工程材料(第2版十二五普通高等教育本科国家级规划教材)

本书主要讲述材料科学与工程的基础知识、工程材料学的专业知识及各种工程材料的特点与应用，即介绍材料的成分、结构、组织与性能之间的关系及材料的设计、选用、制造、加工和应用等相关知识。具体内容包括材料的力学性能、金属的晶体结构与缺陷、金属的结晶与二元相图、金属的塑性变形及再结晶、钢的热处理、工业用钢、铸铁、有色金属及其合金、高分子材料、陶瓷材料、复合材料和工程材料的选用。 本书编写的目的是使学生掌握在特定应用环境下正确选择材料所需要的基础知识和专业知识，即弄清楚材料的性质和材料的内部结构、材料的内部形态和加工工艺与服役环境下材料的使用性能之间的关系，并使学生初步具备根据零件工作条件和失效方式合理地选择与使用材料及正确制定零件的冷、热加工工艺路线的能力。 本书适合作为工科类及综合类院校的机械类、材料类、近机械类及近材料类专业的专业基础课教材。

第2版前言 第1版前言 绪论1 第1章材料的力学性能7 1.1材料在静载下的力学性能7 1.1.1拉伸试验7 1.1.2硬度试验10 1.2材料在动载下的力学性能12 1.2.1冲击试验12 1.2.2材料的疲劳14 1.3应力强度因子和断裂韧度15 1.3.1应力强度因子15 1.3.2断裂韧度16 思考题与习题16 第2章金属的晶体结构与缺陷18 2.1材料的结合方式18 2.1.1离子键18 2.1.2共价键19 2.1.3金属键19 2.1.4分子键（范德华键）20 2.2晶体结构的基本概念21 2.2.1晶体与非晶体21 2.2.2晶格与晶胞21 2.2.3立方晶系的晶面和晶向表示 方法22 2.3纯金属的晶体结构24 2.3.1常见的金属晶体结构24 2.3.2描述晶胞的指标25 2.3.3金属晶格的密排面和密排方向26 2.4金属的实际结构与晶体缺陷28 2.4.1点缺陷28 2.4.2线缺陷29 2.4.3面缺陷30 2.5合金的相结构31 2.5.1固溶体32 2.5.2金属化合物（中间相）33 思考题与习题35 第3章金属的结晶与二元相图37 3.1纯金属的结晶37 3.1.1结晶的热力学条件37 3.1.2纯金属的结晶过程38 3.1.3结晶后晶粒的大小及控制40 3.1.4金属铸锭（铸件）的宏观组织及 控制40 3.2合金的结晶42 3.2.1相图的基本知识 43 3.2.2匀晶相图45 3.2.3共晶相图46 3.2.4包晶相图50 3.2.5其他类型的二元合金相图52 3.2.6二元相图的分析方法55 3.2.7相图与金属性能之间的关系55 3.3铁碳合金的结晶57 3.3.1铁碳合金的基本相57 3.3.2铁碳相图分析58 3.3.3铁碳合金平衡结晶过程60 3.3.4碳对铁碳合金的组织与性能的 影响65 思考题与习题66 第4章金属的塑性变形及再结晶70 4.1金属的塑性变形70 4.1.1单晶体的塑性变形70 4.1.2多晶体的塑性变形75 4.1.3塑性变形对金属组织和性能的 影响77 4.2冷变形金属在加热时组织和性能的 变化79 4.2.1回复79 4.2.2再结晶79 4.2.3晶粒长大80 4.2.4再结晶退火后的晶粒度81 4.2.5金属的热加工82 思考题与习题83 第5章钢的热处理86 5.1热处理概述86 5.1.1热处理的分类86 5.1.2钢的临界温度87 5.2钢在加热时的组织转变87 5.2.1奥氏体的形成87 5.2.2奥氏体的晶粒大小及控制89 5.3钢在冷却时的组织转变90 5.3.1过冷奥氏体的等温转变图和连续 冷却转变图91 5.3.2珠光体转变94 5.3.3马氏体转变95 5.3.4贝氏体转变98 5.4钢的普通热处理99 5.4.1钢的退火与正火99 5.4.2钢的淬火101 5.4.3钢的回火104 5.5钢的表面热处理108 