机械工程材料（第4版）

第4 版前言

第1 版前言

绪论 1

第一章 机械零件(或器件) 的失效

分析 4

第一节 零件在常温静载下的过量变形 4

第二节 零件在静载和冲击载荷下的断裂 9

第三节 零件在交变载荷下的疲劳断裂 14

第四节 零件的磨损失效 21

第五节 零件的腐蚀失效 24

第六节 零件在高温下的蠕变变形和断裂

失效 28

第七节 电子器件的失效 30

习题与思考题 38

第二章 碳钢 39

第一节 纯铁的组织和性能 39

第二节 铁碳合金中的相和组织组成物 45

第三节 Fe-Fe3C 相图 47

第四节 钢中常存杂质元素对钢性能的

影响 62

第五节 钢锭的组织和缺陷 64

第六节 压力加工对钢组织和性能的影响 65

第七节 碳钢的分类､牌号及用途 71

习题与思考题 76

第三章 钢的热处理 78

第一节 钢在加热时的转变 78

第二节 奥氏体转变图 80

第三节 钢的普通热处理 86

第四节 钢的表面热处理 93

第五节 钢的特种热处理 97

习题与思考题 102

第四章 合金钢 103

第一节 概述 103

第二节 合金结构钢 108

第三节 合金工具钢 121

第四节 特殊性能钢 130

习题与思考题 145

第五章 铸铁 146

第一节 铸铁的石墨化 146

第二节 各类铸铁的特点及应用 148

习题与思考题 155

第六章 有色金属及其合金 157

第一节 铝及铝合金 157

第二节 镁及镁合金 167

第三节 铜及铜合金 169

第四节 钛及钛合金 179

第五节 轴承合金 182

第六节 难熔金属及合金 186

习题与思考题 194

第七章 高分子材料 196

第一节 概述 196

第二节 高分子材料的性能特点 202

第三节 常用高分子材料 205

习题与思考题 221

第八章 陶瓷材料 222

第一节 概述 222

第二节 工程结构陶瓷材料 228

第三节 陶瓷材料的强度设计 230

第四节 金属陶瓷 232

习题与思考题 235

第九章 复合材料 237

第一节 概述 237

第二节 增强材料及其增强机制 239

第三节 常用复合材料 242

习题与思考题 249

第十章 功能材料 250

第一节 概述 250

第二节 电功能材料 251

第三节 磁功能材料 255

第四节 热功能材料 257

第五节 光功能材料 260

第六节 其他功能材料 262

第七节 纳米材料 265

习题与思考题 271

第十一章 零件的选材及工艺路线 272

第一节 常用力学性能指标在选材中的

意义 272

第二节 断裂韧度在选材中的意义 275

第三节 零件实物性能试验的重要性 276

第四节 材料强度､塑性与韧性的合理

配合 278

第五节 选材方法 279

第六节 典型零件选材及工艺路线 287

习题与思考题 291

第十二章 工程材料在典型机械和生物

医学上的应用 293

第一节 工程材料在汽车上的应用 293

第二节 工程材料在机床上的应用 297

第三节 工程材料在热能设备上的应用 301

第四节 工程材料在仪器仪表上的应用 306

第五节 工程材料在石油化工设备上的

应用 308

第六节 工程材料在航空航天器上的

应用 311

第七节 工程材料在生物医学上的应用 317

习题与思考题 325

参考文献 3262100433B

本书为普通高等教育“十一五” 规划教材､面向21 世纪课程教材､教育部普通高等教育精品教材｡本书重点讲授零(构) 件和器件在不同服役条件下的失效方式及其对性能的要求, 以及机械设计者和制造者必须具备的材料基础知识和基本理论, 介绍各类工程材料的成分､组织结构与冷､热加工(或合成) 工艺､性能特点和应用范围, 并以实例说明如何根据零(构) 件或器件的不同服役条件和性能要求进行合理选材｡ 全书共分12 章, 包括机械零件(或器件) 的失效分析､碳钢､钢的热处理､合金钢､铸铁､有色金属及其合金､高分子材料､陶瓷材料､复合材料､功能材料､零件的选材及工艺路线､工程材料在典型机械和生物医学上的应用｡为帮助学生思考､复习､巩固所学知识, 各章后均附有习题与思考题｡本书力求做到加强基础､突出重点､注重应用和适应面广｡ 本书主要供机械设计制造及其自动化､能源与动力工程､核工程与核技术､材料成形及控制工程､工程装备与控制工程､建筑环境与设备工程､化工机械､飞行器制造工程､高分子材料与工程､工程力学､理论与应用力学､口腔医学､管理工程等专业本科生使用, 参考学时数为50 学时｡本书也可供从事机械设计与制造等的工程技术人员参考｡

