金属材料学
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作者王同敏等
出版社科学出版社
ISBN9787030746931
出版时间2023-11
装帧平装
开本16开
定价118元
货号1203141445
上书时间2024-06-12
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目录
前言
第1章 绪论 1
参考文献 3
第2章 钢的合金化基础 4
2.1 钢中的合金元素及其分类 5
2.2 钢中合金元素与铁碳和层错能的相互作用 7
2.2.1 合金元素与铁的相互作用 7
2.2.2 合金元素与碳的相互作用 9
2.2.3 合金元素对奥氏体层错能的影响 11
2.3 合金元素对钢强韧化的影响 12
2.3.1 钢的强化机制 12
2.3.2 改善钢韧性机制 15
2.4 合金元素对钢相变的影响 16
2.4.1 合金元素对钢相变基本因素的影响 16
2.4.2 合金元素对Fe-Fe3C相图的影响 20
2.5 合金元素对钢加工工艺的影响 22
2.6 微量元素在钢中的作用 24
2.6.1 微量元素的种类 24
2.6.2 微量元素的有益作用 24
2.6.3 微量及痕量元素的有害作用 26
2.7 钢的编号方式 26
2.7.1 合金钢的编号原则 26
2.7.2 结构钢编号方法 27
2.8 本章小结 29
参考文献 30
第3章 钢的热处理 31
3.1 钢的加热转变 32
3.1.1 奥氏体形成的热力学条件 32
3.1.2 奥氏体形成的机理 33
3.1.3 合金元素对钢加热时奥氏体形成过程的影响 34
3.2 钢的冷却转变 35
3.2.1 奥氏体等温转变动力学 35
3.2.2 钢的连续过冷奥氏体转变 39
3.3 钢的热处理工艺 42
3.3.1 钢的退火和正火 42
3.3.2 钢的淬火与回火 45
3.4 合金元素对热处理工艺性能的影响 52
3.4.1 淬透性 52
3.4.2 淬硬性 55
3.4.3 变形开裂倾向 56
3.4.4 过热敏感性和氧化脱碳倾向 58
3.4.5 回火稳定性 58
3.4.6 回火脆性 59
3.5 本章小结 61
参考文献 61
第4章 工程结构钢 62
4.1 碳素工程结构钢 62
4.1.1 碳素工程结构钢的分类、成分和性能 62
4.1.2 常用碳素工程结构钢 64
4.2 低合金高强度结构钢的合金化 65
4.2.1 固溶强化 65
4.2.2 细晶强化 66
4.2.3 沉淀强化 68
4.3 合金元素对焊接性和耐大气腐蚀性的影响 68
4.3.1 工程结构钢的焊接性 68
4.3.2 铁素体-珠光体组织的冷脆性 69
4.3.3 工程结构钢的耐大气腐蚀性能 70
4.4 铁素体-珠光体钢 71
4.4.1 碳素工程结构钢 71
4.4.2 常用低合金高强度结构钢 71
4.5 微合金钢 74
4.5.1 强化机理 74
4.5.2 微合金元素的作用 75
4.5.3 控制冷却 76
4.5.4 控制轧制 77
4.6 工程结构钢近期新发展 79
4.6.1 无间隙原子钢 79
4.6.2 双相低合金高强度钢 80
4.6.3 低合金TRIP钢 83
4.6.4 管线钢 85
4.6.5 超级钢与超细晶粒钢 87
4.7 本章小结 88
参考文献 89
第5章 机械制造结构钢 90
5.1 结构钢的强度与脆性 90
5.2 结构钢的淬透性 92
5.3 调质钢 94
5.4 非调质零件用钢 99
5.5 马氏体时效钢 103
5.5.1 马氏体时效钢中合金元素的作用 103
5.5.2 马氏体时效钢的热处理和性能 105
5.6 弹簧钢 106
5.6.1 弹簧的服役条件及性能要求 106
5.6.2 弹簧钢的合金化特点 107
5.6.3 弹簧钢的成形及强化特点 109
5.7 轴承钢 110
5.7.1 滚动轴承钢的服役条件及性能要求 110
5.7.2 轴承钢的化学成分特点 112
5.7.3 轴承钢的冶金质量 113
5.7.4 高碳铬轴承钢的热加工与热处理 115
5.8 渗碳钢和氮化钢 118
5.8.1 渗碳钢 118
5.8.2 氮化钢 124
5.9 其他机械制造结构钢 126
5.9.1 低淬透性钢 126
5.9.2 易切削钢 128
5.9.3 高锰耐磨钢 129
5.10 机械零件选择材料的基本原则和方法 131
5.10.1 选择材料的基本原则 131
5.10.2 典型零件选择材料的基本方法及实例 133
5.11 本章小结 136
参考文献 137
第6章 工具钢 138
6.1 碳素及低合金工具钢 138
6.2 高速工具钢 141
6.2.1 高速钢的分类 141
6.2.2 高速钢中合金元素的作用 143
6.2.3 高速钢中的相组成和碳化物 145
6.2.4 高速钢的热处理 148
6.3 冷作模具钢 154
