工程材料

绪论

0.1 中华民族对材料发展的重大贡献

0.2 材料的结合键4

0.3 工程材料的分类

第1章 材料的结构与性能特点

1.1 金属材料的结构与组织

1.1.1 纯金属的晶体结构

1.1.2 合金的晶体结构

1.1.3 金属材料的组织

1.2 金属材料的性能特点

1.2.1 金属材料的工艺性能

1.2.2 金属材料的力学性能

1.2.3 金属材料的理化性能

1.3 高分子材料的结构与性能特

1.3.1 高分子材料的结构

1.3.2 高分子材料的性能特点

1.4 陶瓷材料的结构与性能特点

1.4.1 陶瓷材料的结构

1.4.2 陶瓷材料的性能特

第2章 金属材料组织和性能的控制

2.1 纯金属的结晶

2.1.1 纯金属的结晶

2.1.2 同素异构转变

2.1.3 铸锭的结构

2.1.4 结晶理论的工程应用

2.2 合金的结晶

2.2.1 二元合金的结晶

2.2.2 合金的性能与相图的关系

2.2.3 铁碳合金的结晶

2.3 金属的塑性加工

2.3.1 金属的塑性变形

2.3.2 金属的再结晶

2.3.3 塑性变形和再结晶的工程应用

2.4 钢的热处理

2.4.1 钢在加热时的转变

2.4.2 钢在冷却时的转变

2.4.3 钢的普通热处理

2.4.4 钢的表面热处理

2.4.5 钢的化学热处理

2.4.6 其他热处理技术

2.4.7 计算机技术在热处理中的应用

2.4.8 热处理的工程应用

2.5 钢的合金化

2.5.1 合金元素与铁、碳的作用

2.5.2 合金元素对Fe-Fe3C相图的影响

2.5.3 合金元素对钢热处理的影响

2.5.4 合金元素对钢的工艺性能的影响

2.5.5 合金元素对钢的性能的影响

2.5.6 合金化的工程应用

2.6 表面技术

2.6.1 电刷镀

2.6.2 热喷涂技术

2.6.3 气相沉积技术

2.6.4 激光表面改性

第3章 金属材料

3.1 碳钢

3.1.1 碳钢的成分和分类

3.1.2 碳钢的牌号及用途

3.2 合金钢

3.2.1 概述

3.2.2 合金结构钢

3.2.3 合金工具钢

3.2.4 特殊性能钢

3.3 铸钢与铸铁

3.3.1 铸钢

3.3.2 铸铁

3.4 有色金属及其合金

3.4.1 铝及铝合金

3.4.2铜及铜合金

3.4.3钛及钛合金

3.4.4镁及镁合金

3.4.5镍及镍合金

3.4.6轴承合金

第4章 高分子材料

4.1 工程塑料

4.1.1 塑料的组成

4.1.2 塑料的分类

4.1.3 常用工程塑料

4.2 合成纤维

4.2.1 合成纤维的生产方法

4.2.2 常用合成纤维

4.3 合成橡胶

4.3.1 合成橡胶的分类和橡胶制品的组成

4.3.2 常用合成橡胶

第5章 陶瓷材料

5.1 普通陶瓷

5.1.1 普通日用陶瓷

5.1.2 普通工业陶瓷

5.2 特种陶瓷

5.2.1 氧化物陶瓷

5.2.2 碳化物陶瓷

5.2.3 硼化物陶瓷

5.2.4 氮化物陶瓷

第6章 复合材料

6.1 复合材料的复合原则

6.1.1 纤维增强复合材料的复合原则

6.1.2 颗粒增强复合材料的复合原则

6.2 复合材料的性能特点

6.2.1 比强度和比模量

6.2.2 抗疲劳性能和抗断裂性能

6.2.3 高温性能

6.2.4 减摩、耐磨、减振性能

6.2.5 其他特殊性能

6.3 非金属基复合材料

6.3.1 聚合物基复合材料

6.3.2 陶瓷基复合材料

6.3.3 碳基复合材料

6.4 金属基复合材料

6.4.1 金属陶瓷

6.4.2 纤维增强金属基复合材料

6.4.3 细粒和晶须增强金属基复合材料

第7章 功能材料及新材料

7.1 电功能材料

7.1.1 金属导电材料

7.1.2 金属电接点材料

7.1.3 电阻材料

7.1.4 导电高分子材料

7.1.5 超导材料

7.2 磁功能材料

7.2.1 软磁材料

7.2.2 永磁材料

7.2.3 信息磁材料

7.3 热功能材料

7.3.1 膨胀材料

7.3.2 形状记忆材料

7.3.3 测温材料

7.4 光功能材料

7.4.1 光学材料

7.4.2 固体激光器材料

7.4.3 信息显示材料

7.4.4 光纤

7.5 隐形材料及智能材料

7.6 纳米材料

7.6.1 纳米材料及其特性

7.6.2 碳纳米材料

7.6.3 纳米陶瓷材料

7.6.4 纳米复合材料

第8章 零件失效分析与选材原则

8.1 机械零件的失效

8.1.1 畸变失效

8.1.2 断裂失效

8.1.3 磨损失效

8.1.4 腐蚀失效

8.2 机械零件失效分析

8.2.1 零件失效基本原因

8.2.2 零件失效分析

