工程材料及热处理(叶宏)(第2版)

本书面向高等工科院校工程应用型人才培养需求编写，以金属材料为重点，着重介绍了金属材料及热处理的基础知识，同时介绍了常用的非金属材料和新型材料以及工程材料的应用。本书内容包括：材料的性能，金属材料的基础知识，钢的热处理，工业用钢及铸铁，有色金属材料，非金属材料，新型材料以及工程材料的选用等。各章后面附有习题。 书中配套了大量晶体结构、热处理过程和力学实验方面的视频与演示动画，帮助学生学习理解。习题配有参考答案。 本书可作为高等院校机械类或与机械类相关专业的教学用书及对应专业成人高等教育的教学用书，也可作为一般从事机械、车辆、化工、动力、电力等装置设计、制造及质量控制方面的工程技术人员的参考用书。

叶宏，重庆理工大学材料科学与工程学院，系主任，教授。1988年于重庆大学获金属材料及热处理专业学士学位，1991年在重庆大学获金属材料及热处理专业硕士学位。1991年4月毕业分配到重庆工学院，其中2005年在日本山口大学作访问学者。目前，主要从事金属材料及其表面改性等方面的科研工作和材料学科方面的教学工作。在科研工作上，已先后主持或主研完成国*家级、部省级及企业横向项目10余项。 在教学工作上，一直担任重庆工学院材料科学与工程专业《金属材料及热处理》《材料科学基础》《金属材料学》《热处理原理与工艺》和《工程材料》等课程的主讲工作，对国内高校开设这些课程的情况，包括存在的问题有较深了解。主编教材2部。

0绪论 0.1工程材料与热处理的发展概要 1 0.2工程材料的分类 1 0.3课程的任务、目的与要求 2 第1章材料的性能 案例导入 4 1.1材料的力学性能 4 1.1.1强度 4 1.1.2塑性 6 1.1.3硬度 6 1.1.4韧性 8 1.1.5疲劳强度 9 1.2材料的物理和化学性能 10 1.2.1材料的物理性能 10 1.2.2材料的化学性能 11 1.3材料的工艺性能 11 案例释疑——“泰坦尼克号”的沉没 12 前沿拓展——微纳米力学综合测试系统 13 习题 13 第2章金属材料的基础知识 案例导入 15 2.1金属与合金的晶体结构 15 2.1.1金属的理想晶体结构 15 2.1.2金属的实际晶体结构 16 2.1.3合金的晶体结构 17 2.2纯金属的结晶 19 2.2.1纯金属的冷却曲线与过冷现象 19 2.2.2纯金属的结晶过程 20 2.2.3晶粒大小对金属力学性能的影响 21 2.2.4同素异构转变 21 2.3合金的结晶 22 2.3.1二元合金相图的建立 23 2.3.2二元合金相图的基本类型 24 2.3.3合金相图与性能的关系 25 2.4铁碳合金相图 27 2.4.1铁碳合金的基本组织与性能 27 2.4.2铁碳合金相图 28 2.5金属的塑性变形与再结晶 35 2.5.1金属塑性变形简介 35 2.5.2冷塑性变形对金属组织和性能的影响 37 2.5.3金属的回复与再结晶 38 2.5.4金属的热加工 39 案例释疑——钻石的颜色 40 前沿拓展——金属磁流体 40 习题 41 第3章钢的热处理 案例导入 43 3.1钢在加热时的转变 44 3.1.1钢组织转变的临界温度 44 3.1.2奥氏体化的形成 44 3.1.3奥氏体晶粒长大及其控制 45 3.2钢在冷却时的转变 46 3.2.1过冷奥氏体的等温转变 47 3.2.2过冷奥氏体的连续冷却转变 51 3.3钢的普通热处理 54 3.3.1钢的退火与正火 54 3.3.2钢的淬火 57 3.3.3钢的回火 61 3.4钢的表面热处理 62 3.4.1钢的表面淬火 62 3.4.2钢的化学热处理 64 3.5热处理的工程应用 69 3.5.1热处理工序位置安排 69 3.5.2典型零件热处理工艺应用 70 案例释疑——蒲元造刀 71 前沿拓展——激光热处理 72 习题 72 第4章工业用钢及铸铁 案例导入 75 4.1碳钢 75 4.1.1碳钢的成分和分类 75 4.1.2碳钢的牌号及用途 76 4.2合金钢 79 4.2.1概述 79 4.2.2合金结构钢 82 4.2.3合金工具钢 92 4.2.4特殊性能钢 101 4.3铸铁 108 4.3.1铸铁的分类 108 4.3.2铸铁的石墨化 109 4.3.3常用铸铁 110 案例释疑——桥梁跨度 116 前沿拓展——手撕钢 116 习题 116 第5章有色金属材料 案例导入 118 5.1铝及铝合金 118 5.1.1纯铝 119 5.1.2铝合金 119 5.2铜及铜合金 123 5.2.1纯铜 123 5.2.2铜合金 124 5.3钛及钛合金 127 5.3.1纯钛 128 5.3.2钛合金 128 5.4镁及镁合金 130 5.4.1纯镁 130 5.4.2镁合金 130 5.5滑动轴承合金 132 5.5.1性能要求与组织特征 132 5.5.2常用轴承合金 132 5.6硬质合金 133 5.6.1硬质合金的性能特点 133 5.6.2常用硬质合金 134 案例释疑——C919飞机 135 前沿拓展——先进镁合金 135 习题 136 第6章非金属材料 案例导入 137 6.1高分子材料 137 6.1.1工程塑料 137 6.1.2橡胶 140 6.1.3涂料 141 6.2陶瓷材料 142 6.2.1陶瓷的分类 142 6.2.2陶瓷的结构性能特点 142 6.2.3常用工程陶瓷 144 6.3常用复合材料 146 6.3.1复合材料的性能特点 146 6.3.2复合材料的分类 147 6.3.3常用复合材料 147 案例释疑——防弹衣 151 前沿拓展——非金属材料的发展 152 习题 152 第7章新型材料 案例导入 153 7.1能源材料 153 7.1.1太阳能电池材料 153 7.1.2氢能材料 155 7.1.3电化学储能材料 157 7.2生物医用材料 160 7.2.1生物医用金属材料 160 7.2.2生物医用无机非金属材料 161 7.2.3生物医用高分子材料 163 7.3智能材料 164 7.3.1形状记忆材料 164 7.3.2压电材料 167 案例释疑——氢燃料电池 169 习题 169 第8章工程材料的选用 案例导入 171 8.1机械零件的失效与分析 171 8.1.1机械零件的失效形式 172 8.1.2机械零件失效的原因和分析方法 173 8.2选材的基本原则和方法 174 8.2.1材料选择的一般原则 174 8.2.2材料选择的方法和步骤 175 8.3典型零件及工具的选材 175 8.3.1轴类零件 175 8.3.2齿轮类零件 177 8.3.3弹簧 178 8.3.4箱体 178 8.3.5刃具 180 8.3.6模具 182 案例释疑——“彗星号”飞机失事 184 前沿拓展——3D打印技术 185 习题 185 参考文献