工程材料与应用

绪论 1

第1章 材料的内部结构 6

1.1 固体材料的结构 6

1.1.1 晶态结构 6

1.1.2 非晶态结构 7

1.1.3 晶体和非晶体的性能特点 7

1.2 金属晶体结构与结晶 7

1.2.1 常见金属晶体的结构 7

1.2.2 实际金属的结构 9

1.2.3 金属结晶过程 11

1.3 高分子化合物的组成与结构 15

1.3.1 高分子化合物的组成 15

1.3.2 大分子链的组成与结构 16

1.3.3 大分子链的聚集态结构 19

1.4 陶瓷材料的组成与结构 20

1.4.1 晶体相 21

1.4.2 玻璃相 23

1.4.3 气相. 23

1.4.4 同质多晶转变 24

本章学习指导 24

复习题 24

第2章 材料的力学行为 26

2.1 材料的性能 26

2.1.1 静态力学性能 26

2.1.2 动态力学性能. 32

2.1.3 高、低温性能 35

2.1.4 材料的工艺性能 35

2.1.5 工艺过程对材料性能的影响 36

2.2 金属的塑性变形与再结晶 37

2.2.1 单晶体的弹性及塑性变形 38

2.2.2 实际金属的塑性变形 41

2.2.3 塑性变形对金属组织与性能的影响 41

2.2.4 金属的再结晶 44

2.3 金属的热加工 46

2.3.1 金属的热加工与冷加工 46

2.3.2 热加工对金属组织和性能的影响 48

2.4 材料的超塑性 49

2.4.1 超塑性现象 49

2.4.2 合金超塑性的应用 50

2.4.3 陶瓷材料超塑性 51

2.5 高聚物的力学状态 51

2.5.1 线型无定型高聚物的力学状态 51

2.5.2 结晶和交联对高聚物力学状态的影响 53

本章学习指导 54

复习题 55

第3章 合金的结构及平衡相图 57

3.1 合金的结构 57

3.1.1 固溶体 57

3.1.2 金属化合物 58

3.1.3 机械混合物 58

3.2 平衡相图的概念 59

3.2.1 平衡相图 59

3.2.2 冷却曲线 59

3.2.3 溶解度的研究 60

3.2.4 几个特例 60

3.3 平衡相图的应用 61

3.3.1 表象点的研究 61

3.3.2 合金的结晶 62

3.3.3 三相反应 62

3.3.4 金属化合物 63

3.3.5 相图与合金性能之间的关系 63

3.4 铁—碳平衡相图 65

3.4.1 铁碳合金的基本相 66

3.4.2 Fe-Fe3C相图中点和线的意义 67

3.4.3 单相区 68

3.4.4 钢的组织转变 68

3.4.5 白口铁的组织转变 70

3.4.6 含碳量与铁碳合金性能关系 71

本章学习指导 74

复习题 75

第4章 热处理 76

4.1 概述 76

4.1.1 改善工艺性能的热处理 76

4.1.2 提高强度的热处理 76

4.2 钢在加热时的转变 77

4.3 钢在冷却时的转变 79

4.3.1 等温冷却转变 79

4.3.2 连续冷却转变 83

4.4 钢的退火与正火 83

4.4.1 钢的退火 83

4.4.2 钢的正火 85

4.5 钢的淬火 85

4.5.1 淬火加热温度的选择 85

4.5.2 淬火介质 86

4.5.3 淬火方法 87

4.6 钢的回火 88

4.6.1 回火的目的 88

4.6.2 淬火钢回火时的组织转变 89

4.6.3 回火种类及其应用 90

4.6.4 回火脆性 91

4.7 淬火钢的三大特性 93

4.7.1 钢的淬硬性 93

4.7.2 钢的淬透性 94

4.7.3 钢的回火稳定性 94

4.8 钢的表面热处理 95

4.8.1 钢的表面淬火 95

4.8.2 钢的化学热处理 97

本章学习指导 101

复习题 101

第5章 工业用钢及铸铁 103

5.1 钢的综述 103

5.1.1 钢材生产简介 103

