金属材料及热处理

“金属材料及热处理”是机械类和近机类专业的一门重要专业技术基础课。通过本课程的学习，不仅可以掌握金属材料及其热处理的相关知识并加以应用，同时可以对工程实践能力和创新意识的培养以及后续课程的学习等起到非常关键的作用。
中国地质大学(武汉)“金属材料及热处理”MOOC课程是*在线开放精品课程，自2016年在中国大学MOOC平台上线以来，获得众多在校学生和社会从业人员学习者的一致好评，选课人数在同类课程中一直名列前茅，并入选“学习强国”平台，在此感谢各位学习者对我们课程的支持和关注，同时应广大网上在线课程学习者的要求，中国地质大学(武汉)“金属材料及热处理”课程教学团队组织编写了本册与MOOC课程配套教材。
为了适应金属材料科学的发展及学生和工程技术人员的学习需求，面向实用，注重培养学生金属材料工程应用的能力，同时结合MOOC课程和课堂教学的特点，本教材在前人优秀教材的基础上对教学内容进行归纳、梳理、总结、提炼，让学习者对金属材料有一个全面的完整的了解，进而培养他们合理地选择应用金属材料和制订热处理工艺的能力。为方便读者学习本课程的内容，本教材在编写过程中融入了网上的教学资源，包括课件和部分视频，供学习者在学习过程中参考，更多的视频见中国大学MOOC网。本教材既适合机械类及近机类本科专业使用，也可满足专科学校、职业技术学院等相关专业及网络MOOC课程教学的需求。
本书主要内容包含以下内容。①材料及材料科学；②材料的性能：材料的力学性能、物化性能及工艺性能；③材料的结构：晶体结构的概念、实际金属的晶体的结构；④纯金属和合金的结晶；⑤铁碳合金相图；⑥金属的塑形变形：金属的形变强化及其他强化方式和机理；⑦热处理原理；⑧金属材料的热处理：普通热处理、表面热处理及其他热处理；⑨碳钢和合金钢：结构钢、工具钢等；⑩铸铁：铸铁概述、铸铁的分类；有色金属及合金：铝及铝合金、铜及铜合金、钛及钛合金、镍基合金以及镁及镁合金等；材料的选用：零件的失效分析以及材料的选用。
本书在编写过程中参考和吸收了很多同类优秀教材与著作的思想、经验和优点，引用文献中的材料，编者谨向各位作者表示诚挚的敬意和谢意。
本书得到了华中科技大学出版社的大力支持，出版社编辑为此付出了辛勤的劳动，特此感谢。
由于编者学识、能力等方面的限制，教材中一定还存在很多疏漏与错误之处，恳请同人和读者批评指正，我们将不胜感激。
宣传片视频
编者
2019年6月于武汉
 

本书从机械工程的应用角度出发，解释金属学基本原理、相图基本原理等理论知识，分析钢铁材料的化学成分、组织结构与性能关系，系统地介绍钢铁材料的分类、钢铁材料常用的热处理工艺；介绍机械工程领域常用的有色金属材料、高温合金、钛合金及其他先进金属材料等的分类、特点及应用。适合高等院校在校学生及社会工程技术人员使用。包含：1）绪论：材料的分类及应用2）材料的性能：材料的力学性能、物化性能及工艺性能3）材料的结构：晶体结构的概念、实际金属的晶体的结构4）材料的凝固：纯金属和合金的结晶、铁碳合金相图5）金属的塑形变形：金属的形变强化、塑性变形金属在加热时的变化6）金属材料的热处理：热处理原理、普通热处理、表面热处理7）碳钢和合金钢：结构钢、工具钢等8）铸铁和铸钢：铸铁概述、铸铁的分类、铸钢9）其他金属材料：有色金属材料、其他先进金属材料的种类、分类及应用；10）材料的选用：零件的失效分析、材料的选用。

