3.1 合金的基本概念………………………………………………………… 28
Ⅴ
3.3.2 合金的相結構…………………………………………………………… 28
複習思考題…………………………………………………………………………… 30
第4章 材料的凝固……………………………………………………………………… 32
4.1 金屬的凝固……………………………………………………………………… 32
4.1.1 純金屬的結晶…………………………………………………………… 32
4.1.2 合金的結晶……………………………………………………………… 35
4.1.3 合金結晶的工程套用…………………………………………………… 45
4.2 非金屬的凝固…………………………………………………………………… 48
4.2.1 陶瓷的凝固……………………………………………………………… 48
4.2.2 聚合物的凝固…………………………………………………………… 49
複習思考題…………………………………………………………………………… 49
第5章 鐵碳合金………………………………………………………………………… 51
5.1 純鐵的同素異構轉變…………………………………………………………… 51
5.1.1 工業純鐵及其特性……………………………………………………… 51
5.1.2 純鐵的同素異構轉變的意義…………………………………………… 52
5.2 鐵碳合金相圖…………………………………………………………………… 52
5.2.1 鐵碳合金的基本組織…………………………………………………… 52
5.2.2 鐵碳合金相圖分析……………………………………………………… 55
5.2.3 典型鐵碳合金結晶過程分析…………………………………………… 56
5.2.4 含碳量對鐵碳合金平衡組織和性能的影響……………………………… 63
5.2.5 鐵碳合金相圖在工程實際中的套用……………………………………… 65
複習思考題…………………………………………………………………………… 66
第6章 金屬塑性變形與再結晶……………………………………………………… 68
6.1 金屬塑性變形的實質及方式…………………………………………………… 68
6.1.1 金屬變形的概述………………………………………………………… 68
6.1.2 金屬塑性變形的實質及方式…………………………………………… 69
6.2 金屬的冷塑性變形……………………………………………………………… 74
6.2.1 冷塑性變形對金屬組織和性能的影響…………………………………… 74
6.2.2 冷塑性變形後的金屬加熱時組織和性能的變化………………………… 77
6.2.3 金屬冷塑性變形的工程套用…………………………………………… 80
6.3 金屬的熱塑性變形……………………………………………………………… 83
6.3.1 熱塑性變形對金屬組織和性能的影響…………………………………… 83
6.3.2 金屬熱塑性變形的工程套用…………………………………………… 87
複習思考題…………………………………………………………………………… 89
第7章 熱處理原理及工藝方法……………………………………………………… 91
7.1 鋼在加熱時的組織轉變………………………………………………………… 91
7.1.1 奧氏體的形成…………………………………………………………… 92
7.1.2 奧氏體晶粒的長大及其影響因素………………………………………… 94
7.2 鋼在冷卻時的組織轉變………………………………………………………… 95
7.2.2 過冷奧氏體的連續冷卻轉變…………………………………………… 101
7.3 鋼的退火與正火……………………………………………………………… 102
7.3.1 鋼的退火………………………………………………………………… 102
7.3.2 鋼的正火………………………………………………………………… 104
7.4 鋼的淬火……………………………………………………………………… 105
7.4.1 淬火原理及方法………………………………………………………… 105
7.4.2 鋼的淬透性與淬硬性…………………………………………………… 107
7.5 淬火鋼的回火………………………………………………………………… 109
7.5.1 回火原理及方法………………………………………………………… 109
7.5.2 回火的種類及套用……………………………………………………… 112
7.5.3 鋼的回火穩定性及回火脆性…………………………………………… 112
7.6 鋼的表面熱處理……………………………………………………………… 113
7.6.1 鋼的表面淬火…………………………………………………………… 114
7.6.2 鋼的化學熱處理………………………………………………………… 115
7.7 熱處理新技術………………………………………………………………… 119
複習思考題…………………………………………………………………………… 122
第8章 碳鋼與合金鋼………………………………………………………………… 123
8.1 鋼的分類……………………………………………………………………… 123
8.2 碳鋼…………………………………………………………………………… 125
8.2.1 雜質元素在鋼中的作用………………………………………………… 125
8.2.2 碳素結構鋼……………………………………………………………… 126
8.2.3 碳素工具鋼……………………………………………………………… 127
8.2.4 鑄鋼…………………………………………………………………… 128
8.3 合金鋼………………………………………………………………………… 129
8.3.1 合金元素在鋼中的作用………………………………………………… 130
8.3.2 合金結構鋼……………………………………………………………… 134
8.3.3 合金工具鋼……………………………………………………………… 148
8.3.4 特殊性能鋼……………………………………………………………… 159
複習思考題…………………………………………………………………………… 164
第9章 鑄鐵…………………………………………………………………………… 166
9.1 概述…………………………………………………………………………… 166
9.1.1 鑄鐵的特點……………………………………………………………… 166
9.1.2 鑄鐵的分類……………………………………………………………… 167
9.1.3 石墨及鑄鐵的石墨化…………………………………………………… 167
9.1.4 影響鑄鐵石墨化的因素………………………………………………… 171
9.2 普通灰口鑄鐵………………………………………………………………… 171
9.2.1 灰口鑄鐵的成分、組織和性能………………………………………… 171
9.2.2 灰口鑄鐵的孕育處理…………………………………………………… 173
Ⅶ
9.2.3 灰口鑄鐵的牌號及套用………………………………………………… 173
9.2.4 灰口鑄鐵的熱處理……………………………………………………… 174
9.3 球墨鑄鐵……………………………………………………………………… 175
9.3.1 球墨鑄鐵的成分、組織與性能特點……………………………………… 175