6.3.1 高铬和中铬模具钢 155
6.3.2 基体钢 158
6.3.3 硬质合金 159
6.4 热作模具钢 160
6.4.1 热锤锻模具钢 161
6.4.2 热挤压模具钢 162
6.4.3 压铸模具钢 164
6.4.4 塑料模具钢 164
6.5 量具钢 165
6.6 本章小结 166
参考文献 167
第7章 不锈钢 168
7.1 不锈钢概述 168
7.1.1 不锈钢的“不锈” 168
7.1.2 金属腐蚀的基本类型 169
7.1.3 不锈钢的性能要求 169
7.1.4 不锈钢的合金化原理 170
7.1.5 不锈钢的分类 171
7.1.6 不锈钢的牌号 172
7.2 合金元素对不锈钢组织和性能的影响 173
7.2.1 合金元素对不锈钢组织的影响 173
7.2.2 合金元素对不锈钢性能的影响 174
7.3 马氏体不锈钢 179
7.3.1 马氏体不锈钢组织性能特点 179
7.3.2 马氏体不锈钢的热处理 180
7.4 铁素体不锈钢 182
7.4.1 铁素体不锈钢的种类、化学成分及组织 182
7.4.2 铁素体不锈钢的组织和性能 184
7.4.3 铁素体不锈钢的压力加工及热处理 185
7.5 奥氏体不锈钢 186
7.5.1 铬镍奥氏体不锈钢 187
7.5.2 铬-锰、铬-锰-氮、铬-锰-镍-氮奥氏体不锈钢 190
7.5.3 奥氏体不锈钢的晶间腐蚀、应力腐蚀及点蚀 191
7.6 铁素体-奥氏体双相不锈钢 195
7.7 沉淀硬化不锈钢（超高强度钢） 196
7.7.1 奥氏体-马氏体沉淀硬化不锈钢 196
7.7.2 马氏体沉淀硬化不锈钢 197
7.8 本章小结 197
参考文献 198
第8章 耐热钢 199
8.1 耐热钢的工作条件及性能特点 199
8.1.1 耐热钢的工作条件和性能要求 199
8.1.2 耐热钢的抗氧化性及途径 200
8.1.3 耐热钢的热强性能 202
8.2 抗氧化钢 204
8.2.1 铁素体型抗氧化钢 205
8.2.2 奥氏体型抗氧化钢 205
8.3 珠光体耐热钢 206
8.3.1 低碳珠光体耐热钢（锅炉管子用钢） 207
8.3.2 中碳珠光体耐热钢（紧固件及汽轮机转子用钢） 209
8.4 马氏体耐热钢 210
8.4.1 叶片用钢 211
8.4.2 排气阀用钢 211
8.5 奥氏体耐热钢 211
8.5.1 固溶强化型 213
8.5.2 碳化物沉淀强化型 213
8.5.3 金属间化合物沉淀强化型 213
8.6 本章小结 214
参考文献 214
第9章 铸铁 215
9.1 铸铁的石墨化影响因素 215
9.1.1 铸铁的组织特点、分类及牌号表示方法 215
9.1.2 铁碳合金双重相图 216
9.1.3 铸铁的石墨化过程 218
9.1.4 铸铁石墨化的控制 219
9.2 常用的铸铁性能及热处理 221
9.2.1 灰铸铁 222
9.2.2 球墨铸铁 226
9.2.3 蠕墨铸铁 231
9.2.4 可锻铸铁 233
9.3 特殊性能铸铁 235
9.3.1 耐磨合金铸铁 235
9.3.2 耐热合金铸铁 236
9.3.3 耐蚀合金铸铁 237
9.4 本章小结 237
参考文献 238
第10章 铝及铝合金 239
10.1 铝的合金化 239
10.1.1 纯铝 239
10.1.2 铝的合金化元素 240
10.1.3 铝合金的分类 241
10.2 铝合金的强化机制 243
10.2.1 加工硬化 243
10.2.2 固溶强化 244
10.2.3 过剩相强化 244
10.2.4 沉淀强化 245
10.2.5 晶界强化 245
10.3 铝合金的热处理 246
10.3.1 铝合金均匀化退火 246
10.3.2 铝合金热处理的分类 247
10.3.3 再结晶退火 248
10.3.4 铝合金的固溶处理 249
10.3.5 铝合金的时效处理 250
10.3.6 典型工业用铝合金的时效强化 255
10.4 变形铝合金 257
10.4.1 防锈铝合金 259
10.4.2 硬铝合金 259
10.4.3 锻铝合金 261
10.4.4 超硬铝合金 261
10.4.5 铝锂合金 262
10.5 铸造铝合金 263
10.5.1 铸造铝合金的牌号、种类及化学成分 263
10.5.2 Al-Si铸造合金 265
10.5.3 Al-Cu铸造合金 267
10.5.4 Al-Mg铸造合金 268
10.5.5 Al-Zn铸造合金 269
10.6 本章小结 270
参考文献 271
第11章 镁合金 272
11.1 镁合金中的合金元素 272
11.1.1 镁合金的分类 272
11.1.2 镁的合金化 275
11.1.3 镁合金的强韧化 279
11.2 常见镁合金 280
11.2.1 铸造镁合金 281
11.2.2 变形镁合金 284
11.3 本章小结 287
参考文献 288
