工程材料(刘新佳)(第二版)

　　　本书是为适应高校专业设置的调整和合并而提出的教改要求，根据国家教育部*颁布的普通高等学校《工程材料及机械制造基础》系列课程教学基本要求中工程材料课程教学基本内容和要求而编写的。全书引用*国家标准，主要阐述机械零件在不同工作条件下的性能要求以及机械工程技术人员必备的材料学基本理论和知识，介绍了各类工程材料的成分、组织结构、加工工艺、性能特点和应用范围，结合实例说明了选用材料的原则和方法。全书分为材料力学性能、材料的结构、材料相变基础知识、材料的改性、金属材料、非金属材料和复合材料、材料的选用7章，各章后均附有分析应用型习题。本书可作为高等学校机械类、近机械类专业学生教材，也可作为有关专业科技人员的参考用书。

绪论
0.1 材料及材料科学的发展
0.2 工程材料及其分类
0.3 材料科学在机械工程中的地位和作用
0.4 工程材料课程的基本任务和学习的内容、目的与方法

第1章 材料力学性能
1.1 材料的静载力学性能
1.1.1 材料承受静拉伸时的力学性能指标
1.1.2 硬度
1.2 材料的动载力学性能
1.2.1 冲击韧性
1.2.2 疲劳强度
1.3 断裂韧度
1.4 高、低温力学性能
1.4.1 高温力学性能
1.4.2 低温力学性能
1.5 磨损性能
习题

第2章 材料的结构
2.1 材料中的原子键合方式
2.1.1 金属键
2.1.2 离子键
2.1.3 共价键
2.1.4 分子键
2.2 金属晶体结构
2.2.1 有关晶体结构的基本概念
2.2.2 典型的金属晶体结构
2.2.3 实际金属的结构
2.3 合金相结构
2.3.1 固溶体
2.3.2 金属化合物
2.4 高分子化合物的结构
2.4.1 大分子链结构
2.4.2 高分子化合物的聚集态结构
2.5 陶瓷材料的组织结构
习题

第3章 材料相变基础知识
3.1 纯金属的结晶
3.1.1 结晶的概念及条件
3.1.2 结晶过程
3.1.3 结晶晶粒大小及控制
3.1.4 晶体的同素异构
3.2 二元合金相图
3.2.1 合金相图的建立
3.2.2 二元合金相图的基本类型
3.2.3 相图与合金性能的关系
3.3 铁碳合金相图
3.3.1 铁碳合金中的基本相
3.3.2 铁碳合金相图分析
3.3.3 铁碳合金成分、组织与性能的关系
3.3.4 铁碳相图的应用简介
3.4 钢的固态相变
3.4.1 钢在加热时的转变
3.4.2 钢在冷却时的转变
习题

第4章 材料的改性
4.1 钢的热处理
4.1.1 钢的整体热处理工艺
4.1.2 钢的表面淬火和化学热处理
4.1.3 先进热处理技术
4.2 金属材料的固溶处理和时效强化
4.3 金属的形变改性
4.3.1 塑性变形机理
4.3.2 冷塑性变形对金属组织和性能的影响
4.3.3 塑性变形金属在加热时组织与性能的变化
4.3.4 金属的热塑性变形
4.4 钢的合金化改性
4.4.1 钢中常存杂质元素对钢性能的影响
4.4.2 合金元素在钢中的主要作用
4.5 高分子材料的改性
4.5.1 物理改性
4.5.2 化学改性
4.6 材料表面改性技术
4.6.1 高能束表面技术
4.6.2 气相沉积技术
4.6.3 电镀、电刷镀和化学镀
4.6.4 热喷涂技术
4.6.5 化学转化膜技术
4.6.6 表面形变强化
习题