5.5.1钢的表面淬火108 5.5.2钢的化学热处理109 5.5.3几种常用的表面热处理工艺 比较113 思考题与习题113 第6章工业用钢116 6.1合金元素在钢中的作用116 6.1.1合金元素与铁和碳的相互作用116 6.1.2合金元素在钢中的存在形式118 6.1.3合金元素对钢的相变的影响118 6.2钢的分类与编号120 6.2.1钢的分类120 6.2.2钢的牌号121 6.3结构钢121 6.3.1普通碳素结构钢121 6.3.2优质碳素结构钢123 6.3.3低合金高强度结构钢124 6.3.4渗碳钢126 6.3.5调质钢127 6.3.6弹簧钢129 6.3.7滚动轴承钢132 6.3.8耐磨钢133 6.4工具钢134 6.4.1刃具钢134 6.4.2模具钢141 6.5特殊性能钢143 6.5.1不锈钢143 6.5.2耐热钢145 思考题与习题148 第7章铸铁151 7.1概述151 7.1.1铸铁的特点151 7.1.2铸铁的分类152 7.1.3铸铁的石墨化及其影响 因素152 7.2常用普通铸铁154 7.2.1灰铸铁154 7.2.2可锻铸铁155 7.2.3球墨铸铁157 7.2.4蠕墨铸铁159 7.3合金铸铁160 7.3.1耐热铸铁160 7.3.2 耐磨铸铁161 7.3.3耐蚀铸铁161 思考题与习题162 第8章有色金属及其合金164 8.1铝及铝合金164 8.1.1纯铝的基本特性164 8.1.2铝的合金化及分类165 8.1.3铝合金的时效强化165 8.1.4铝合金的细化组织强化167 8.1.5各类铝合金简介168 8.2铜及铜合金171 8.2.1工业纯铜的基本特性171 8.2.2铜的合金化及分类172 8.2.3各类铜合金简介172 8.3钛及钛合金176 8.3.1纯钛的基本特性176 8.3.2钛的合金化及热处理原理178 8.3.3钛合金类型、牌号及应用181 思考题与习题181 第9章高分子材料183 9.1概述183 9.1.1高分子材料分类183 9.1.2高分子材料的命名184 9.1.3高分子材料的力学状态184 9.1.4常用高分子材料的化学 反应185 9.2常用高分子材料186 9.2.1工程塑料186 9.2.2橡胶193 9.2.3合成纤维197 9.2.4合成胶黏剂197 9.2.5涂料198 思考题与习题199 第10章陶瓷材料202 10.1概述202 10.1.1陶瓷材料的特点203 10.1.2陶瓷的分类203 10.1.3陶瓷的制造工艺204 10.2常用工程结构陶瓷材料205 10.2.1普通陶瓷205 10.2.2特种陶瓷206 10.3金属陶瓷209 10.3.1粉末冶金方法及其应用210 10.3.2硬质合金210 思考题与习题213 第11章复合材料215 11.1概述215 11.1.1复合材料的概念215 11.1.2复合材料的分类215 11.1.3复合材料的命名217 11.2复合材料的增强机制及性能217 11.2.1复合材料的增强机制217 11.2.2复合材料的性能特点219 11.3常用的复合材料221 11.3.1纤维增强复合材料221 11.3.2叠层复合材料225 11.3.3粒子增强复合材料226 思考题与习题226 第12章工程材料的选用228 12.1材料选用时要考虑的因素228 12.1.1使用性能因素228 12.1.2工艺性能因素229 12.1.3经济性因素229 12.1.4环境因素229 12.2材料的选用内容及方法230 12.2.1材料的选用内容230 12.2.2材料的选用方法230 12.3典型零件的材料选用举例232 12.3.1金属材料的选用举例232 12.3.2高分子材料的选用举例234 思考题与习题235 参考文献236