金屬材料與熱處理（第二版）

緒論 1

第1章 金屬材料的力學(xué)性能 3
1.1　強(qiáng)度與塑性 3
1.1.1　拉伸試驗(yàn)與拉伸曲線 3
1.1.2　剛度 5
1.1.3　強(qiáng)度 5
1.1.4　塑性 6
1.2　硬度 7
1.2.1　布氏硬度 7
1.2.2　洛氏硬度 8
1.2.3　維氏硬度 9
1.3　沖擊韌度 10
1.3.1　擺錘式一次沖擊試驗(yàn) 10
1.3.2　低溫脆性 10
1.4　疲勞極限 11
1.4.1　疲勞現(xiàn)象 11
1.4.2　疲勞極限 11
1.4.3　提高疲勞極限的途徑 12
1.5　常用力學(xué)性能指標(biāo)及其含義 12
復(fù)習(xí)與思考題1 13

第2章 金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶 14
2.1　純金屬的晶體結(jié)構(gòu) 14
2.1.1　晶體結(jié)構(gòu)的基本概念 14
2.1.2　常見的金屬晶格類型 15
2.1.3　金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 17
2.2　合金的晶體結(jié)構(gòu) 17
2.2.1　合金的基本概念 18
2.2.2　合金的相結(jié)構(gòu) 18
2.3　金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu) 20
2.3.1　多晶體 20
2.3.2　晶體缺陷 21
2.4　純金屬的結(jié)晶 22
2.4.1　冷卻曲線與過冷度 22
2.4.2　純金屬的結(jié)晶過程 23
2.4.3　晶粒大小及控制 24
2.5　合金的結(jié)晶 25
2.5.1　二元合金相圖的建立 26
2.5.2　二元?jiǎng)蚓鄨D 26
2.5.3　二元共晶相圖 29
復(fù)習(xí)與思考題2 32

第3章 鐵碳合金相圖 34
3.1　鐵碳合金的基本相及組織 34
3.1.1　鐵碳合金的基本相 34
3.1.2　鐵碳合金的基本組織 35
3.2　鐵碳合金相圖 36
3.2.1　相圖中的主要特性點(diǎn) 37
3.2.2　主要特性線 38
3.2.3　相區(qū) 39
3.2.4　鐵碳合金的分類 39
3.3　典型合金平衡結(jié)晶過程分析 39
3.3.1　共析鋼 39
3.3.2　亞共析鋼 40
3.3.3　過共析鋼 41
3.3.4　共晶白口鑄鐵 42
3.3.5　亞共晶白口鑄鐵 43
3.3.6　過共晶白口鑄鐵 43
3.4　鐵碳合金的性能與成分、組織的關(guān)系 44
3.4.1　碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對鐵碳合金平衡組織的影響 44
3.4.2　碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對鐵碳合金力學(xué)性能的影響 45
3.4.3　鐵碳合金相圖的應(yīng)用 46
3.4.4　相圖的局限性 47
復(fù)習(xí)與思考題3 47

第4章 非合金鋼 49
4.1　雜質(zhì)元素對非合金鋼性能的影響 49
4.1.1　錳的影響 49
4.1.2　硅的影響 49
4.1.3　硫的影響 50
4.1.4　磷的影響 50
4.1.5　非金屬夾雜物的影響 50
4.2　非合金鋼的分類 51
4.2.1　按鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分類 51
4.2.2　按鋼的冶煉質(zhì)量分類 51
4.2.3　按鋼的用途分類 51
4.3　常用非合金鋼 51
4.3.1　我國鋼鐵產(chǎn)品的牌號表示方法 51
4.3.2　碳素結(jié)構(gòu)鋼 51
4.3.3　優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 53
4.3.4　碳素工具鋼 56
4.3.5　碳素鑄鋼 57
復(fù)習(xí)與思考題4 57