5.1.2 钢的分类、编号与成分特点 105

5.1.3 碳钢和合金钢的特点 108

5.2 结构钢 110

5.2.1 工程结构钢 110

5.2.2 机器结构钢 113

5.3 工具钢 121

5.3.1 刃具钢 121

5.3.2 模具钢 125

5.3.3 量具钢 127

5.4 特殊性能钢 127

5.4.1 不锈钢 127

5.4.2 耐热钢 128

5.4.3 耐磨钢 128

5.5 铸铁 128

5.5.1 灰铸铁 130

5.5.2 蠕墨铸铁 133

5.5.3 可锻铸铁 134

5.5.4 球墨铸铁 135

5.5.5 合金铸铁 137

本章学习指导 137

复习题 138

第6章 有色金属及其合金 140

6.1 铝及铝合金 140

6.1.1 综述 140

6.1.2 铝合金 140

6.2 铜及铜合金 146

6.2.1 综述 146

6.2.2 黄铜 146

6.2.3 青铜 148

6.3 轴承合金 150

6.3.1 锡基轴承合金 151

6.3.2 铅基轴承合金 152

6.3.3 铝基轴承合金 153

6.3.4 铜基轴承合金 153

6.3.5 锌基轴承合金 153

6.4 其他有色金属及合金 154

6.4.1 钛及钛合金 154

6.4.2 锌基合金 155

6.4.3 镍基合金 156

本章学习指导 156

复习题 157

第7章 非金属材料 158

7.1 塑料 158

7.1.1 塑料的组成、特点及分类 158

7.1.2 常用工程塑料简介 159

7.2 橡胶 164

7.2.1 橡胶的组成 164

7.2.2 常用橡胶材料 165

7.3 工业陶瓷 166

7.3.1 陶瓷的性能 166

7.3.2 常用工业陶瓷 168

7.4 复合材料 171

7.4.1 纤维复合材料 173

7.4.2 层合复合材料 174

7.4.3 颗粒复合材料 175

本章学习指导 175

复习题 176

第8章 机械零件选材 177

8.1 选材的原则与方法 177

8.1.1 选材的一般原则 177

8.1.2 选材的步骤和方法 179

8.2 材料选择方法举例 183

8.2.1 以综合力学性能为主的选材方法 183

8.2.2 以耐磨性为主的钢材选择方法 184

8.2.3 以弹性为主的选材方法 186

8.2.4 常用工具的选材 187

本章学习指导 188

复习题 189

部分习题参考答案 190

第1章部分习题参考答案 190

第2章部分习题参考答案 191

第3章部分习题参考答案 193

第4章部分习题参考答案 196

第5章部分习题参考答案 199

第6章部分习题参考答案 203

第7章部分习题参考答案 204

第8章部分习题参考答案 205

参考文献 206 2100433B

本书按照高校教改要求，以国家教育部最新颁布的《工程材料及机械制造基础课程教学基本要求》中工程材料的基本教学内容和要求为依据，对现有的相关教材进行了必要的分析，汲取了国内外同类教材的某些优点，并结合相关院校的教改成果及作者多年的教学经验编写而成。

本书以化学成分、工艺→组织、结构→性能→用途为主线，将金属与非金属材料结合在一起，既突出共性，又兼顾个性；从理论上简明扼要地论述了材料的成分、结构、组织与性能的关系，并着重叙述了材料改性的原理、方法，以及常用工程材料的成分、结构、性能和用途；从选材和材料改性等方面介绍了工程材料的实际应用。书中基本术语和材料牌号等都采用了新标准。

本书既可作为高等院校本科机械类和近机类专业的教材，亦可作为高职、高专院校相关专业的教材和有关专业人员的参考书。

《园林工程材料识别与应用》主要内容包括园林工程基本建筑材料和园林假山与石景工程、园路工程、园林建筑工程、园林水景工程、园林给排水与喷灌工程、园林供电工程常用工程材料的基本性能、识别要点、综合应用等。

