工程材料及应用--聚文网

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《21世纪高等学校机械设计制造及其自动化专业系列教材:工程材料及应用(第3版)》可作为普通高等院校机械类或机械类相关专业的教学用书，也可作为从事机械、船舶、车辆、动力、电力等装置的设计、制造、质量检测与管理方面工程技术人员的参考用书。

内容简介

本书是本科机械及近机械类教材，主要内容有固态物质的晶体结构、金属的结晶及晶体缺陷。合金中的相和二元相图，铁碳合金、热处理原理及工艺、钢的合金化及性能改变、非合金钢、合金钢及高分子材料、复合材料的化学组成等。

绪论
第1章材料的原子结合方式及性能
1.1固态物质的原子结合键
1.1.1晶体与非晶体
1.1.2原子间的结合能
1.1.3原子结合键的类型
1.2工程材料的分类
1.3材料的性能
1.3.1力学性能
1.3.2物理化学性能
1.3.3工艺性能
思考与练习题
第2章材料的晶体结构
2.1晶体结构基本知识
2.1.1基本概念
2.1.2纯金属的晶体结构
2.1.3立方晶系中的晶向与晶面
2.2实际金属晶体结构的特点
2.2.1多晶体结构
2.2.2晶体中的缺陷
思考与练习题
第3章材料的凝固与相图
3.1凝固的基本知识
3.2纯金属的结晶
3.2.1结晶时的过冷现象
3.2.2结晶的条件
3.2.3结晶的过程
3.2.4结晶后的晶粒大小
3.3合金的结晶
3.3.1合金的相结构及性能
3.3.2合金相图的建立
3.3.3二元合金相图与结晶分析
3.3.4合金性能在相图上的反映
思考与练习题
第4章铁碳合金
4.1铁碳合金系相图
4.1.1铁碳合金系组元的特性
4.1.2铁碳双重相图
4.1.3Fe—Fe3C相图的特征
4.2铁碳合金平衡结晶过程分析
4.2.1铁碳合金的分类
4.2.2钢和白口铸铁的平衡结晶过程
4.3碳对铁碳合金的影响
4.3.1碳对室温平衡组织的影响
4.3.2碳对力学性能的影响
4.4非合金钢
4.4.1钢铁材料的生产过程
4.4.2钢锭的组织及缺陷
4.4.3非合金钢的分类
4.4.4非合金钢的牌号及应用
4.5铸铁
4.5.1铸铁的石墨化过程及组织
4.5.2影响铸铁石墨化的因素
4.5.3铸铁的分类
4.5.4铸铁的特点及应用
思考与练习题
第5章钢铁热处理
5.1概述
5.2钢在加热时的组织转变
5.2.1奥氏体的形成过程及其影响因素
5.2.2奥氏体晶粒度及其影响因素
5.3钢在冷却时的组织转变
5.3.1过冷奥氏体的等温冷却转变图
5.3.2过冷奥氏体的连续冷却转变图
5.3.3TTT图与CCT图的比较
5.4钢的整体热处理
5.4.1退火
5.4.2正火
5.4.3淬火
……

摘要

    （2）杂质在钢锭中，除有Fe、C元素之外，还含有P、S、Si、Mn、N、H、O等杂质元素。研究表明，在钢锭上部的杂质元素（如P、S等）含量高，夹杂物多；在钢锭中部的杂质元素含量低，夹杂物少，成分均匀；在钢锭下部的高熔点氧化物（如SiO2、FeO等）多。因此，不难理解，由钢锭轧制成的钢材中总会有杂质。
    3.杂质元素对钢性能的影响
    决定钢性能的主要因素是含碳量和组织形态，但是不能排除杂质元素对钢带来的影响。以下重点叙述P、S、Si、Mn元素的影响。
    （1）P、S的影响一般来说，P和S是钢中的有害杂质，它们来源于矿石、燃料等炼钢原料。P可溶于铁素体，使钢的强度、硬度增大，塑性、韧性显著变差，尤其是P可形成Fe3P，使钢的脆性转变温度迅速升高，导致钢在室温下出现塑性、韧性恶化，低温时发生脆性断裂（即冷脆）的现象。冷脆对高寒地带和其他低温条件下工作的钢结构件具有严重的危害性。
    S在钢中能与Fe化合形成熔点为1190℃的FeS，而FeS又能与Fe形成低熔点（988℃）共晶体，且常分布于奥氏体的晶界上。当钢在1000℃以上进行压力加工时，低熔点共晶体熔化，导致钢材沿晶界开裂（即热脆）。需要指出的是，有时为了改善某些钢的切削加工性，可以通过适当提高含硫量，制成易切削钢。
    （2）Si、Mn的影响Si、Mn是炼钢过程中因加入硅铁和锰铁脱氧而残留在钢中的有益杂质。它们能溶于铁素体，对钢起到一定的强化作用；另外，由于Mn与s的亲和力比Fe与S的亲和力要大，因此钢中的Mn可以优先夺取钢中的S，形成MnS。MnS的熔点为1600℃，远高于钢的热压力加工温度，并且MnS在高温下具有一定的塑性，不会使钢发生热脆，因此Mn可以减轻S的有害作用。但MnS毕竟是钢中的一种夹杂物，过量的MnS会使钢的疲劳强度及断裂韧度降低。
    综上所述，基于杂质元素在炼钢时不可能除尽，为了改善钢的性能，除了在炼钢时保证钢的含碳量外，还必须将杂质元素的含量控制在一定的范围内。

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