第5章 鋼的熱處理 59
5.1　熱處理概述 59
5.1.1　熱處理的實(shí)質(zhì)、目的和作用 59
5.1.2　熱處理的分類 59
5.2　鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 60
5.2.1　熱處理加熱目的和臨界溫度 60
5.2.2　奧氏體晶粒度及其控制 60
5.3　鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 61
5.3.1　過冷奧氏體等溫冷卻轉(zhuǎn)變 61
5.3.2　馬氏體轉(zhuǎn)變 64
5.3.3　過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 65
5.4　鋼的退火和正火 67
5.4.1　鋼的退火 67
5.4.2　鋼的正火 68
5.5　鋼的淬火 68
5.5.1　鋼的淬火 68
5.5.2　淬火工藝參數(shù) 68
5.5.3　常用的淬火方法 70
5.5.4　鋼的淬透性與淬硬性 71
5.6　鋼的回火 71
5.6.1　鋼的回火 71
5.6.2　鋼在回火時(shí)組織和力學(xué)性能的變化 72
5.6.3　鋼的回火種類 72
5.7　表面熱處理 73
5.7.1　感應(yīng)加熱淬火 73
5.7.2　火焰加熱淬火 74
5.8　化學(xué)熱處理 74
5.8.1　鋼的滲碳 75
5.8.2　滲氮 75
5.9　其他熱處理技術(shù)簡介 76
5.9.1　可控氣氛熱處理 76
5.9.2　真空熱處理 76
5.9.3　形變熱處理 76
5.9.4　高能束熱處理 77
5.9.5　新型淬火冷卻介質(zhì) 77
5.10　熱處理的質(zhì)量控制 77
5.10.1　鋼熱處理的主要缺陷 78
5.10.2　熱處理對零件設(shè)計(jì)的要求 78
復(fù)習(xí)與思考題5 79

第6章 金屬的塑性變形與再結(jié)晶 81
6.1　金屬的塑性變形 81
6.1.1　單晶體的塑性變形 81
6.1.2　多晶體的塑性變形 83
6.2　冷塑性變形對金屬組織和性能的影響 84
6.2.1　冷塑性變形對金屬性能的影響 84
6.2.2　冷塑性變形對金屬組織的影響 85
6.3　冷塑性變形金屬在加熱時(shí)的變化 87
6.3.1　回復(fù) 87
6.3.2　再結(jié)晶 87
6.3.3　晶粒長大 88
6.4　金屬的熱變形加工 89
6.4.1　冷、熱變形加工的區(qū)別 89
6.4.2　熱變形加工對金屬組織和性能的影響 90
復(fù)習(xí)與思考題6 91

第7章 低合金鋼和合金鋼 93
7.1　低合金鋼與合金鋼概述 93
7.1.1　低合金鋼和合金鋼 93
7.1.2　低合金鋼和合金鋼的分類 94
7.2　合金元素在鋼中的作用 94
7.2.1　合金元素與鐵、碳的作用 94
7.2.2　合金元素對鐵碳相圖的影響 95
7.2.3　合金元素對熱處理的影響 97
7.2.4　合金元素對鋼的工藝性能的影響 98
7.3　低合金鋼與合金鋼的編號 99
7.3.1　合金結(jié)構(gòu)鋼的編號 99
7.3.2　合金工具鋼與特殊性能鋼的編號 100
7.3.3　專用鋼的編號 100
7.4　低合金鋼 100
7.4.1　低合金鋼的分類 100
7.4.2　低合金高強(qiáng)度鋼(HSLA) 101
7.4.3　低合金高耐候性鋼 102
7.4.4　低溫用鋼 103
7.5　機(jī)器零件用鋼 103
7.5.1　合金滲碳鋼 104
7.5.2　合金調(diào)質(zhì)鋼 105
7.5.3　合金彈簧鋼 107
7.5.4　滾動(dòng)軸承鋼 109
7.6　合金工具鋼 110
7.6.1　低合金刃具鋼 110
7.6.2　高速工具鋼 112
7.6.3　合金模具鋼 115
7.6.4　量具鋼 118
7.7　特殊性能鋼 119
7.7.1　不銹鋼 119
7.7.2　耐熱鋼 122
7.7.3　高錳耐磨鋼 124
復(fù)習(xí)與思考題7 125