第12章 铜合金 289
12.1 铜合金的强化方法 290
12.2 铜合金的退火处理 291
12.3 工业纯铜 292
12.3.1 工业纯铜的性质 292
12.3.2 工业纯铜的应用 293
12.4 黄铜 293
12.4.1 锌当量 295
12.4.2 普通黄铜 296
12.4.3 铝黄铜 298
12.4.4 锡黄铜 299
12.4.5 锰黄铜 299
12.4.6 铅黄铜 299
12.4.7 复杂耐磨黄铜 300
12.5 青铜 301
12.5.1 锡磷青铜 301
12.5.2 铝青铜 303
12.5.3 铍青铜 304
12.5.4 其他青铜 305
12.6 白铜 308
12.6.1 普通白铜 308
12.6.2 锰白铜 309
12.7 本章小结 309
参考文献 309
第13章 钛合金 311
13.1 钛及钛合金的基本性质 311
13.2 钛合金物理冶金基础 312
13.2.1 主要合金元素 312
13.2.2 气体杂质元素的作用 315
13.2.3 钛合金二元相图 315
13.3 钛合金种类及其强化方式 318
13.3.1 钛合金的种类 318
13.3.2 钛合金的强韧化基础 323
13.4 钛合金热处理 325
13.4.1 钛合金热处理工艺 325
13.4.2 钛合金相变特点 326
13.5 钛合金的发展与应用 330
13.6 本章小结 330
参考文献 331
第14章 金属间化合物结构材料 332
14.1 概述 332
14.1.1 金属间化合物结构材料发展历史 332
14.1.2 金属间化合物的屈服强度反常温度关系 333
14.2 常用金属间化合物结构材料及应用 334
14.2.1 Ni3Al基合金 335
14.2.2 NiAl基合金 337
14.2.3 FeAl基合金 340
14.2.4 Fe3Al基合金 342
14.2.5 Ti3Al基合金 344
14.2.6 TiAl基合金 347
14.2.7 Al3Ti基合金 349
14.3 本章小结 350
参考文献 351
第15章 金属基复合材料 352
15.1 金属基复合材料体系选择 353
15.1.1 基体材料 353
15.1.2 增强体材料 354
15.2 金属基复合材料性能设计 357
15.2.1 连续纤维增强金属基复合材料的强度 357
15.2.2 非连续金属基复合材料的强度 358
15.2.3 颗粒增强金属基复合材料的强度 360
15.3 金属基复合材料的界面 362
15.3.1 金属基复合材料的界面稳定性 362
15.3.2 金属基复合材料界面浸润与界面反应控制 364
15.4 金属基复合材料的强化与断裂 366
15.4.1 金属基复合材料的强化 366
15.4.2 金属基复合材料的断裂 368
15.5 金属基复合材料的工程性能和应用 370
15.5.1 铝基复合材料 370
15.5.2 镁基复合材料 374
15.5.3 钛基复合材料 376
15.5.4 金属复层材料 378
15.6 本章小结 379
参考文献 380
第16章 高熵合金 381
16.1 高熵合金概述 381
16.1.1 高熵合金定义 381
16.1.2 高熵合金的四大效应 382
16.2 高熵合金的相稳定性与成分设计理论 387
16.2.1 经验参数预测 387
16.2.2 CALPHAD相图模拟 390
16.2.3 DFT计算 391
16.2.4 AIMD模拟 392
16.3 高熵合金的微观组织行为特征 392
16.3.1 FCC结构高熵合金的组织行为 393
16.3.2 BCC结构高熵合金的组织行为 394
16.3.3 HCP结构高熵合金的组织行为 395
16.3.4 双相高熵合金的组织行为 396
16.3.5 共晶高熵合金的组织行为 396
16.3.6 TRIP化高熵合金组织行为 398
16.4 高熵合金的强韧化 398
16.4.1 细晶强化 398
16.4.2 固溶强化 399
16.4.3 第二相强韧化 400
16.4.4 孪晶强韧化 401
16.5 本章小结 402
参考文献 403
附录 关于金属材料部分力学性能符号的说明 405
内容摘要
本书系统介绍钢铁材料的合金化原理，包括合金元素与铁和碳的作用、合金元素在各类相变过程中的作用、合金元素对材料强化和韧化的影响、合金钢工艺性能特点等内容；围绕材料成分工艺组织性能应用的主线，介绍各类机械制造结构钢、工具钢、特殊性能钢、铸铁等常用钢铁材料，以及铝、铜、钛、镁等有色金属合金典型材料；根据材料的发展，介绍一些比较成熟的新型金属材料，如高熵合金、金属基复合材料、金属间化合物材料等。本书可作为高等院校、科研院所材料类专业本科生的教材，也可供材料类研究生、学者和技术人员阅读参考。
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