本書為普通高等教育“十一五” 規(guī)劃教材、面向21 世紀課程教材、教育部普通高等教育精品教材。本書重點講授零(構) 件和器件在不同服役條件下的失效方式及其對性能的要求, 以及機械設計者和制造者必須具備的材料基礎知識和基本理論, 介紹各類工程材料的成分、組織結構與冷、熱加工(或合成) 工藝、性能特點和應用范圍, 并以實例說明如何根據零(構) 件或器件的不同服役條件和性能要求進行合理選材。
全書共分12 章, 包括機械零件(或器件) 的失效分析、碳鋼、鋼的熱處理、合金鋼、鑄鐵、有色金屬及其合金、高分子材料、陶瓷材料、復合材料、功能材料、零件的選材及工藝路線、工程材料在典型機械和生物醫(yī)學上的應用。為幫助學生思考、復習、鞏固所學知識, 各章后均附有習題與思考題。本書力求做到加強基礎、突出重點、注重應用和適應面廣。
本書主要供機械設計制造及其自動化、能源與動力工程、核工程與核技術、材料成形及控制工程、工程裝備與控制工程、建筑環(huán)境與設備工程、化工機械、飛行器制造工程、高分子材料與工程、工程力學、理論與應用力學、口腔醫(yī)學、管理工程等專業(yè)本科生使用, 參考學時數(shù)為50 學時。本書也可供從事機械設計與制造等的工程技術人員參考。
第4版前言
本書為普通高等教育“十一五” 國家級規(guī)劃教材、面向21 世紀課程教材、教育部普通高等教育精品教材, 入選西安交通大學“十三五” 規(guī)劃教材, 也是西安交通大學國家精品課程、國家精品資源共享課“工程材料基礎” 的指定教材。
本書可作為機械設計制造及其自動化、能源與動力工程、核工程與核技術、材料成形與控制工程、工程裝備與控制工程、工程力學、理論與應用力學、飛行器設計與制造、口腔醫(yī)學等專業(yè)本科生必修的“工程材料” 或者“機械工程材料” 等類似課程的教材或者參考教材, 參考學時50 學時。
進入新世紀以來, 隨著可持續(xù)發(fā)展理念被普遍接受, 材料學科發(fā)展迅猛, 新工藝、新材料、新技術不斷出現(xiàn), 以滿足低碳環(huán)保、國防尖端科技的迫切需求。本書在保持上一版體系、結構、內容和特色不變的基礎上, 對內容進行了適當?shù)男抻? 具體如下: ①第六章增加了難熔金屬及其合金, 主要介紹難熔金屬的特點及其在國防軍工、電子信息等領域的工程應用; ②第八章適當補充了陶瓷材料的分類與制備方面的內容, 增加了“陶瓷材料在工程應用中應注意的幾個問題” 的內容; ③調整了部分章節(jié)內容, 刪除了上一版的“第十一章 材料改性新技術”, 在第十章增加了“第七節(jié) 納米材料”, 介紹了納米材料的基本特性及其應用; ④對上一版中的一些文字方面的錯誤做了修改。
本書分為12 章, 包括機械零件(或器件) 的失效分析、碳鋼、鋼的熱處理、合金鋼、鑄鐵、有色金屬及其合金、高分子材料、陶瓷材料、復合材料、功能材料、零件的選材及工藝路線、工程材料在典型機械和生物醫(yī)學上的應用。
本書由西安交通大學沈蓮教授編寫和修改緒論及第一、二、四、五、六(第一節(jié)至第五節(jié))、七、十一章、十二章, 范群成教授編寫和修改第三、九、十(第一節(jié)至第六節(jié)),王紅潔教授編寫和修改第八章、第十章第七節(jié), 孫巧艷教授編寫第六章第六節(jié), 并負責本書文字、圖表等修訂。全書由沈蓮教授擔任主編, 西安交通大學金志浩教授擔任主審。華中科技大學周鳳云教授、西安理工大學任潤剛副教授曾參加編寫本書第1 版部分內容, 在此表示感謝。
在編寫過程中, 作者參閱了國內外出版的有關教材和資料, 在此對相關作者一并致謝。由于編者水平有限, 書中缺點和錯誤在所難免, 懇請廣大讀者批評指正。
編 者
目錄
第4 版前言
第1 版前言
緒論 1
第一章 機械零件(或器件) 的失效
分析 4
