金属材料与热处理

第1篇金属的热处理

第1章金属材料基础知识1

1.1金属材料的性能1

1.1.1金属材料的力学性能1

1.1.2金属材料的物理性能3

1.1.3金属材料的化学性能3

1.2金属材料的晶体结构4

1.2.1晶体与非晶体4

1.2.2金属的实际晶体结构5

1.2.3合金的相结构6

1.3铁碳合金的基本组织与铁碳相图7

1.3.1纯铁的同素异构转变7

1.3.2铁碳合金的基本相7

1.3.3铁碳合金相图8

思考题10

第2章钢的热处理原理11

2.1概述11

2.1.1热处理的作用11

2.1.2钢的临界温度11

2.2钢在加热时的转变12

2.2.1奥氏体形成的热力学条件12

2.2.2奥氏体的形成过程12

2.2.3影响奥氏体形成速度的因素14

2.2.4奥氏体的晶粒度及其影响因素16

2.3钢在冷却时的转变18

2.3.1过冷奥氏体的等温转变曲线19

2.3.2珠光体转变21

2.3.3马氏体转变26

2.3.4贝氏体转变30

2.3.5过冷奥氏体的连续冷却转变

曲线34

2.4钢的回火转变37

2.4.1淬火钢在回火时的组织转变37

2.4.2淬火钢回火时力学性能的变化38

2.4.3回火脆性40

思考题41

第3章钢的热处理工艺42

3.1钢的退火与正火42

3.1.1钢的退火42

3.1.2钢的正火45

3.1.3退火和正火的选用45

3.2钢的淬火45

3.2.1淬火及其目的45

3.2.2淬火工艺46

3.2.3淬火方法48

3.2.4钢的淬透性50

3.2.5淬火缺陷及其防止53

3.3钢的回火58

3.3.1回火温度59

3.3.2回火保温时间60

3.3.3回火后的冷却60

3.4钢的表面热处理60

3.4.1表面淬火60

3.4.2化学热处理62

3.5热处理与表面处理新技术68

3.5.1可控气氛热处理68

3.5.2真空热处理69

3.5.3形变热处理70

3.5.4表面技术72

思考题75

第4章有色金属及合金的热处理76

4.1固溶处理76

4.1.1基本概念76

4.1.2合金固溶处理后的性能变化77

4.2合金的时效77

4.2.1时效过程中的组织变化78

4.2.2时效过程中的性能变化79

4.2.3时效方式80

思考题81

第2篇金 属 材 料

第5章钢的合金化基础82

5.1合金元素与铁和碳的相互作用82

5.1.1合金元素及其在钢中的分布82

5.1.2合金元素与铁的相互作用82

5.1.3合金元素与碳的相互作用84

5.1.4合金元素对Fe-Fe3C相图的影响85

5.2合金元素对钢的热处理的影响86

5.2.1合金元素对钢加热时奥氏体形成

过程的影响86

5.2.2合金元素对钢的过冷奥氏体分解

转变的影响87

5.2.3合金元素对淬火钢的回火的

影响88

5.3合金元素与钢的强韧化89

5.3.1合金元素对钢的强度的影响89

5.3.2提高钢韧性的途径90

5.4钢的分类及编号91

5.4.1碳钢的分类91

5.4.2碳钢的编号92

5.4.3合金钢的分类92

5.4.4合金钢的编号93

思考题94

第6章结构钢95

6.1工程结构钢95

6.1.1工程结构钢的性能要求95

6.1.2工程结构钢的化学成分特点95

6.1.3碳素结构钢96

6.1.4低合金结构钢96

6.1.5提高低合金结构钢性能的途径99

6.2渗碳钢99

6.2.1渗碳钢的性能要求99

6.2.2渗碳钢的化学成分特点100

6.2.3典型渗碳钢及其应用100

6.2.4渗碳钢的热处理特点100

6.3调质钢102

6.3.1调质钢的性能要求102

6.3.2调质钢的化学成分特点103

6.3.3典型调质钢及其应用103

6.3.4调质钢的热处理特点103

6.4弹簧钢105

6.4.1弹簧钢的性能要求105

6.4.2弹簧钢的化学成分特点106

6.4.3典型弹簧钢及应用106

6.4.4弹簧钢的热处理特点106

6.5滚动轴承钢108

6.5.1滚动轴承钢的性能要求108

6.5.2滚动轴承钢的化学成分特点108

6.5.3典型滚动轴承钢及应用109

6.5.4滚动轴承钢的热处理特点110

思考题110

第7章工具钢112

7.1刃具钢112

7.1.1刃具钢的基本性能112

7.1.2碳素刃具钢112

7.1.3低合金刃具钢114

