金屬材料學(xué)

前言

　　金屬材料既是傳統(tǒng)材料又是先進(jìn)材料，目前使用的鋼鐵材料有許多10年前尚不能生產(chǎn)，金屬材料的功能化、復(fù)合化、與環(huán)境的協(xié)調(diào)化成為金屬材料的發(fā)展方向。金屬材料是所有材料中使用量最大的材料，21世紀(jì)金屬材料在結(jié)構(gòu)材料中仍將占據(jù)主導(dǎo)地位，這在以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化為歷史任務(wù)的我國更是如此，例如，2004年我國的鋼產(chǎn)量達(dá)47億t，相當(dāng)于美、日、俄三個(gè)鋼鐵生產(chǎn)大國產(chǎn)量的總和，而10種常用有色金屬的總產(chǎn)量已連續(xù)多年居世界首位。因此，正確選擇金屬材料、合理使用金屬材料、提高材料的利用率已成為廣大科技工作者急需解決的問題?！　　督饘俨牧蠈W(xué)》是金屬材料工程等材料類專業(yè)的重要課程，金屬材料學(xué)屬于應(yīng)用科學(xué)基礎(chǔ)范疇，它以凝聚態(tài)物理和物理化學(xué)、晶體學(xué)為理論基礎(chǔ)，結(jié)合冶金、機(jī)械、化工等知識(shí)，探討金屬材料成分、結(jié)構(gòu)和性能之間的內(nèi)在規(guī)律，并根據(jù)具體構(gòu)件的使用要求，力求能用經(jīng)濟(jì)合理的方法制備出來。因此本書在編寫時(shí)注意了以下幾點(diǎn)：①以“服役條件一性能要求一化學(xué)成分設(shè)計(jì)一熱處理工藝一獲得的組織一滿足構(gòu)件的性能要求”為主線，運(yùn)用金屬學(xué)和熱處理等方面的基本知識(shí)，重點(diǎn)闡述合金元素的影響，為學(xué)生根據(jù)構(gòu)件的服役條件和性能要求合理選擇使用金屬材料、正確制定熱加工工藝、獲得優(yōu)質(zhì)構(gòu)件打下必要的理論基礎(chǔ)。②在教材編寫時(shí)注意講清每種材料的來龍去脈，指明思路，敘述上深度和廣度適中，宏觀規(guī)律和微觀機(jī)理相結(jié)合，以闡述宏觀規(guī)律為主，加強(qiáng)材料性能和工程應(yīng)用的介紹。③考慮到學(xué)時(shí)的因素，篇幅不宜過大，但同時(shí)補(bǔ)充一些在工程應(yīng)用領(lǐng)域材料研究的新進(jìn)展，以便讀者自主選擇。④對(duì)一些在《材料科學(xué)基礎(chǔ)》、《熱處理原理和工藝》等課程中介紹過的內(nèi)容進(jìn)行了精簡，如回火脆性等?！　∪珪譃?4章，第1章～第4章、第12章由鳳儀老師編寫，第5章、第6章由王文芳老師編寫，第7章一第11章由張學(xué)斌老師編寫，第13章由仲洪海老師編寫，第14章由陳九磅老師編寫，全書由鳳儀老師統(tǒng)稿。作者在本書編寫過程中參考和引用了一些單位及作者的資料和圖片，在此謹(jǐn)致謝意?！　∮捎诰幷邔W(xué)術(shù)水平有限，書中缺點(diǎn)和錯(cuò)誤在所難免，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

