工程材料及其应用

1.本书配套有数字教学资源（授课视频、教学课件、动画），是一本新形态教材，全书配套教学资源以二维码形式在书中呈现，读者可以通过手机客户端注册后扫码查阅本书相关配套资源。2.本书根据普通高等学校机械类及近机械类专业“工程材料”课程教学要求编写，主要包括金属材料结构及力学性能、金属的塑性变形与再结晶、铁碳合金、钢的热处理、合金钢、非铁金属及其合金、其他工程材料和工程材料的选择及应用，并在每章后附有精炼的阅读材料，以增强学习兴趣，开拓学生视野。3.本书课件索取方式：邮箱[email protected]，微信公众号：华中机械。 

本书根据教育部高等学校机械基础课程教学指导分委员会制定的工程材料课程教学基本内容和要求编写，在保留工程材料核心内容的基础上，增加了提高学生兴趣的元素和内容。每章后附有“身边的工程材料”，将抽象的理论知识和现实生活结合起来，提高学生的阅读兴趣，增加学生对工程材料的感性理解。课程中诸多核心知识点和专业术语配有网络媒体素材，可以用移动终端扫描二维码获取，便于学生自主学习和理解。全书共8章，主要包括：金属材料结构及力学性能、金属的塑性变形与再结晶、铁碳合金、钢的热处理、合金钢、非铁金属及其合金、其他工程材料和工程材料的选择及应用。本书可作为高等院校机械类和近机类各专业的教材，也可供远程教育、成人高校、电视大学等机构选作教材或参考书，还可供有关工程技术人员参考。

绪论(1)

第1章金属材料结构及力学性能(3)

1.1纯金属的晶体结构与结晶(3)

1.2合金的结构(28)

1.3工程材料基本力学性能(32)

身边的工程材料1：澎湖空难(40)

本章复习思考题(42)

第2章金属的塑性变形与再结晶(43)

2.1金属的塑性变形(43)

2.2塑性变形金属的再结晶(46)

2.3金属的塑性加工(49)

2.4金属的热变形(57)

身边的工程材料2：大马士革刀和中国铸剑(58)

本章复习思考题(60)

第3章铁碳合金(61)

3.1二元合金状态图(61)

3.2铁碳合金的相结构与性能(65)

3.3铁碳合金状态图(67)

3.4碳素钢(74)

3.5铸铁(82)

身边的工程材料3：木工手动工具(92)

本章复习思考题(93)

第4章钢的热处理(95)

4.1概述(95)

4.2碳素钢热处理的理论基础(95)

4.3钢的热处理工艺(104)

4.4影响热处理效果的因素(122)

身边的工程材料之4：轴承的热处理工艺(124)

本章复习思考题(125)

第5章合金钢(128)

5.1合金钢的分类、编号及合金元素在钢中的作用(128)

5.2合金结构钢(136)

5.3合金工具钢(146)

5.4特殊性能钢(156)

身边的工程材料5：航空发动机涡轮叶片用材及其发展(164)

本章复习思考题(167)

第6章非铁金属及其合金(168)

6.1铜及铜合金(168)

6.2铝及铝合金(176)

6.3其他非铁合金(187)

6.4铜合金与铝合金的选用比较(192)

身边的工程材料6：硬币用金属及合金(193)

本章复习思考题(195)

第7章其他工程材料(196)

7.1高分子材料(196)

7.2陶瓷材料(214)

7.3复合材料(224)

7.4生物制造工程用水凝胶材料(235)

身边的工程材料7：C919大飞机用到的先进材料(239)

本章复习思考题(240)

第8章工程材料的选择及应用(241)

8.1选材的一般原则(241)

8.2失效判断与选材综合举例(254)

8.3工程材料探究——手机机身或中框的选材和成形(271)

身边的工程材料之8：充电电池——移动式机电产品的动力之源(275)

本章复习思考题(279)

参
考 文 献(281) 

本书作为“普通高等教育‘十三五’规划教材暨智能制造领域人才培养规划教材”之一，根据教育部高等学校机械基础课程教学指导分委员会对工程材料及机械制造基础课程教学的基本要求，参照机械基础课程教学指导分委员会和工程训练教学指导委员会教研项目“工程材料与机械制造基础课程知识体系和能力要求”“工程材料与机械制造基础课程标准的制定依据和原则”，以及高校教育面向21世纪教学内容和课程体系改革项目“机械类专业人才培养方案和课程体系改革的研究与实践”等相关研究成果进行编写。在上述基础上，本书的编写还融合了兄弟院校的多年实际教学经验，按照当前本科机械类和近机类专业人员对材料及成形技术知识的要求，以及学生的学习接受能力，搭建了本教材的基本架构。

