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。各章后面附有习题与思考题。
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。
本书是面向高等工科院校机械设计制造及其自动化、机械电子工程、车辆工程、过程装备与控制工程等专业(机械)工程材料课程的一本专用教材，也可供有关技术人员学习和参考。本书根据《高等教育基础课程教学基本要求》，围绕培养机械类和近机类应用创新型人才和卓越工程师的需求，对课程内容进行优化整合，建立以培养工程实践能力和创新能力为核心，以金属材料为重点，兼顾非金属及新型材料的全新教学内容体系。编写过程认真总结和吸取了各高等院校近年来工程材料及热处理相关课程改革的成功经验，并汲取其他同类教材的优点。突出以下几个特点。(1)重点突出以金属材料为重点，兼顾非金属材料，适当增加新材料、新技术及新工艺的内容，反映工程材料的发展趋势。(2)实践性强针对机械工程发展实际和需要，强调理论联系实际。阐述基础知识的同时，在材料的热处理和选用方面紧密联系实际进行介绍。(3)内容精炼结合工程应用型人才的特点，力求做到理论深入浅出，通俗易懂、文字简练、条理清楚、图文并茂。(4)规范性强本书全部采用法定计量单位，名词术语、材料牌号均采用最新国家标准，同时考虑到读者对材料牌号尚不熟悉，保留部分材料的旧牌号用括号表明。本书由叶宏担任主编并统稿，由沟引宁、昌霞任副主编，张小彬、闫忠琳、张春艳、韦志峰参编。本书在编写过程中参考了有关教材和相关文献，并得到了有关单位和领导的支持和帮助，在此表示衷心的感谢。由于编者水平有限，对于书中存在的不当之处，恳请同行批评指正。编者2016年10月
叶宏，重庆理工大学材料科学与工程学院，系主任，教授，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，已发表学术论文30余篇，其中被SCI收录2篇、EI收录5篇，主编教材2部。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。
绪 论1
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2
0.3课程的任务、目的与要求3
第1章材料的性能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7
1.1.4韧性8
1.1.5疲劳强度10
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12
习题与思考题13
第2章金属材料的基础知识14
2.1金属与合金的晶体结构14
2.1.1金属的理想晶体结构14
2.1.2金属的实际晶体结构15
2.1.3合金的晶体结构17
2.2纯金属的结晶18
2.2.1纯金属的冷却曲线与过冷现象18
2.2.2纯金属的结晶过程19
2.2.3晶粒大小对金属力学性能的影响20
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22
2.3.2二元合金相图的基本类型23
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29
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36
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39
2.5.4金属的热加工40
习题与思考题41
第3章钢的热处理42
3.1钢在加热时的转变43
3.1.1钢组织转变的临界温度43
3.1.2奥氏体化的形成43
3.1.3奥氏体晶粒长大及其控制44
3.2钢在冷却时的转变45
3.2.1过冷奥氏体的等温转变46
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56
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65
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
习题与思考题72
第4章工业用钢及铸铁74
4.1碳钢74
4.1.1碳钢的成分和分类74
4.1.2碳钢的牌号及用途75
4.2合金钢78
4.2.1概述78
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109
4.3.2铸铁的石墨化109
4.3.3常用铸铁110
习题与思考题116
第5章有色金属材料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124
5.2.2铜合金124
5.3钛及钛合金127
5.3.1纯钛127
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134
5.6.1硬质合金的性能特点134
5.6.2常用硬质合金134
习题与思考题135
第6章非金属材料136
6.1高分子材料136
6.1.1工程塑料136
6.1.2橡胶139
6.1.3涂料140
6.2陶瓷材料141
6.2.1陶瓷的分类141
6.2.2陶瓷的结构性能特点142
6.2.3常用工程陶瓷143
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
习题与思考题150
第7章新型材料151
7.1纳米材料151
7.1.1纳米材料的性质151
7.1.2纳米材料的分类152
7.1.3纳米材料的应用153
7.2非晶态合金154
7.2.1非晶态合金的结构特点154
7.2.2非晶态合金的性能及应用154
7.3形状记忆合金156
7.3.1形状记忆效应原理156
7.3.2形状记忆合金的应用157
7.4超导材料158
7.4.1超导材料的性能特点158
7.4.2超导材料的应用159
7.5储氢材料160
7.5.1储氢技术原理160
7.5.2储氢合金的应用160
7.6其他新型材料161
7.6.1超塑性合金161
7.6.2高温材料162
7.6.3电接触材料163
7.6.4永磁材料163
7.6.5吸波材料163
7.6.6测温材料164
7.6.7仿生材料164
习题与思考题165
第8章工程材料的选用166
8.1机械零件的失效与分析166
8.1.1机械零件的失效形式166
8.1.2机械零件失效的原因和分析方法168
8.2选材的基本原则和方法169
8.2.1材料选择的一般原则169
8.2.2材料选择的方法和步骤170
8.3典型零件及工具的选材170
8.3.1轴类零件170
8.3.2齿轮类零件172
8.3.3弹簧173
8.3.4箱体173
8.3.5刃具174
8.3.6模具176
习题与思考题178
参考文献179
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