机械工程材料

作者团队具有深厚的教学功底，对学生教材非常熟悉，对工程材料特性、选用、结晶、实验等知识掌握非常熟练，是高职教学不可或缺的优秀教学蓝本。 

《机械工程材料》主要介绍现代装备制造业中所用的机械工程材料及材料处理技术。主要内容包括材料的性能、金属的晶体结构与结晶、铁碳合金相图、钢的热处理、钢铁材料、非铁金属、非金属材料、材料的选用等。为高职高专机械类专业或近机类专业教材。

担任北京联合大学广告学院副院长，及数字媒体艺术专业负责人。先后负责主持完成学院2 0 1 1版本科培养方案（修）制定、2 0 1 3版本科培养方案修订和2 0 1 5班本科培养方案（修）制定的工作。同时，指导并参与完成学院1 0余项学院教学改革项目申报建设工作。个人主持完成校级教育教学改革项目“基于专升本层次的数字传播类艺术设计专业课堂教学策略研究”（专升本），以及市级财政支持教育教学改革项目“基于首都文创产业的应用性艺术类专业课程体系优化研究- – 以广告学院为例”，参与教育教学改革项目4项。2 0 1 5年申报立项校级教育教学改革项目“立足于校企联盟的‵项目主导′实践课程模块的建构与研究”。2 0 1 4年，参与组织并完成学院广告学专业、数字媒体艺术专业和表演专业课程建设研讨会。撰写并公开发表课程建设论文2篇。?在教材建设方面，负责广告学院教材与讲义建设计划的申报与建设工作。个人编写专业课程《设计方法导论》讲义一部，作为副主编出版规划教材《家具设计》一部。?在实验室建设方面，2 0 1 4年主持完成高清网络非线编实验室建设项目，项目经费1 0 0万元。2 0 1 4年参与完成市级新专业实验室建设项目建设项目，项目经费6 0万元。同时，2 0 1 4年参与完成学院摄影摄像实验室建设项目.