全书共8章，每一章结尾都附有一定量的习题，系统阐述了金属材料的力学性能、金属的体结构与结晶、金属的塑性变形理论及再结晶过程、材料的分类与性能、合金的相组成与相图分析、铁碳合金、工业用钢、工业铸铁、合金钢、非铁金属及其合金、非金属材料、特殊用途材料、钢的热处理、表面工程技术、机械工程材料选用与成形工艺制定等基本原理与基础知识。

本书在内容取舍和编写体系方面有一定的改革创新，并力求为适应“智能制造”的大工程发展前景做出教学探索。本书的编写主要体现了以下几个特点。

（1）
全书依据课程教学基本要求编写。其一，根据课程的知识体系和能力要求体系，保留了现有同类教材的基本内容；其二，基于本课程的专业教育属性及与机械制造基础和实习中部分通识教育属性的关系，围绕人才培养需求、产品制造流程逻辑关系和教学特点，汇集了工程材料及其与机械制造相关的有代表性知识点，精选了工程材料教学内容；其三，从培养学生选择工程材料及应用成形工艺能力出发，去掉一些繁冗的细节，既避免本书内容过于繁杂而不利于教学，又在某些方面适当加深或拓宽，如对新材料和新工艺及其发展趋势的介绍，以适应科技发展对材料的多样性需求；其四，根据相关专业的教学要求及规定学时，可选择适当内容进行讲授，能适合24～56学时的课堂教学。

（2）
系统性地处理专业课程教育的理论深度与工程应用的通识性教育的关系。如对以往同类教材关于金属材料结构的内容进行了整合与筛选，
并加入了关于材料力学性能的内容，组成了本书第1章，以鼓励机械类学生将工程材料课程与材料力学课程进行同步参考学习，培养学生的联动思维。对于尚未学习材料力学的学生，第1章则可以选择性地发挥本课程的入门作用。又如在本书的第4章“钢的热处理”中适度配置了热喷涂、涂装、表面形变强化等表面工程技术内容，拓宽热处理技术的外延，丰富了教学内容。

（3）
提供了“互联网 ”教学平台的服务内容。为促进学生学习理解本书内容，针对教材中各重要知识点和关键名词配有相关教学视频（视频仅供参考，以教材为准），并将视频链接以二维码形式附在对应名词或知识点后面，方便学生自学与课后复习。

（4）
力求做到寓教于乐。本书中每个章节末尾都附有“身边的工程材料”环节，该环节或介绍与本章内容相关的故事、新闻、社会热点等内容，或具有一定的选材应用逻辑关系，既归纳本章要点又拓宽学生的知识面，激发学生和读者的学习兴趣，起到将本章所学知识付诸实际应用的启迪作用。

（5）
全书的名词术语、符号和计量单位采用最新国家标准及其他有关标准，如采用新国家标准规定的强度与塑性指标的表示方法等。标准内容与教材内容紧密结合。

本书可作为高等院校理工科机械类及近机类专业的教学用书，也可供远程教育、成人高校、电视大学等机构选作教材或参考书，还可供有关技术人员参考。使用本书时，可结合专业的具体情况进行调整，有些内容可供学生自学。

本书由徐志农、倪益华任主编，赵朋、吴超华任副主编，参加本书的编写并做出贡献的还有严波、李吉泉、侯英岢、倪忠进、许小锋、周继烈、尹俊。分工如下：第1章，上海交通大学严波；第2章，浙江工业大学李吉泉；第3章，浙江农林大学侯英岢、倪忠进；第4章，浙江大学赵朋；第5章，浙江农林大学倪益华、许小锋；第6章6.1、6.2节，浙江大学周继烈；第6章6.3、6.4和第7章7.1～7.3节，武汉理工大学吴超华；第7章7.4，浙江大学尹俊；第8章，浙江大学徐志农。华中科技大学周华民教授作为主审对全书进行了细致审阅并提出许多关键性改进意见。

本书的编写工作得到了各位同仁的大力支持和校内外及企业人士的热情帮助与指导，再次向他们致以真诚的谢意。浙江大学陈培里、陆秋君为本书提供了部分网络视频和图片等素材，本书还参考和引用了国内外有关教材、科技著作及论文等文献的内容与插图，在此特向有关作者及单位致以衷心的感谢。

本书编写力求适应工程科学技术的进步和高校教育的发展与改革，但由于编者的理论水平与教学经验有限，难免存在疏漏与欠妥之处，敬请各位读者、同仁和专家批评指正。

 

编者