7.1.4高速钢116

7.2模具钢122

7.2.1冷作模具钢122

7.2.2热作模具钢127

7.2.3塑料模具用钢130

7.3量具钢132

7.3.1量具用钢应具有的基本性能132

7.3.2量具钢的选择133

7.3.3量具钢的热处理133

思考题134

第8章不锈钢与耐热钢135

8.1不锈钢135

8.1.1金属腐蚀的概念135

8.1.2不锈钢的化学成分特点136

8.1.3常用不锈钢136

8.2耐热钢140

8.2.1耐热钢的一般概念140

8.2.2常用的耐热钢141

思考题144

第9章铸铁146

9.1铸铁的分类及石墨化146

9.1.1铸铁的分类146

9.1.2Fe-Fe3C和Fe-C双重相图147

9.1.3铸铁的石墨化147

9.2灰铸铁148

9.2.1灰铸铁的成分、牌号及组织149

9.2.2灰铸铁的性能150

9.2.3灰铸铁的热处理151

9.3可锻铸铁151

9.3.1可锻铸铁的成分、牌号及用途151

9.3.2可锻铸铁的石墨化退火153

9.4球墨铸铁154

9.4.1球墨铸铁的成分、牌号及用途154

9.4.2球墨铸铁的热处理155

9.5蠕墨铸铁156

9.6合金铸铁157

9.6.1耐磨铸铁157

9.6.2耐热铸铁158

9.6.3耐蚀铸铁158

思考题158

第10章有色金属及合金159

10.1铝及铝合金159

10.1.1纯铝159

10.1.2铝合金分类及热处理159

10.1.3变形铝合金161

10.1.4铸造铝合金163

10.2镁及镁合金165

10.2.1纯镁的性质165

10.2.2镁的合金化及热处理165

10.2.3常用镁合金166

10.3钛及钛合金167

10.3.1纯钛168

10.3.2钛的合金化及钛合金的分类168

10.3.3常用钛合金169

10.3.4钛合金的热处理170

10.4铜及铜合金171

10.4.1纯铜171

10.4.2黄铜171

10.4.3青铜173

10.4.4白铜175

思考题176

第3篇其它材料简介

第11章非金属材料177

11.1高分子材料177

11.1.1高分子材料基础知识177

11.1.2塑料178

11.1.3橡胶180

11.1.4纤维182

11.1.5胶黏剂183

11.1.6涂料184

11.2陶瓷材料185

11.2.1陶瓷的概念与分类185

11.2.2陶瓷材料的特点185

11.2.3传统陶瓷186

11.2.4特种陶瓷186

11.3复合材料189

11.3.1复合材料的概念189

11.3.2复合材料的特点189

11.3.3常用复合材料的分类191

11.3.4常用纤维增强复合材料简介191

思考题192

第12章新型材料简介193

12.1形状记忆合金193

12.1.1形状记忆效应的机理193

12.1.2形状记忆合金194

12.1.3形状记忆合金的应用194

12.2非晶态合金196

12.2.1非晶态金属的结构特点197

12.2.2非晶态金属性能特点及应用198

12.3超导材料200

12.3.1超导现象及超导材料的基本

性质200

12.3.2超导材料的分类及性能201

12.3.3超导材料的应用202

12.4贮氢合金203

12.4.1金属氢化物贮氢技术原理203

12.4.2金属氢化物贮氢材料应具备的

条件204

12.4.3贮氢合金分类及开发现状204

12.4.4储氢合金的应用205

12.5纳米材料207

12.5.1纳米粒子的特性207

12.5.2纳米材料分类209

12.5.3纳米材料的性能及应用210

思考题211

参考文献212

本书着重介绍了金属材料及热处理的知识，也介绍了一些常用的非金属材料和新型材料，同时介绍了当前工程材料的新工艺、新进展。全书共分3篇12章。第1篇讲述了金属的热处理，简要介绍了金属材料基础知识，重点介绍了钢的热处理原理与工艺。第2篇讲述了金属材料，在介绍钢合金化原理的基础上，分别介绍了常用金属材料的性能、成分、热处理及用途，包括结构钢、工具钢、不锈钢与耐热钢、铸铁和有色金属及合金。第3篇讲述了其它材料，简要介绍了高分子材料、陶瓷材料、复合材料以及新型材料。
本书适用于材料成型与控制工程专业、冶金工程专业及表面工程专业方向的本科教学，也可供相关专业的工程技术人员参考。