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内容大纲
本书围绕结构材料的化学成分、结构与力学性能之间的关系及其变化规律,阐述材料科学的基本概念和基础理论。其主要内容包括固体材料的结构、纯金属和二元合金的结晶、铁碳合金相图、三元相图、金属材料的塑性变形与断裂、形变金属材料的回复与再结晶、固体材料中的扩散、固态相变原理及应用。本书在每章末列出基本概念和习题,并在书末附有部分习题参考答案。
本书可作为高等工科院校材料科学与工程、材料成型及控制工程、焊接技术与工程等专业的专业基础课教材,也可作为相关专业的科研人员和工程技术人员的参考书。 -
作者介绍
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目录
前言
绪论
第一章 固体材料的结构
第一节 原子的电子构型和元素的电负性
一、原子的电子构型
二、元素的电负性和价电子数
第二节 原子间的结合
一、金属键
二、共价键
三、离子键
四、范德华力
五、氢键
六、原子间的结合力和结合能
第三节 金属和陶瓷的晶体结构
一、晶体学基础
二、金属晶体的晶体结构
三、离子晶体的晶体结构
四、共价晶体的晶体结构
第四节 高聚物的微观结构
一、高分子链的近程结构
二、高分子链的远程结构
三、高分子聚集态结构
四、高聚物的三种力学状态
基本概念
习题
第二章 纯金属的结晶
第一节 纯金属结晶的现象
一、金属结晶的宏观现象
二、金属结晶的微观过程
第二节 金属结晶的热力学条件
第三节 金属结晶的结构条件
第四节 晶核的形成
一、均质形核
二、非均质形核
第五节 晶体长大
一、固液界面的微观结构
二、晶体长大机制
三、固液界面前沿液相的温度梯度
四、晶体生长的界面形态
五、晶体的长大速度
六、晶粒大小的控制
基本概念
习题
第三章 二元合金的结晶
第一节 二元合金相图的建立
一、二元合金相图的表示方法
二、二元合金相图的测定方法
三、相律和杠杆定律
第二节 匀晶相图及固溶体合金的结晶
一、相图分析
二、固溶体合金的平衡结晶
三、固溶体合金的非平衡结晶
四、区域偏析和区熔提纯
五、成分过冷及其对晶体界面形态和铸锭组织的影响
第三节 共晶相图及合金的结晶
一、相图分析
二、典型合金的平衡结晶及其显微组织
三、非平衡结晶及其显微组织
第四节 包晶相图及合金的结晶
一、相图分析
二、典型合金的平衡结晶及其显微组织
三、非平衡结晶及其显微组织
四、包晶转变的实际应用
第五节 其他类型的二元合金相图
一、组元间形成化合物的相图
二、偏晶、熔晶和合晶相图
三、具有固态相变的相图
第六节 二元相图的分析和使用
一、相图分析步骤
二、应用相图时应注意的问题
三、根据相图判断合金的性能
第七节 铸锭的宏观组织与缺陷
一、铸锭三晶区的形成
二、铸锭宏观组织的控制
三、铸锭缺陷
基本概念
习题
第四章 铁碳合金相图
第一节 铁碳合金的组元及基本相
一、纯铁
二、渗碳体
第二节 Fe-Fe3C相图分析
一、相图中各点、线、区的意义
二、三个恒温恒成分转变
三、三条重要的特性曲线
第三节 铁碳合金平衡结晶过程及其显微组织
一、工业纯铁
二、共析钢
三、亚共析钢
四、过共析钢
五、共晶白口铸铁
六、亚共晶白口铸铁
七、过共晶白口铸铁
第四节 含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响
一、对平衡组织的影响
二、对力学性能的影响
三、对工艺性能的影响
第五节 钢中的杂质元素和钢锭的宏观组织
一、钢中的杂质元素及其影响
二、钢锭的宏观组织及其缺陷
基本概念
习题
第五章 三元相图
第一节 三元相图的表示方法
一、成分三角形