第5章 金属材料
5.1 工业用钢
5.1.1 钢的分类与牌号
5.1.2 结构钢
5.1.3 工具钢
5.1.4 特殊性能钢
5.2 铸铁
5.2.1 铸铁的石墨化
5.2.2 铸铁的分类与牌号
5.2.3 灰铸铁
5.2.4 球墨铸铁
5.2.5 蠕墨铸铁
5.2.6 可锻铸铁
5.2.7 合金铸铁
5.3 非铁金属材料
5.3.1 铝及铝合金
5.3.2 铜及铜合金
5.3.3 钛及钛合金
5.3.4 轴承合金
5.4 粉末冶金材料
5.4.1 粉末冶金机器零件材料
5.4.2 粉末冶金工具材料
5.5 金属功能材料
5.5.1 形状记忆合金
5.5.2 磁性材料
5.5.3 超导材料
5.5.4 储氢材料
5.4.5 智能材料
5.5.6 功能梯度材料
5.5.7 纳米材料
5.5.8 非晶态金属
习题

第6章 非金属材料和复合材料
6.1 高分子材料
6.1.1 高分子材料的基本概念
6.1.2 工程塑料
6.1.3 橡胶
6.2 陶瓷材料
6.2.1 陶瓷材料的性能
6.2.2 常用陶瓷材料
6.3 复合材料
6.3.1 复合材料的性能
6.3.2 常用复合材料
习题

第7章 材料的选用
7.1 选材的基本原则、过程和方法
7.1.1 选材的基本原则
7.1.2 选材的基本过程
7.1.3 材料选用的方法
7.2 典型机械零件的选材
7.2.1 轴类零件的选材
7.2.2 齿轮类零件的选材
7.2.3 箱体支承类零件的选材
习题
参考文献