绪论 1
第1章  工程材料的性能 5
1.1  工程材料的使用性能 6
1.1.1  物理性能与化学性能 6
1.1.2  金属的力学性能 8
1.2  工程材料的工艺性能 30
1.2.1  铸造性能 30
1.2.2  锻造性能（可锻性） 31
1.2.3  焊接性能（可焊性） 31
1.2.4  切削加工性能 31
1.2.5  热处理工艺性能 31
复习题一 31
第2章  工程材料的组织结构 33
2.1  金属的晶体结构 34
2.1.1  纯金属的晶体结构 34
2.1.2  合金的晶体结构 37
2.2  金属的结晶 39
2.2.1  结晶的条件 39
2.2.2  金属的结晶过程 40
2.2.3  晶粒的大小及控制 40
2.3  非金属材料的结构简介 41
2.3.1  高分子材料的结构 41
2.3.2  陶瓷的组织结构 43
复习题二 44
第3章  铁碳合金相图 45
3.1  铁碳合金的基本相 46
3.1.1  纯铁的同素异晶转变 46
3.1.2  铁碳合金的基本相 47
3.2  铁碳合金相图 49
3.2.1  认识铁碳合金相图 50
3.2.2  典型铁碳合金的结晶过程 51
3.2.3  铁碳合金成分、组织、性能之间的关系 57
3.2.4  Fe-Fe3C相图的应用 58
复习题三 58
第4章  钢的热处理 59
4.1  概述 60
4.2  热处理原理 61
4.2.1  钢在加热时的组织转变 61
4.2.2  钢在冷却时的组织转变 62
4.3  整体热处理 67
4.3.1  退火 67
4.3.2  正火 69
4.3.3  淬火 70
4.3.4  钢的回火 73
4.4  表面热处理和化学热处理 77
4.4.1  表面热处理 77
4.4.2  化学热处理 78
4.5  热处理工艺设计 81
4.5.1  热处理的技术条件 81
4.5.2  热处理工序位置安排 83
4.6  金属材料表面处理新技术 83
4.6.1  热喷涂技术 83
4.6.2  气相沉积技术 84
4.6.3  三束表面改性技术 85
复习题四 87
第5章  钢铁材料 89
5.1  钢铁材料的分类 90
5.1.1  钢的分类 90
5.1.2  铸铁的分类 92
5.1.3  钢铁及合金牌号统一数字代号 93
5.2  钢铁中的元素及其作用 95
5.2.1  杂质元素对钢的影响 95
5.2.2  合金元素的作用 96
5.3  非合金钢 98
5.3.1  普通碳素结构钢 98
5.3.2  优质碳素结构钢 99
5.3.3  非合金工具钢 102
5.3.4  铸造碳钢 103
5.4  低合金钢 104
5.4.1  可焊接的低合金高强度结构钢 104
5.4.2  低合金耐候钢 105
5.5  合金钢 106
5.5.1  合金钢的牌号 106
5.5.2  机械结构用合金钢 108
5.5.3  滚动轴承钢 111
5.5.4  合金工具钢和高速工具钢 113
5.5.5  不锈钢和耐热钢 116
5.5.6  奥氏体锰钢 119
5.6  铸铁 120
5.6.1  铸铁的石墨化过程 120
5.6.2  铸铁的组织特征和性能特点 121
5.6.3  常用铸铁 122
复习题五 127
第6章  非铁合金 128
6.1  铝及铝合金 129
6.1.1  工业纯铝 129
6.1.2  铝合金的分类 129
6.1.3  常用铝合金 130
6.1.4  铝合金的热处理 134
6.2  铜及铜合金 135
6.2.1  纯铜 135
6.2.2  铜合金 136
6.3  滑动轴承合金 139
6.3.1  对滑动轴承合金性能的要求 139
6.3.2  轴承合金的组织 139
6.3.3  常用轴承合金 140
6.4  粉末冶金材料 142
6.4.1  粉末冶金工艺简介 142
6.4.2  粉末冶金的特点与应用 143
6.4.3  典型粉末冶金材料 143
复习题六 147
第7章  常用非金属材料 149
7.1  高分子材料 150
7.1.1  橡胶 150
7.1.2  塑料 155
7.2  陶瓷材料 157
7.2.1  陶瓷的分类 158
7.2.2  陶瓷的组织结构 158
7.2.3  陶瓷的性能特点 159
7.2.4  常用陶瓷 160
7.3  复合材料 162
7.3.1  复合材料的分类 162
7.3.2  复合材料的复合原则 163
7.3.3  复合材料的性能特点 163
7.3.4  常用复合材料 165
复习题七 167
第8章  新材料简介 169
8.1  高温材料 170
8.1.1  铁基高温合金 170
8.1.2  镍基高温合金 170
8.1.3  高温陶瓷材料 171
8.2  形状记忆合金 172
8.2.1  形状记忆效应与特性 172
8.2.2  典型的形状记忆合金 172
8.2.3  形状记忆合金的应用 173
8.3  非晶态合金 174
8.3.1  非晶态合金的结构 174
8.3.2  非晶态合金的制备 174
8.3.3  非晶态合金的性能与应用 174
8.4  磁性材料 176
8.4.1  磁材料 176
8.4.2  永磁材料 177
8.5  纳米材料 178
8.5.1  纳米材料的分类与特性 178
8.5.2  纳米材料的应用 180
8.5.3  纳米复合材料 181
8.6  超导材料 181
8.6.1  超导材料的基本参数及特性 181
8.6.2  超导材料简介 182
复习题八 183
第9章  零件材料的选用 184
9.1  机械零件的失效 185
9.1.1  失效 185
9.1.2  失效的形成及原因 185
9.1.3  零件的工作条件和失效分析 187
9.2  零件的选材原则与步骤 188
9.2.1  选择零件材料的一般原则 188
9.2.2  零件材料选择的一般步骤 189
9.3  典型零件的选材 190
9.3.1  齿轮类零件的选材 190
9.3.2  轴类零件的选材 193
9.3.3  冷冲模具的选材 195
9.3.4  箱体类零件的选材 197
9.3.5  常用工具的选材 198
复习题九 198
附录  实验指导 200
实验一  布氏硬度实验 200
实验二  洛氏硬度实验 204
实验三  冲击实验 207
实验四  热处理实验 210
实验五  铁碳合金室温下平衡组织金相观察 214
参考文献 218

本书是根据高等职业教育人才培养的要求及高等职业教育《机械工程材料》课程的教学大纲中基本要求编写的。
本教材具有以下几个特点。
1．教材使用了的国家标准。教材中的专业名词、专业术语和材料牌号都采用了的国家标准，同时尽量做到新旧标准的对照。这样不但方便教师的教学，而且有利于新标准的推广和实施。
2．教材使用了大量的插图和表格，力求图文并茂，便于教师和学生的使用，也为工程技术人员的使用提供了方便。
3．根据高等职业教育“理论够用”的原则，结合近年来《机械工程材料》课程建设的现状，对教材的内容体系进行了调整，简化了诸如晶体结构理论，删除了“二元合金相图”等内容，降低了理论知识的难度，提升了理论知识的实用性。
4．教材的语言在科学、标准、准确等要求的基础上，力求通俗易懂，便于学生的自主学习，以适应当前高等职业教育教学方法改革的要求。
5．教材每章的章首编写了“学习要点”和“基本要求”，介绍本章的教学重点和学习基本要求，方便学生的学习。每章的结尾编写了“复习题”，其题型对应常见的期末考试题型，方便学生的课后复习和期末复习。
本书由郑州铁路职业技术学院徐坚、张建国担任主编，李世显、张念淮担任副主编，李春亚、吕蒙参编。具体编写分工：徐坚（前言、绪论、第4章、第9章），张建国（第3章、第5章），李世显（第7章、第8章），张念淮（第6章、第1章），李春亚（附录、实验指导），吕蒙（第2章）。
本书由戴明宏教授担任主审，插图得到了刘华洲老师的大力帮助，参考了部分兄弟院校的教材和相关厂家的资料，在此一并表示感谢。
由于编着水平有限，书中难免有不妥之处，恳请广大读者提出宝贵意见，以期改正。

编  者
2016年3月