8.3 机械零件选材原则

8.3.1 使用性能原则

8.3.2 lT艺性能原则

8.3.3 经济及环境友好性原则

第9章 典型工件的选材及工艺路线设计

9.1 齿轮选材

9.1.1 齿轮的工作条件

9.1.2 齿轮的失效形式

9.1.3 齿轮材料的性能要求

9.1.4 齿轮类零件的选材

9.1.5 典型齿轮选材举例

9.2 轴类零件选材

9.2.1 轴类零件的工作条件

9.2.2 轴类零件的失效形式

9.2.3 轴类零件材料的性能要求

9.2.4 轴类零件的选材

9.2.5 典型轴的选材

9.3 弹簧选材

9.3.1 弹簧的工作条件

9.3.2 弹簧的失效形式

9.3.3 弹簧材料的性能要求

9.3.4 弹簧的选材

9.3.5 典型弹簧选材

9.4 刃具选材

9.4.1 刃具的工作条件

9.4.2 刃具的失效形式

9.4.3 刃具材料的性能要求

9.4.4 刃具的选材

9.4.5 刃具选材举例

第10章 工程材料的应用

10.1 汽车用材

10.1.1 汽车用金属材料

10.1.2汽车用塑料

10.1.3汽车用橡胶

10.1.4 汽车用陶瓷材料

10.1.5 汽车新材料发展趋势

10.2 机床用材

10.2.1 机身、底座用材

10.2.2 齿轮用材

10.2.3 轴类零件用材

10.2.4 螺纹联接件用材

10.2.5 螺旋传动件用材

10.2.6 蜗轮、蜗杆传动用材

10.2.7 滑动轴承材料

10.2.8 滚动轴承用材

10.3 仪器仪表用材

10.3.1 壳体材料

10.3.2 轴类零件用材

10.3.3 凸轮用材

10.3.4 齿轮用材

10.3.5 蜗轮、蜗杆用材

10.3.6 微型机电系统用材

10.4 热能设备用材

10.4.1 锅炉主要部件用钢

10.4.2 汽轮机主要零部件用钢

10.4.3 发电机转子用材

10.5 化工设备用材

10.5.1 化工设备用钢

10.5.2 化工设备用有色金属及其合金

10.5.3 非金属材料

10.5.4 复合材料

10.6 航空航天器用材

10.6.1 超高强度钢

10.6.2 轻金属及其合金

10.6.3 高温金属结构材料

10.6.4 先进金属基及无机非金属基复合材料

10.6.5 先进聚合物基复合材料

10.6.6 先进功能材料

附录1 金属材料室温拉伸试验方法新、旧国家标准性能名称和符号对照表

附录2 金属热处理工艺的分类及代号(摘自GB／T 12603—2005）

附录3 常用钢的临界点

附录4 钢铁及合金牌号统一数字代号体系(摘自GB／T 17616—1998）.

附录5 国内外常用钢号对照表 .

附录6 常用铝及铝合金状态代号与说明(摘编自GB／T 16475—2008）

附录7 若干物理量单位换算表

附录8 工程材料常用词汇中英文对照表

参考文献

《工程材料（第5版）/清华大学工程材料系列教材·“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材》根据高等工业学校机械工程材料及物理化学课程教学指导小组制定的机械工程材料课程教学大纲和教学基本要求编写。阐述了工程材料的结构、组织、性能及其影响因素等工程材料的基本理论和基本规律；介绍了金属材料、高分子材料、陶瓷材料、复合材料等常用工程材料以及它们的应用等基本知识；讨论了机械零件的失效与选材等内容。本教材可作为高等院校机类专业学生用书，也可供报考机械类专业研究生的考生和有关工程技术人员学习、参考。《工程材料（第5版）/清华大学工程材料系列教材·“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材》课程2005年被评为国家级精品课程，并荣获2004年度北京市高等教育教学成果二等奖。

本书课程是高等院校机类专业的一门技术基础课。《工程材料》课程的任务是从机械工程的应用角度出发，阐明机械工程材料的基本理论，了解材料的成分，加工工艺、组织、结构与性能之间的关系；介绍常用机械工程材料及其应用等基本知识。本课程的目的是使学生通过学习，在掌握机械工程材料的基本理论及基本知识的基础上，具备根据机械零件使用条件和性能要求，对结构零件进行合理选材及制定零件工艺路线的初步能力。由于能源、材料和信息是现代社会和现代科学技术的三大支柱，学习并掌握工程材料的基本知识，对于工科院校机械类专业的学生是十分必要的。国内外许多高等院校已把《工程材料》(或称《机械工程材料》)课程设置为机械类专业的一门十分重要的技术基础课。

本书根据高等工业学校机械工程材料教学大纲和教学要求编定，是普通高等教育“十一五”国家级规划教材，可作为高等院校学生学习工程材料课程的教材，也可供报考机械类专业和材料科学与工程类专业研究生的考生和有关工程技术人员学习、参考。