　　《金屬材料學(xué)》為高等學(xué)校材料類專業(yè)教材，全書共分為三篇14章。第一篇介紹了鋼鐵材料，分章闡述了鋼鐵材料的合金化原理以及工程結(jié)構(gòu)鋼、機(jī)械制造結(jié)構(gòu)鋼、工模具鋼、不銹鋼、耐熱鋼和鑄鐵的化學(xué)成分、熱處理工藝、組織和性能之間的關(guān)系。第二篇講述了有色金屬材料，著重介紹用途比較廣泛的鋁合金、銅合金、鈦合金和鎂合金?！督饘俨牧蠈W(xué)》根據(jù)材料研究的新發(fā)展，介紹了在工程應(yīng)用領(lǐng)域取得重要進(jìn)展的新型金屬材料一一粉末冶金材料、金屬基復(fù)合材料和形狀記憶合金材料。為了幫助學(xué)生更深入理解教材內(nèi)容，培養(yǎng)分析和解決問題的能力，每章都有小結(jié)，并安排了一定數(shù)量的習(xí)題。　　《金屬材料學(xué)》既可以作為材料科學(xué)與工程學(xué)科的本科生教材，也可供研究生和從事這方面工作的工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第一篇 鋼鐵材料第1章 鋼的合金化原理1.1 鋼中合金元素1.1.1 概述1.1.2 鋼的分類和編號(hào)1.2 合金鋼中相組成1.2.1 鐵基固溶體1.2.2 鋼中化合物1.2.3 合金元素在鋼中的分布和存在狀態(tài)1.3 合金鋼中的相變1.3.1 合金元素對(duì)鐵碳相圖的影響1.3.2 合金元素對(duì)鋼在加熱時(shí)轉(zhuǎn)變的影響1.3.3 合金元素對(duì)過冷奧氏體分解的影響1.3.4 合金元素對(duì)淬火鋼回火轉(zhuǎn)變的影響1.4 合金元素對(duì)鋼性能的影響1.4.1 合金元素對(duì)鋼力學(xué)性能的影響1.4.2 合金元素對(duì)鋼焊接性能和切削加工性能的影響本章小結(jié)思考題與習(xí)題第2章 工程結(jié)構(gòu)鋼2.1 碳素工程結(jié)構(gòu)鋼2.1.1 碳素工程結(jié)構(gòu)鋼的分類、成分和性能2.1.2 合金元素對(duì)鋼組織、性能的影響2.1.3 常用碳素工程結(jié)構(gòu)鋼2.2 低合金高強(qiáng)度鋼2.2.1 低合金高強(qiáng)度鋼的分類、成分和性能2.2.2 合金元素對(duì)低合金高強(qiáng)度鋼性能的影響2.2.3 常用低合金高強(qiáng)度鋼2.3 微合金鋼2.3.1 微合金鋼的成分控制2.3.2 微合金化原理2.3.3 微合金鋼的控制軋制2.4 其它工程結(jié)構(gòu)鋼2.4.1 超低碳貝氏體鋼2.4.2 雙相鋼本章小結(jié)思考題與習(xí)題第3章 機(jī)械制造結(jié)構(gòu)鋼3.1 調(diào)質(zhì)鋼3.1.1 調(diào)質(zhì)鋼的合金化3.1.2 調(diào)質(zhì)鋼的力學(xué)性能3.1.3 常用調(diào)質(zhì)鋼3.2 彈簧鋼3.2.1 彈簧鋼的合金化3.2.2 彈簧鋼的熱處理3.2.3 常用彈簧鋼3.3 滾動(dòng)軸承鋼3.3.1 高碳鉻軸承鋼的合全化3.3.2 高碳鉻軸承鋼的熱處理3.3.3 常用軸承鋼3.4 滲碳鋼3.4.1 滲碳鋼的合金化3.4.2 滲碳鋼的熱處理3.4.3 常用滲碳鋼3.5 氮化鋼3.6 低合金超高強(qiáng)度鋼3.6.1 低合金超高強(qiáng)度銅的合金化3.6.2 低合金超高強(qiáng)度鋼的脆性3.6.3 常用的低合金超高強(qiáng)度鋼3.7 低碳馬氏體結(jié)構(gòu)鋼本章小結(jié)思考題與習(xí)題第4章 工模具鋼4.1 刃具鋼4.1.1 碳素工具鋼4.1.2 