二、成分三角形中具有特定意义的直线
第二节 三元系平衡相的定量法则
一、直线法则和杠杆定律
二、重心法则
第三节 三元匀晶相图
一、相图分析
二、三元固溶体合金的平衡结晶
三、等温截面
四、变温截面
五、投影图
第四节 三元共晶相图
一、组元在固态完全不互溶的共晶相图
二、组元在固态有限互溶并具有共晶转变的相图
第五节 三元相图总结
一、三元系的两相平衡
二、三元系的三相平衡
三、三元系的四相平衡
四、相区接触法则
第六节 三元合金相图实例
一、Fe-C-Si三元系变温截面
二、Fe-C-Cr三元系等温截面
三、Al-Cu-Mg三元系投影图
第七节 陶瓷相图
一、ZrO2陶瓷
二、AlN陶瓷
三、SiAlON陶瓷
基本概念
习题
第六章 金属材料的塑性变形与断裂
第一节 结构材料的变形特性
一、金属材料的变形特性
二、工程陶瓷的变形特性
三、工程塑料的变形特性
第二节 单晶体的塑性变形
一、滑移
二、孪生
第三节 多晶体的塑性变形
一、多晶体的塑性变形过程
二、晶粒大小对塑性变形的影响
第四节 合金的塑性变形
一、单相固溶体合金的塑性变形
二、多相合金的塑性变形
第五节 塑性变形对金属材料微观结构和性能的影响
一、塑性变形对微观结构的影响
二、塑性变形对性能的影响
三、残余应力
第六节 金属材料的断裂
一、塑性断裂
二、脆性断裂
三、影响材料断裂的基本因素
四、断裂韧度及其应用
基本概念
习题
第七章 形变金属材料的回复与再结晶
第一节 形变金属材料在退火过程中的变化
一、显微组织的变化
二、形变储存能的变化
三、残余应力和性能的变化
第二节 回复
一、退火温度和时间对回复过程的影响
二、回复机制
三、亚结构的变化
四、回复退火的应用
第三节 再结晶
一、退火温度和时间对再结晶过程的影响
二、再结晶晶核的形成与长大
三、再结晶温度及其影响因素
四、再结晶晶粒大小的控制
第四节 晶粒长大
一、晶粒的正常长大
二、晶粒的反常长大
三、再结晶退火后的组织
第五节 金属材料的热加工
一、热加工和冷加工
二、动态回复和动态再结晶
三、热加工后的组织与性能
基本概念
习题
第八章 固体材料中的扩散
第一节 概述
一、扩散现象和本质
二、扩散机制
三、扩散的条件
四、扩散的分类
第二节 扩散定律
一、菲克第一定律
二、菲克第二定律
三、影响扩散的因素
第三节 扩散定律的实际应用
一、铸锭的均匀化退火
二、钢件的气体渗碳
三、金属材料的粘接
四、固相烧结
五、工程塑料中的扩散
基本概念
习题
第九章 固态相变原理
第一节 概述
一、固态相变的特点
二、固态相变的类型
三、固态相变与热处理
第二节 钢在加热时的转变
一、共析钢奥氏体的形成过程
二、影响奥氏体形成速度的因素
三、影响奥氏体晶粒大小的因素
第三节 钢在冷却时的转变
一、概述
二、过冷奥氏体的等温转变图和连续冷却转变图
三、珠光体转变
四、马氏体转变
五、贝氏体转变
第四节 淬火钢回火时的转变
一、淬火钢的回火转变及其组织
二、淬火钢回火时性能的变化
三、回火脆性
第五节 过饱和固溶体的分解
一、概述
二、合金脱溶沉淀过程中显微组织和力学性能的变化规律
三、脱溶沉淀热力学和动力学
四、低碳钢的时效
五、调幅分解
基本概念
习题
第十章 固态相变的应用
第一节 钢的退火和正火
一、退火目的及工艺
二、正火目的及工艺
三、退火和正火的选用
第二节 钢的淬火与回火
一、钢的淬火
二、钢的回火
三、淬火加热缺陷
第三节 固态相变的应用实例
一、工程结构用钢
二、刃具钢
三、弹簧钢
四、轴类零件钢
五、滚动轴承钢
基本概念
习题
部分 习题参考答案
参考文献
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