该教材是在董景新、赵长德、郭美凤、陈志勇、李冬梅编著的《控制工程基础》第3版的基础上重新编写的。《控制工程基础》第3版自2009年6月正式出版已五年多。自第1、2、3版教材相继出版以来，该教材随着“控制工程基础”课程在全国各高等院校的机械类、仪器类等非控制专业逐渐普遍开设，以及本教材声誉的不断提升，对教材的需求量也稳步增加。自出版以来根据需求该教材多次重新印刷，第1版11年时间累计印刷11次，总印数达53000册；第2版5年多时间累计印刷10次，总印数达60000册；第3版不到5年时间就累计12次印刷，总印数已达62500册。

本课程相继被评为清华大学、北京市和国家级精品课程，国家级精品资源共享课；清华大学等院校也将本课程确定为机械学院平台课。除本校使用该教材外，另有约100所兄弟院校的仪器仪表类和机械类专业将我们编著的教材选为使用教材和研究生入学考试参考书。随着需求量的增加，我们深感责任的加重，促使我们对于教材的编写精益求精、与时俱进，于是由目前在教学第一线的教师进一步编写了第4版教材。

第4版教材在以前各版的基础上各章都作了或多或少的补充和修改。鉴于LabVIEW是更加直观方便的图形化程序编译平台，在控制工程中得到越来越多的应用，增加了LabVIEW工具在控制工程应用的内容，独立成章，该章节由刘云峰副教授完成。该章介绍了借助LabVIEW，进行控制系统的数学建模、时间响应分析、频域响应分析、系统稳定性分析和系统综合校正设计等。同时，为了方便更好地理解掌握教材其他章节论述的概念和方法，特基于LabVIEW设计编写了配合教材使用的控制系统动态仿真、分析、演示软件，不仅可以完成对控制系统在时域和频域进行特性仿真分析，还可以动态地分析和演示控制系统中不同参数及参数变化对系统特性的影响。

另外，根据实际工程和科研的基本需求和多年的教学经验，在各章节内容论述上力求概念表达清楚准确，加强对问题的归纳说明，同时也适当增加了一些诸如内模原理和内模控制简要介绍的内容。

全书由董景新教授整理统编。

该教材广泛参考了国内外同类教材和其他有关文献，保持并突出以下特点:第4版前言控制工程基础（第4版）(1) 突出机械运动作为主要受控对象，并对其数学模型和分析综合重点研究;

(2) 对自动调节原理基本内容表达清楚，着重基本概念的建立和解决机电控制问题的基本方法的阐明，并简化或略去与机电工程距离较远、较艰深的严格数学推导内容;

(3) 引入和编写较多的例题与习题，便于自学;

(4) 反映机电一体化新技术和新分析方法。

对于属于该书领域的非基本内容，但在本领域文献中时有出现的较为繁难的部分，该教材中也作了一定介绍，其有关章节前注以“”号。

在有关LabVIEW章节的编写中，得到NI公司中国区刘洋工程师在实验设备和技术方面的支持帮助，并提供了部分素材，在此致谢！

该教材的编写得到了国家高等教育精品课建设项目、北京市高等教育精品教材建设项目和清华大学精品课建设项目经费的支持，纳入985清华大学名优教材立项资助，在此表示衷心感谢。

编者2014年10月

理论力学（第4版）修订背景

《理论力学（第1版）》于2002年出版，被评为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。《理论力学（第2版）》于2007年出版，被评为“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。《理论力学（第3）》于2014年出版，增加了部分内容，扩展了教材的使用范围。为适应教学发展的需要，编者编写了《理论力学（第4版）》。

理论力学（第4版）修订情况

《理论力学（第4版）》在文字方面保留了《理论力学（第3版）》的体系和风格，对教材的内容和习题做了增删和修改，同时修正了第3版中的错误。该教材的修改工作和二维码内容是由刘习军执笔和完成的。教研室的张素侠等部分教师参加了对修改内容的讨论。

理论力学（第4版）出版工作

2019年5月20日，《理论力学（第4版）》由机械工业出版社出版。

该教材配有辅助教材《工程制图习题集（第4版）》。