低合金工具鋼4.1.3 高速鋼4.2 模具鋼4.2.1 冷作模具鋼4.2.2 熱作模具鋼4.2.3 塑料模具鋼4.2.4 模具鋼的選用本章小結(jié)思考題與習(xí)題第5章 不銹耐蝕鋼5.1 金屬腐蝕的基本概念5.1 銹1鋼鐵材料的腐蝕類型5.1 銹2提高鋼耐腐蝕性的途徑5.1.3 不銹鋼的分類5.2 不銹鋼中的合金元素及作用5.2.1 合金元素對(duì)鐵的電極電位的影響5.2.2 舍金元素對(duì)鐵的極化性能的影響5.2.3 合金元素對(duì)不銹鋼組織和性能的影響5.3 鐵素體不銹鋼5.3.1 鐵素體不銹鋼的成分和性能特點(diǎn)5.3.2 鐵素體不銹鋼的脆性5.3.3 鐵素體不銹鋼的熱處理5.4 馬氏體不銹鋼5.4.1 馬氏體不鎊鋼的成分和性能特點(diǎn)5.4.2 馬氏體不銹鋼的熱處理5.5 奧氏體不銹鋼5.5.1 18-8鉻鎳奧氏體不銹鋼的成分和性能特點(diǎn)5.5.2 奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕與防止方法5.5.3 Cr-Mn奧氏體不銹鋼5.6 奧氏體雙相鋼5.6.1 奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼5.6.2 奧氏體－馬氏體雙相不銹鋼本章小結(jié)思考題與習(xí)題第6章 耐熱鋼及耐熱合金6.1 耐熱鋼及合金的高溫性能6.1.1 抗氧化性能6.1.2 熱強(qiáng)性能6.1.3 提高熱強(qiáng)性能的途徑6.1.4 耐熱鋼和合金的分類6.2 抗氧化鋼6.2.1 鐵素體型抗氧化鋼6.2.2 奧氏體型抗氧化鋼6.3 熱強(qiáng)鋼6.3.1 珠光體型熱強(qiáng)鋼6.3.2 馬氏體型熱強(qiáng)鋼6.3.3 奧氏體型熱強(qiáng)鋼及合金6.4 鎳基耐熱合金本章小結(jié)思考題與習(xí)題第7章 鑄鐵7.1 鑄鐵的分類、石墨化及影響因素7.1.1 鑄鐵的特點(diǎn)與分類7.1.2 鑄鐵的石墨化7.2 普通灰口鑄鐵7.2.1 灰口鑄鐵的成分、組織與性能7.2.2 灰口鑄鐵的孕育處理7.2.3 灰口鑄鐵的熱處理7.3 可鍛鑄鐵7.3.1 可鍛鑄鐵的組織和生產(chǎn)7.3.2 可鍛鑄鐵的牌號(hào)、性能及用途7.4 球墨鑄鐵7.4.1 球墨鑄鐵的成分、組織、牌號(hào)和性能7.4.2 球墨鑄鐵的生產(chǎn)7.4.3 球墨鑄鐵的熱處理7.5 蠕墨鑄鐵及合金鑄鐵簡介7.5.1 蠕墨鑄鐵7.5.2 舍金鑄鐵本章小結(jié)思考題與習(xí)題第二篇 有色金屬材料第8章 鋁及鋁合金8.1 鋁的合金化8.1.1 純鋁8.1.2 鋁合金的分類8.1.3 鋁合金的強(qiáng)化8.1.4 鋁合金的時(shí)效處理8.2 鑄造鋁合金8.2.1 鑄造鋁舍金的牌號(hào)種類及化學(xué)成分8.2.2 鋁-硅鑄造合金8.2.3 鋁－銅鑄造合金8.2.4 鋁－鎂鑄造合金8.2.5 鋁－鋅鑄造舍金8.3 變形鋁合金8.3.1 變形鋁合金牌號(hào)及表示方法8.3.2 1×××系合金8.3.3 2×××系合金8.3.4 3×××系合金8.3.5 4×××系合金8.3.6 5×××系合金8.3.7 6×××系合金8.3.8 7×××系合全本章小結(jié)思考題與習(xí)題第9章 銅及錒合金9.1 工業(yè)純銅及銅的合金化9.1.1 工業(yè)純銅9.1.2 銅合金分類及強(qiáng)化方法9.2 