9.3.2 球墨鑄鐵的球化處理…………………………………………………… 176
9.3.3 球墨鑄鐵的牌號及套用………………………………………………… 176
9.3.4 球墨鑄鐵的熱處理……………………………………………………… 177
9.4 可鍛鑄鐵……………………………………………………………………… 179
9.4.1 可鍛鑄鐵的成分、組織與性能特點…………………………………… 179
9.4.2 可鍛鑄鐵的生產過程…………………………………………………… 180
9.4.3 可鍛鑄鐵的牌號及套用………………………………………………… 180
9.5 蠕墨鑄鐵……………………………………………………………………… 181
9.5.1 蠕墨鑄鐵的組織和性能………………………………………………… 181
9.5.2 蠕墨鑄鐵的蠕化處理…………………………………………………… 182
9.5.3 蠕墨鑄鐵的牌號及套用………………………………………………… 182
9.6 合金鑄鐵……………………………………………………………………… 183
複習思考題…………………………………………………………………………… 184
第10章 有色金屬材料………………………………………………………………… 187
10.1 鋁及鋁合金…………………………………………………………………… 187
10.1.1 純鋁…………………………………………………………………… 187
10.1.2 鋁合金及其強化……………………………………………………… 189
10.1.3 鋁合金的分類、牌號及套用…………………………………………… 194
10.2 鎂及鎂合金…………………………………………………………………… 198
10.2.1 純鎂…………………………………………………………………… 198
10.2.2 鎂合金的分類、牌號及套用…………………………………………… 199
10.2.3 鎂合金的熱處理……………………………………………………… 202
10.3 鈦及鈦合金…………………………………………………………………… 204
10.3.1 純鈦…………………………………………………………………… 204
10.3.2 鈦合金的分類、牌號及套用…………………………………………… 204
10.3.3 鈦合金的熱處理……………………………………………………… 208
10.4 銅及銅合金…………………………………………………………………… 209
10.4.1 純銅…………………………………………………………………… 209
10.4.2 銅合金的分類、牌號及套用…………………………………………… 209
複習思考題…………………………………………………………………………… 215
第11章 高溫合金……………………………………………………………………… 217
11.1 高溫合金概述………………………………………………………………… 218
11.1.1 高溫合金的分類……………………………………………………… 219
11.1.2 高溫合金的發展……………………………………………………… 220
11.2 高溫合金的製備工藝………………………………………………………… 224
11.2.1 高溫合金的熔煉……………………………………………………… 224
11.2.2 高溫合金的重熔……………………………………………………… 228
11.2.3 高溫合金的加工……………………………………………………… 231
11.3 高溫合金的性能要求及提高措施…………………………………………… 231
11.3.1 熱穩定性及提高措施………………………………………………… 231
11.3.2 熱強性及其提高措施………………………………………………… 233
11.4 高溫合金的牌號及套用……………………………………………………… 239
11.4.1 高溫合金的牌號……………………………………………………… 239
11.4.2 高溫合金的套用……………………………………………………… 241
11.5 高溫合金的未來……………………………………………………………… 247
複習思考題…………………………………………………………………………… 249
第12章 非金屬材料…………………………………………………………………… 250
12.1 陶瓷…………………………………………………………………………… 250
12.1.1 陶瓷的分類及性能…………………………………………………… 250
12.1.2 傳統陶瓷……………………………………………………………… 251
12.1.3 高溫結構陶瓷………………………………………………………… 251
12.2 高分子材料…………………………………………………………………… 257
12.2.1 工程塑膠……………………………………………………………… 257
12.2.2 透明材料……………………………………………………………… 264
12.2.3 膠黏劑………………………………………………………………… 265
12.2.4 航空塗料……………………………………………………………… 268
12.3 複合材料……………………………………………………………………… 269
12.3.1 複合材料概述………………………………………………………… 269
12.3.2 常用複合材料的性能及套用………………………………………… 271
12.3.3 複合材料的成型方法………………………………………………… 276
複習思考題…………………………………………………………………………… 278
第13章 模具用特殊材料…………………………………………………………… 280
13.1 模具用特殊合金……………………………………………………………… 280
13.1.1 低熔點合金…………………………………………………………… 280
13.1.2 硬質合金……………………………………………………………… 284
13.2 模具用非金屬材料…………………………………………………………… 285
13.2.1 環氧樹脂……………………………………………………………… 285
13.2.2 聚氨酯橡膠…………………………………………………………… 287
複習思考題…………………………………………………………………………… 289
第14章 零件的選材…………………………………………………………………… 290
14.1 零件選材的一般原則和方法………………………………………………… 290
14.1.1 零件選材的一般原則………………………………………………… 290
14.1.2 零件選材的一般方法………………………………………………… 292
14.2 典型零件的選材……………………………………………………………… 292
Ⅸ
14.2.1 鍛件的選材…………………………………………………………… 292
14.2.2 鑄件的選材…………………………………………………………… 293
14.2.3 焊接件的選材………………………………………………………… 294
14.2.4 塑膠件的選材………………………………………………………… 296
14.2.5 復材件的選材………………………………………………………… 298
複習思考題…………………………………………………………………………… 301
參考文獻………………………………………………………………………………… 302