工程材料（簡體書）

《工程材料》從應用型本科的教學實際出發，采用深入淺出的原則，對工程材料的基本理論、國內外工程材料的新成果和新應用作了系統的闡述，特別對學科、專業方向及產業發展中的工程材料應用熱點進行了展望，對一些應用范圍特殊的工程材料僅作簡單介紹，最後結合應用實際介紹了選材方面的知識和方法。全書共分11章，主要內容包括材料的力學性能、材料的結構、金屬的結晶、鐵碳合金、鋼的熱處理，工業用鋼、鑄鐵、有色金屬及其合金、高分子材料、工程材料的選擇與應用和工程材料的分析與實驗等。
《工程材料》可作為普通高等院校機電類和相近專業的教材，也可用作相關專業高職高專、成人教育的教材和工程技術人員的參考資料。

《工程材料》是21世紀普通高等教育機電類應用型規劃教材之一。

0 緒論
0.1 工程材料的發展及范圍
0.2 工程材料的分類
0.3 工程材料課程的基本任務、學習內容、目的與方法
1 材料的力學性能
1.1 材料的靜載力學性能
1.1.1 拉伸曲線與應力應變曲線
1.1.2 剛度與強度
1.1.3 塑性
1.1.4 硬度
1.2 材料的動載力學性能
1.2.1 沖擊韌性
1.2.2 疲勞強度
1.3 材料的斷裂韌性
1.4 材料的高、低溫力學性能
1.4.1 高溫力學性能
1.4.2 低溫力學性能
1.5 材料的磨損性能
1.5.1 黏著磨損
1.5.2 磨料磨損
1.5.3 疲勞磨損
1.5.4 腐蝕磨損
復習思考題


2 材料的結構
2.1 純金屬的晶體結構
2.1.1 晶體結構的基本概念
2.1.2 常見金屬的晶格類型
2.1.3 單晶體的各向異性與多晶體的各向同性
2.1.4 實際金屬的結構
2.2 合金的晶體結構
2.2.1 合金概述
2.2.2 固溶體
2.2.3 金屬間化合物
2.3 非金屬材料的結構
2.3.1 高分子材料的結構
2.3.2 大分子間的作用力
2.3.3 大分子鏈的柔順性
2.3.4 高分子材料的聚集態
2.3.5 陶瓷材料的結構
復習思考題

3 金屬的結晶
3.1 純金屬的結晶
3.1.1 純金屬結晶的條件
3.1.2 純金屬結晶的一般過程
3.1.3 晶粒大小及其控制
3.1.4 同素異構轉變
3.1.5 鑄錠組織
3.2 合金的結晶
3.2.1 二元合金相圖的建立
3.2.2 二元合金相圖的基本類型
3.3 二元相圖的應用
3.3.1 根據相圖判斷合金的力學性能和物理性能
3.3.2 根據相圖判斷合金的鑄造性
3.3.3 根據相圖判斷合金的熱處理工藝可能性
復習思考題

4 鐵碳合金
4.1 鐵碳合金相圖
4.1.1 鐵碳合金中的基本相
4.1.2 鐵碳合金相圖分析
4.2 典型鐵碳合金的平衡結晶過程
4.2.1 鐵碳合金分類
4.2.2 典型鐵碳合金平衡結晶過程分析
4.2.3 含碳量對鐵碳合金平衡組織和性能的影響
4.2.4 鐵碳合金相圖的應用
4.3 碳鋼
4.3.1 鋼中常存雜質元素對鋼的性能的影響
4.3.2 鋼錠的種類
4.3.3 碳鋼的分類、編號和用途
復習思考題

5 鋼的熱處理
5.1 鋼在加熱時的轉變
5.1.1 奧氏體的形成
5.1.2 奧氏體晶粒的長大及影響因素
5.2 鋼在冷卻時的轉變
5.2.1 珠光體類型轉變
5.2.2 貝氏體類型轉變
5.2.3 馬氏體類型轉變
5.2.4 過冷奧氏體連續冷卻轉變曲線
5.3 鋼的普通熱處理
5.3.1 鋼的退火與正火
5.3.2 鋼的淬火
5.3.3 鋼的回火
5.4 鋼的表面熱處理
5.4.1 鋼的表面淬火
5.4.2 鋼的化學熱處理
5.5 熱處理缺陷及防止方法
5.5.1 過熱和過燒
5.5.2 氧化和脫碳
復習思考題

6 工業用鋼
6.1 碳素鋼及其應用
6.1.1 普通碳素結構鋼
6.1.2 優質碳素結構鋼
6.1.3 碳素工具鋼
6.1.4 鑄鋼
6.2 合金結構鋼及其應用
6.2.1 合金結構鋼的分類與編號
6.2.2 合金滲碳鋼
6.2.3 合金調質鋼
6.2.4 合金彈簧鋼
6.2.5 滾動軸承鋼
6.3 其他常用合金結構鋼
6.3.1 低合金結構鋼
6.3.2 易切削結構鋼
6.4 合金工具鋼及其應用
6.4.1 合金工具鋼的分類和編號
6.4.2 低合金刃具鋼
6.4.3 高速鋼
6.4.4 合金冷作模具鋼
6.4.5 合金熱作模具鋼
6.4.6 合金量具鋼
復習思考題