黃銅9.2.1 普通黃銅9.2.2 特殊黃銅9.2.3 黃銅的熱處理9.2.4 黃銅的脫鋅和季裂9.3 青銅9.3.1 錫青銅9.3.2 特殊青銅本章小結(jié)思考題與習(xí)題第10章 鈦及鈦合金10.1 純鈦與鈦的合金化10.1.1 純鈦10.1.2 鈦的合金化10.2 常用鈦合金10.2.1 α鈦合金10.2.2 β鈦合金10.2.3 α+β鈦合金102.4 鈦及鈦合金的熱處理本章小結(jié)思考題與習(xí)題第11章 鎂及鎂合金11.1 鎂的合金化及鎂合金的分類11.1.1 鎂的合金化11.1.2 常用舍金元素對(duì)鎂合金組織和性能的影響11.1.3 鎂合全的分類和牌號(hào)11.2 常用鎂合金11.2.1 鑄造鎂合金組織和性能11.2.2 變形鎂舍金組織和性能本章小結(jié)思考題與習(xí)題第三篇 新型金屬材料第12章 金屬基復(fù)合材料12.1 概論12.2 增強(qiáng)纖維及特性12.2.1 纖維具有高強(qiáng)度的原因12.2.2 碳纖維12.2.3 硼纖維12.2.4 碳化硅纖維12.2.5 氧化鋁纖維12.2.6 晶須12.3 復(fù)合材料的復(fù)合理論12.3.1 單向復(fù)合材料的彈性性質(zhì)12.3.2 單向復(fù)合材料的強(qiáng)度12.4 金屬基復(fù)合材料界面12.4.1 金屬基復(fù)合材料的界面類型12.4.2 金屬基復(fù)合材料的界面優(yōu)化12.4.3 界面對(duì)復(fù)合材料性能的影響12.5 金屬基復(fù)合材料的制造技術(shù)12.5.1 固態(tài)制造技術(shù)12.5.2 液態(tài)制造技術(shù)12.5.3 原位復(fù)合法本章小結(jié)思考題與習(xí)題第13章 粉末冶金材料13.1 概論13.2 粉末冶金結(jié)構(gòu)材料13.2.1 概速13.2.2 燒蛄鐵基結(jié)構(gòu)材料13.2.3 燒結(jié)銅基結(jié)構(gòu)材料13.3 粉末冶金減摩和摩擦材料13.3.1 粉末冶金減摩材料13.3.2 粉末冶金摩擦材料13.4 難熔金屬和硬質(zhì)合金13.4.1 堆熔金屬13.4.2 硬質(zhì)合金本章小結(jié)思考題與習(xí)題第14章 形狀記憶合金14.1 馬氏體相變與形狀記憶效應(yīng)14.1.1 馬氏體相變14.1.2 形狀記憶效應(yīng)14.1.3 熱彈性馬氏體相變14.1.4 偽彈性及超彈性14.2 形狀記憶效應(yīng)的機(jī)制14.2.1 呈現(xiàn)形狀記憶效應(yīng)的條件14.2.2 彈性相變合金的形狀記憶效應(yīng)機(jī)制14.3 形狀記憶合金的晶體結(jié)構(gòu)14.4 形狀記憶合金的力學(xué)行為14.4.1 馬氏體形成時(shí)的偽彈性和形狀記憶效應(yīng)14.4.2 Cu-Zn系單晶14.4.3 Cu-Zn系多晶14.5 影響合金形狀記憶效應(yīng)的因素14.5.1 母相有序度的影響14.5.2 母相晶粒度的影響14.5.3 形變度的影響14.6 常用形狀記憶合金材料及其應(yīng)用14.6.1 常用形狀記憶合金材料及其性能特點(diǎn)14.6.2 形狀記憶合金應(yīng)用舉例本章小結(jié)思考題與習(xí)題參考文獻(xiàn)

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