徐林红，女，中国地质大学机电学院副教授，国*级在线开放精品课程“金属材料及热处理”课程负责人。2010年5月毕业于武汉理工大学，获机械制造与自动化专业博士学位。2008年5月～2009年5 得到国家留学基金资助，在瑞典隆德大学工业制造系从事难加工材料可切削加工性预测方法和精密加工技术的访问研究。主要研究方向为切削加工技术、虚拟设计与制造及材料表面强化工程。曾在东风汽车公司从事设计和制造工艺工作多年，在制造工艺和特殊加工技术方面积累了丰富经验 主要研究方向：1、切削加工技术 微切削原理、切削过程仿真、刀具磨损机理研究、难加工材料的可加工性 2、材料表面强化技术 热处理过程仿真、材料热处理变形机理、先进表面强化技术3、机电一体化设备的研发 单片机开发、信号检测、系统集成设计。饶建华，男，湖北省孝感人，博士，教授。主要从事机械工程学科领域的教学与科研工作，主讲的本科生课程有 “金属材料及热处理” 、“机械原理”及“机械工程导论”等。

本教材在现有教材的基础上，在满足学生基本理论学习的基础上，更关注金属材料及其应用，同时由于当前新型金属材料和先进的热处理工艺的不断发展和出现，一些国内外关于金属材料的新标准的出现以及国外钢号编号方法，为了适应金属材料科学的发展及学生和工程技术人员的学习需求，本教材对这些进行提炼、梳理、总结及归纳作为教学内容，从实用角度出发，注重培养学生具备金属材料工程应用的能力，让在校学生和社会工程技术人员对金属材料有一个全面的完整的了解，从而能够合理地选择应用金属材料、制订合理的热处理工艺方法，既满足了课堂教学的需要，同时也满足了MOOC课程社会学生的需求。

第1章金属材料的性能1
1.1金属材料的使用性能1
1.2金属材料的工艺性能9
思考练习题10
第2章金属材料的结构11
2.1原子的结合方式11
2.2晶体结构基本常识13
2.3常见金属的晶体结构16
2.4实际金属的晶体结构18
2.5合金的晶体结构21
思考练习题24
第3章纯金属和合金的结晶25
3.1纯金属的结晶25
3.2合金的结晶28
思考练习题38
第4章铁碳合金相图39
4.1铁碳合金的组元、相和基本组织39
4.2铁碳合金相图分析43
4.3典型铁碳合金的平衡结晶过程47
4.4含碳量与铁碳合金组织和性能的关系52
思考练习题54
第5章钢的热处理原理55
5.1概述55
5.2钢在加热时的转变56
5.3钢在冷却时的转变59
思考练习题67
第6章钢的热处理工艺68
6.1钢的普通热处理68
6.2钢的表面热处理78
6.3其他热处理工艺81
思考练习题86
第7章金属的塑性变形与再结晶87
7.1金属的塑性变形87
7.2冷塑性变形对金属组织与性能的影响92
7.3回复与再结晶95
7.4金属的热加工97
7.5金属的强化机制99
思考练习题103
第8章工业用钢104
8.1钢的质量、分类和牌号104
8.2合金元素在钢中的作用109
8.3工程构件用钢114
8.4机器零件用钢117
8.5工具钢124
8.6特殊性能钢131
思考练习题139
第9章铸铁140
9.1概述140
9.2铸铁的分类及石墨化140
9.3灰铸铁145
9.4球墨铸铁148
9.5蠕墨铸铁150
9.6可锻铸铁152
9.7合金铸铁153
思考练习题154
第10章有色金属及合金156
10.1铝及铝合金156
10.2铜及铜合金163
10.3钛及钛合金170
10.4镍及镍合金174
10.5镁及镁合金177
思考练习题180
第11章常用机械零件的选材181
11.1选材的依据和基本原则181
11.2常见材料机械性能指标在选材中的应用182
11.3常用机械零件的选材184
思考练习题189
附录A化学元素周期表191
附录B黑色金属的硬度及强度换算值*193
附录C国内外部分钢号对照195
附录D常用结构钢的退火及正火工艺规范197
附录E常用钢的回火温度与硬度对照表198
参考文献200

本教材在现有教材的基础上，在满足学生基本理论学习的基础上，更关注金属材料及其应用，同时由于当前新型金属材料和先进的热处理工艺的不断发展和出现，一些国内外关于金属材料的新标准的出现以及国外钢号编号方法，为了适应金属材料科学的发展及学生和工程技术人员的学习需求，本教材对这些进行提炼、梳理、总结及归纳作为教学内容，从实用角度出发，注重培养学生具备金属材料工程应用的能力，让在校学生和社会工程技术人员对金属材料有一个全面的完整的了解，从而能够合理地选择应用金属材料、制订合理的热处理工艺方法，既满足了课堂教学的需要，同时也满足了MOOC课程社会学生的需求。