7 鑄鐵
7.1 概論
7.1.1 鑄鐵的成分、性能和應用特點
7.1.2 鑄鐵的石墨化過程
7.1.3 影響鑄鐵石墨化的因素
7.2 灰口鑄鐵
7.3 可鍛鑄鐵
7.4 球墨鑄鐵
7.5 蠕墨鑄鐵
7.6 特殊性能鑄鐵
7.6.1 耐磨鑄鐵
7.6.2 耐熱鑄鐵
7.6.3 耐蝕鑄鐵
復習思考題

8 有色金屬及其合金
8.1 鋁及鋁合金
8.1.1 工業純鋁
8.1.2 鋁合金
8.2 銅及銅合金
8.2.1 工業純銅
8.2.2 銅合金
8.3 鈦合金
8.3.1 純鈦
8.3.2 鈦合金
8.3.3 功能鈦合金
8.4 軸承合金
8.4.1 對滑動軸承的性能要求
8.4.2 組織特征
8.4.3 常用的軸承合金、牌號及應用
復習思考題

9 高分子材料
9.1 工程塑料
9.1.1 概論
9.1.2 塑料材料
9.1.3 功能塑料
9.2 合成纖維
9.2.1 概述
9.2.2 合成纖維
9.3 合成橡膠
9.3.1 橡膠的組成及分類
9.3.2 橡膠的性能
9.3.3 橡膠材料
9.4 膠黏劑
9.4.1 膠黏劑的組成及分類
9.4.2 常用膠黏劑
9.4.3 膠黏劑的選用
復習思考題

10 工程材料的選擇與應用
10.1 選材的基本原則、過程和方法
10.1.1 選材的基本原則
10.1.2 選材的基本過程
10.1.3 選材方法
10.2 汽車用材
10.2.1 汽車用金屬材料
10.2.2 汽車用塑料
10.2.3 汽車用橡膠
10.2.4 汽車用陶瓷材料
10.2.5 汽車用復合材料
10.3 機床用材
10.3.1 機身、底座用材
10.3.2 齒輪用材
10.3.3 軸類零件用材
10.3.4 螺紋連接件用材
10.3.5 螺旋傳動件用材
10.3.6 蝸輪傳動用材
10.3.7 滑動軸承材料
10.3.8 機床其他零件用材
10.4 儀器儀表用材
10.4.1 殼體材料
10.4.2 軸類零件用材
10.4.3 凸輪用材
10.4.4 齒輪用材
10.4.5 蝸輪、蝸桿用材
10.4.6 功能材料
復習思考題

11 工程材料的分析與實驗
實驗一 金屬的顯微分析法
實驗二 碳鋼和鑄鐵在平衡狀態下的顯微組織
實驗三 鋼的熱處理及其對組織和性能的影響
參考文獻

工程材料的成分不同，其性能也各不相同，但成分相同的工程材料，通過不同的改性處理，其性能也會發生改變。例如鋸條硬而脆，易折斷，但加熱燒紅之後再緩慢冷卻，會變得軟而韌，這表明化學成分不是工程材料性能上產生差異的唯一原因，材料的性能與其內部結構組織有關。鋸條在使用狀態下內部是高硬度的組織，而加熱緩冷後形成的則是一種硬度較低的內部組織。可見，成分是決定材料組織結構的內因，而加工工藝是決定組織結構的外因。成分和工藝的改變，將會引起材料組織結構的變化，改變材料的性能。對于金屬材料，最常用的改性工藝是熱處理。熱處理是一種在固態下通過加熱、保溫、冷卻等過程使金屬內部組織發生變化而得到所要求性能的工藝。
本課程作為材料科學的應用部分，基本任務是建立材料的成分、內部組織、加工（改性處理）工藝與性能之間的關系，找到相互之間的影響規律，通過選擇材料的成分和加工過程來控制其組織，提高材料性能，充分發揮其潛能。此外，從機械工程應用實際的角度來看，技術人員必須掌握材料科學與工程的基礎知識，如了解工程材料的分類、性能及選材因素、選材原則和選材方法等。所以，本課程的主要內容為：材料科學與工程的基礎知識包括材料性能、材料結構、材料相變基礎知識和材料改性等；工程材料學的基礎知識，包括各類常用材料的成分、組織、性能特征及選用等。
通過學習，使讀者熟悉常用工程材料的成分、加工工藝、組織結構與性能之間的關系及變化規律；初步掌握常用材料的性能與應用范圍，具備初步選用常用材料的能力，正確合理地選材、用材；對一般簡單機械零件，初步具備選定加工的處理方法、確定金屬材料的熱處理工藝方法的能力，能夠正確制定熱處理工藝的技術要求及設計加工工藝路線；對失效零件，能運用材料科學的基礎知識進行初步分析，判斷大致的失效原因，為機械設計提供依據。
工程材料是一門理論性和實踐性很強的技術基礎課，特別是材料科學基礎理論部分比較抽象。因此在學習理論知識的同時，應該重視實踐環節的學習，使所學知識得到鞏固與提高。此外，本課程的特點是公式和計算較少，但概念及敘述性的內容需要理解和記憶，因此學習時需要轉變思維方式，注重主動學習、自主學習，提高學習效率；注意應用已學過的知識，重在分析、理解與應用，特別是加強前後知識的綜合運用，把相對分散、孤立的材料科學知識轉變為系統而整體的知識體系，培養獨立分析與解決問題的能力，從而取得理想的學習效果。