第8章 鑄鐵 128
8.1　鑄鐵及其石墨化 128
8.1.1　鑄鐵的特點(diǎn)和分類 128
8.1.2　鑄鐵的石墨化 129
8.1.3　影響石墨化程度的主要因素 130
8.2　灰鑄鐵 131
8.2.1　灰鑄鐵的組織 131
8.2.2　灰鑄鐵的性能 132
8.2.3　灰鑄鐵的牌號和用途 132
8.2.4　灰鑄鐵的熱處理 133
8.3　球墨鑄鐵 133
8.3.1　球墨鑄鐵的化學(xué)成分和組織特征 133
8.3.2　球墨鑄鐵的牌號、性能和應(yīng)用 134
8.3.3　球墨鑄鐵的熱處理 134
8.4　蠕墨鑄鐵 135
8.4.1　蠕墨鑄鐵的化學(xué)成分和組織特征 135
8.4.2　蠕墨鑄鐵的牌號、性能特點(diǎn) 136
8.5　可鍛鑄鐵 136
8.5.1　可鍛鑄鐵的化學(xué)成分和石墨化退火 136
8.5.2　可鍛鑄鐵的牌號、性能特點(diǎn)及用途 137
8.6　特殊性能鑄鐵 138
8.6.1　耐磨鑄鐵 138
8.6.2　耐熱鑄鐵 138
8.6.3　耐蝕鑄鐵 139
復(fù)習(xí)與思考題8 139

第9章 有色金屬及其合金 141
9.1　鋁及鋁合金 141
9.1.1　純鋁的性能與用途 141
9.1.2　鋁合金的分類 142
9.1.3　鋁合金的時(shí)效硬化 142
9.1.4　變形鋁合金 144
9.1.5　鑄造鋁合金 145
9.2　銅及銅合金 146
9.2.1　純銅 146
9.2.2　銅合金的分類及牌號表示方法 147
9.2.3　黃銅 148
9.2.4　青銅 149
9.2.5　白銅 151
9.3　鈦及鈦合金 151
9.3.1　鈦及鈦合金的種類和性能 151
9.3.2　常用的鈦合金 152
9.4　滑動(dòng)軸承合金 154
9.4.1　滑動(dòng)軸承合金的性能和組織要求 154
9.4.2　錫基和鉛基軸承合金(巴氏合金) 155
9.4.3　銅基和鋁基軸承合金 155
復(fù)習(xí)與思考題9 156

第10章 非金屬材料及復(fù)合材料 158
10.1　塑料 158
10.1.1　塑料的組成 158
10.1.2　塑料的分類 158
10.1.3　塑料的特性 159
10.1.4　常用塑料 159
10.2　橡膠 161
10.2.1　橡膠制品的組成 162
10.2.2　橡膠的分類 162
10.2.3　常用的橡膠 162
10.3　陶瓷 163
10.3.1　陶瓷的定義和分類 163
10.3.2　陶瓷的生產(chǎn)過程 164
10.3.3　陶瓷的性能 164
10.3.4　常用的陶瓷 165
10.4　復(fù)合材料 166
10.4.1　復(fù)合材料的組成與基本類型 166
10.4.2　復(fù)合材料的性能特點(diǎn) 167
10.4.3　常用復(fù)合材料 168
復(fù)習(xí)與思考題10 169

第11章 金屬材料的失效與選材 170
11.1　金屬材料的失效 170
11.1.1　失效的概念 170
11.1.2　失效形式 170
11.1.3　失效的原因 171
11.1.4　失效分析的一般過程 172
11.2　金屬材料的合理選用 173
11.2.1　金屬材料選材的一般原則 173
11.2.2　金屬材料選材的方法與步驟 175
11.3　典型零構(gòu)件的選材 175
11.3.1　軸類零件的選材 175
11.3.2　齒輪類零件的選材 177
11.3.3　刃具的選材 178
11.3.4　箱體類零件的選材 179
復(fù)習(xí)與思考題11 180

附錄 182
附錄A　實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 182
附錄B　平面布氏硬度值計(jì)算表 196
附錄C　常用鋼種的臨界溫度 201
附錄D　金屬熱處理工藝的分類及代號 204
附錄E　世界各國常用鋼號對照表 206

參考文獻(xiàn) 209