第一節(jié) 零件在常溫靜載下的過量變形 4
第二節(jié) 零件在靜載和沖擊載荷下的斷裂 9
第三節(jié) 零件在交變載荷下的疲勞斷裂 14
第四節(jié) 零件的磨損失效 21
第五節(jié) 零件的腐蝕失效 24
第六節(jié) 零件在高溫下的蠕變變形和斷裂
失效 28
第七節(jié) 電子器件的失效 30
習題與思考題 38
第二章 碳鋼 39
第一節(jié) 純鐵的組織和性能 39
第二節(jié) 鐵碳合金中的相和組織組成物 45
第三節(jié) Fe-Fe3C 相圖 47
第四節(jié) 鋼中常存雜質元素對鋼性能的
影響 62
第五節(jié) 鋼錠的組織和缺陷 64
第六節(jié) 壓力加工對鋼組織和性能的影響 65
第七節(jié) 碳鋼的分類、牌號及用途 71
習題與思考題 76
第三章 鋼的熱處理 78
第一節(jié) 鋼在加熱時的轉變 78
第二節(jié) 奧氏體轉變圖 80
第三節(jié) 鋼的普通熱處理 86
第四節(jié) 鋼的表面熱處理 93
第五節(jié) 鋼的特種熱處理 97
習題與思考題 102
第四章 合金鋼 103
第一節(jié) 概述 103
第二節(jié) 合金結構鋼 108
第三節(jié) 合金工具鋼 121
第四節(jié) 特殊性能鋼 130
習題與思考題 145
第五章 鑄鐵 146
第一節(jié) 鑄鐵的石墨化 146
第二節(jié) 各類鑄鐵的特點及應用 148
習題與思考題 155
第六章 有色金屬及其合金 157
第一節(jié) 鋁及鋁合金 157
第二節(jié) 鎂及鎂合金 167
第三節(jié) 銅及銅合金 169
第四節(jié) 鈦及鈦合金 179
第五節(jié) 軸承合金 182
第六節(jié) 難熔金屬及合金 186
習題與思考題 194
第七章 高分子材料 196
第一節(jié) 概述 196
第二節(jié) 高分子材料的性能特點 202
第三節(jié) 常用高分子材料 205
習題與思考題 221
第八章 陶瓷材料 222
第一節(jié) 概述 222
第二節(jié) 工程結構陶瓷材料 228
第三節(jié) 陶瓷材料的強度設計 230
第四節(jié) 金屬陶瓷 232
習題與思考題 235
第九章 復合材料 237
第一節(jié) 概述 237
第二節(jié) 增強材料及其增強機制 239
第三節(jié) 常用復合材料 242
習題與思考題 249
第十章 功能材料 250
第一節(jié) 概述 250
第二節(jié) 電功能材料 251
第三節(jié) 磁功能材料 255
第四節(jié) 熱功能材料 257
第五節(jié) 光功能材料 260
第六節(jié) 其他功能材料 262
第七節(jié) 納米材料 265
習題與思考題 271
第十一章 零件的選材及工藝路線 272
第一節(jié) 常用力學性能指標在選材中的
意義 272
第二節(jié) 斷裂韌度在選材中的意義 275
第三節(jié) 零件實物性能試驗的重要性 276
第四節(jié) 材料強度、塑性與韌性的合理
配合 278
第五節(jié) 選材方法 279
第六節(jié) 典型零件選材及工藝路線 287
習題與思考題 291
第十二章 工程材料在典型機械和生物
醫(yī)學上的應用 293
第一節(jié) 工程材料在汽車上的應用 293
第二節(jié) 工程材料在機床上的應用 297
第三節(jié) 工程材料在熱能設備上的應用 301
第四節(jié) 工程材料在儀器儀表上的應用 306
第五節(jié) 工程材料在石油化工設備上的
應用 308
第六節(jié) 工程材料在航空航天器上的
應用 311
第七節(jié) 工程材料在生物醫(yī)學上的應用 317
習題與思考題 325
參考文獻 326