第二版前言自《工程材料》教材第一版出版以来，我国高校工程材料及机械制造基础课程教学的条件不断得到改善，课程教学改革也取得了一系列重大进展，与本课程有关的一些技术标准的更新力度也很大，为保持教材活力，反映课程教学改革取得的最新成果，适应本科机械类专业对本课程教学的需求，我们决定对教材按调整、更新、精简的原则进行修订再版。本次修订主要做了以下一些工作。1?在教材的内容体系上仍延续第一版，以保持和发扬其已有特色。但对教材内容进行了优化与整合，全书由9章调整为7章，将第一版的第6章高分子材料、第7章陶瓷材料和第8章复合材料调整合并为第二版第6章非金属材料和复合材料。为便于学生掌握和巩固已学知识，各章后均附有分析应用型习题。2?注意了对教材内容的合理筛选，力求做到与时俱进。根据课程参考学时数和课程教学基本要求，对一些论述过细的基本理论部分和工程上不常用的材料部分进行适当的精简，全书篇幅压缩在20%以上。3?鉴于互联网的日趋普及，文字版教材附带光盘已显多余，故取消第一版所附光盘，其内容考虑置于互联网。4?进行了严格的标准化审查。跟踪材料方面新的国家标准及行业标准颁布后，一些与本书有关技术内容的更新，使书中基本概念、名词术语、符号、计量单位，均与最新现行标准一致，以保证教学内容上的科学性和先进性。5?拓宽了教材的适用性。编写中注意吸收不同类型高校在工程材料及机械制造基础课程教学内容、教学模式和教学方法改革方面的成功经验，使教材适应大多数工科院校非材料类专业的机械工程专业及过程控制与装备、工业工程等近机械类专业本科的教学需要。本书由江南大学刘新佳、扬州大学姜世杭、江苏大学姜银方任主编，教材编写分工为：刘新佳编写绪论、第1、2、4、7章,姜银方编写第3章,姜世杭编写第5章,南京工程学院王建中编写第6章，此外，江南大学王海彦参与了部分编写工作，邵健萍提供了部分金相图片。江南大学教授、博士生导师赵永武担任主审，并提出了许多宝贵意见，全体编者对此表示衷心的感谢。在编写过程中，编者参阅了部分国内外相关教材、科技著作、论文（详见参考文献），在此向资料作者表示深切的谢意!由于编者学识所限，书中不妥之处在所难免，敬请读者批评指正。 编者2012年10月第一版前言本教材是按照高校专业设置调整与合并所提出的教改要求，以国家教育部最新颁布的《工程材料及机械制造基础课程教学基本要求》中工程材料的教学基本内容和要求为依据来编写的。为与目前机械类专业少学时、宽口径、重技能的教学改革要求相适应，在适度、够用的前提下以精简理论、加强基础、注重应用、拓宽知识面、更新教材内容为基本编写原则。本教材的内容体系是以重点高等工科院校《工程材料及机械制造基础》系列课程改革指南中工程材料课程改革参考方案为依据，在总结近几年工程材料及机械制造基础系列课程教改成果和遵循材料科学与工程体系的基础上，将《工程材料》课程内容进行有机整合并优化，以机械工业广泛使用的工程材料为研究对象，以材料的“化学成分—加工工艺—组织结构—性能—应用”为纲，由浅入深地展开。内容编排上力求在探索教材新结构的同时保证教材内容的科学性、先进性、适用性和相对稳定性。本教材在内容选择上注意根据材料科学与工程的发展，顺应制造工程的实际需要，阐述了现代机械工程技术人员所应必备的材料学基本理论和知识。在重点剖析结构材料的同时，适当地介绍功能材料；在重点分析工业上广泛使用的金属材料的同时，适量地介绍非金属材料、新型材料以及新技术、新工艺等方面的有关知识，尽可能体现教材内容的先进性。注重理论联系实际，学以致用，加强对学生实际工程技术能力的培养。近年来，为与国际先进技术接轨，已对许多材料试验方法标准、材料牌号标准、材料技术条件标准进行了修订，有些更新力度还比较大。本教材力求体现这种更新，采用最新的国家标准和行业标准并增加生产实践中广泛应用的相关图表、资料、经验公式和材料设计实例，以增加本教材的实用性。为培养学生创造性思维和独立分析与解决实际问题的能力，各章末均附有习题，旨在帮助学生及时理解、消化本章内容。为在少学时的教学条件下，帮助学生尽快掌握教学内容，我们还进行了以下两方面工作。一是在文字版教材的基础上研制了助学版多媒体教学光盘。光盘除包含全部文字教材内容外，对一些教学上的难点、疑点以及工程实际过程，大量运用自制的动画及视频、图片等形式直观表达，还配有约6万字的多种实用附录和助学资料以减少文字教材篇幅。二是配套设置网上在线学习、考核系统（网址：http：//sme?sytu?edu?cn/reviews/index?asp）。题型以选择题为主，其特点是题干及题支（备选项）具有双随机性，运行时系统随机地从题库中选择题干，对应于每道题干题支的顺序也随机产生。多名学生同时学习或集中考试时，所选到的同一道题题支的顺序是不固定的，以最大限度地保证学生学习到正确的答案内容而不只是记忆备选项的标号，可以较好地防止在集中学习或考试过程中可能的作弊行为。系统还具有自动记录上线时间、答题情况、统计成绩等功能，可作为检查学习效果的辅助工具，进一步帮助学生培养自主学习的能力、正确理解和应用教学内容。本书由刘新佳（江南大学）任主编，姜银方（江苏大学）、姜世杭（扬州大学）任副主编，王海彦（江南大学）参编；多媒体教学光盘由刘新佳和姜世杭负责制作；在线学习、考核系统由刘新佳和赵又力（江南大学）负责研制。编写过程中，江苏大学王宏宇老师提出了许多有益的建议。江南大学“太湖学者”特聘教授、博士生导师赵永武教授审阅了全部书稿并提出了宝贵的修改意见，对此，全体编者表示衷心的感谢!本书可作为高等学校本科机械类、近机类专业学生教材，也可作为高等职业技术学院、高等专科学校相关专业的教材和有关专业人员的参考用书。编写过程中，编者参阅了部分国内外相关教材、科技著作及论文，在此向资料作者表示深切的谢意!由于编者学识所限，书中错误和不妥之处在所难免，敬请读者批评指正。联系方式：jdjg2006@126?com。 编者2005年10月