《园林工程材料应用与识别技巧》针对目前园林工程施工设计中所用的传统材料及市场上流行的新型材料,紧紧围绕应用与识别技巧两条主线对园林工程材料进行介绍。

《园林工程材料应用与识别技巧》可供园林工程施工、设计及管理人员使用，也可供高等院校园林专业人员阅读和参考。

绪　论

第1篇　工程材料

第1章　材料的力学性能

1.1　强度、刚度和塑性

1.2　冲击韧性和疲劳抗力

1.3　硬度

1.4　断裂韧性的概念

思考题

第2章　金属材料的基础知识

2.1　金属与合金的组织结构

2.2　金属与合金的结晶

2.3　金属的塑性变形和强化

思考题

第3章铁碳合金

3.1　铁碳合金的基本相

3.2　铁碳合金状态图

3.3　铁碳合金的性能及状态图的应用

思考题

第4章　钢的热处理及表面强化技术

4.1　钢热处理时的组织转变

4.2　钢的预备热处理与补充热处理

4.3　钢的最终热处理(1)——淬火与回火

4.4　钢的最终热处理(2)——表面热处理

4.5　热处理缺陷和热处理技术条件标注

4.6　钢的表面强化技术

思考题

第5章　工业用钢

5.1　钢材质量与钢中合金元素的作用

5.2　钢的分类和牌号表示法

5.3　结构钢

5.4　刃具钢

5.5　模具钢

5.6　特殊钢

思考题

第6章　铸铁

6.1　概述

6.2　灰铸铁

6.3　球墨铸铁

6.4　其他铸铁

思考题

第7章　有色金属与粉末冶金材料

7.1　铝及铝合金

7.2　铜及铜合金

7.3　滑动轴承合金

7.4　粉末冶金材料

思考题

第8章　非金属材料

8.1　高分子材料的基础知识

8.2　塑料

8.3　橡胶与合成胶粘剂

8.4　陶瓷

8.5　复合材料

思考题

第2篇　材料的成形

第9章　铸造

9.1　砂型铸造与铸件缺陷

9.2　合金的铸造性能与常用铸造合金

9.3　砂型铸件图与铸件结构工艺性

9.4　特种铸造及铸造方法的选择

思考题

第10章　锻压

10.1　锻造概述

10.2　自由锻

10.3　模锻

10.4　板料冲压

思考题

第11章　焊接

11.1　手弧焊与焊接质量

11.2　其他常用焊接方法与焊接方法的选择

11.3　金属的焊接性能与焊件的结构工艺性

思考题

第12章　机械零件毛坯的选择

12.1　毛坯选择的原则

12.2　机械零件毛坯的种类与选择

12.3　毛坯选择示例

思考题

第13章　非金属材料的成形

13.1　塑料的成形及二次加工

13.2　其他非金属材料的成形

思考题

第3篇　材料及热处理的应用

第14章　失效及其防护

14.1　断裂

14.2　断裂的原因及防止方法

14.3　磨损

14.4　其他失效

思考题

第15章　选材的原则和步骤

15.1　选材的原则

15.2　选材的步骤

思考题

第16章　机械零件的选材

16.1　机械零件的选材方法

16.2　传动零件的选材

16.3　轴弹簧和机架的选材

思考题

第17章　工模具的选材

17.1　冷作模的选材

17.2　热作模的选材

17.3　塑料模的选材

17.4　刀具和量具的选材

思考题

第18章　淬火件的结构工艺性和热处理工序位置安排

18.1　淬火件的结构工艺性

18.2　合理安排热处理工序位置

思考题

附　录

附录Ⅰ　黑色金属硬度及强度的换算表

附录Ⅱ　常用钢的热处理规范

附录Ⅲ　热处理技术条件用的符号

附录Ⅳ　常用钢的临界淬透直径

参考文献2100433B