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书名:高等学校教材--金属材料学出版社:化学工业出版社定价:33条形码:9787502572419ISBN:ISBN 7-5025-7241-4作者:戴起勋印刷日期:2005-8-1出版日期:2005-8-1精装平装_开本_页数:平装16开,295页中图法:中图法一级分类:中图法二级分类:书号:简介:前 言金属材料是所有材料中使用量最大的材料，其理论和体系相对比较完整。从20世纪80年代以来，比较成熟并广泛应用的新型金属材料已有了很大的发展，如金属基复合材料、新型功能金属材料、微合金非调质钢等。就是传统材料也有了较大的发展。另外由于资源和环境的严峻问题，也提出了适应环境设计的简单合金与通用合金等新概念。国家在1998年调整了专业目录，对材料类专业的内涵有了新的叙述。近几年来，尽管专业要求有了很大的变化，但还缺少相应的配套教材。金属材料学是金属材料工程等材料类专业的核心课程。该课程在专业知识结构中占有很重要的位置，是学生走上工作岗位使用知识最多最直接的课程。该课程具有综合性、应用性和经验性的特点。综合性是内容涉及知识面比较广，涉及所有以前学过的专业知识；应用性是指课程的内容是生产或科研中正在广泛使用的材料和技术；经验性是指某些内容是长期的经验总结，在实际应用中可变性还比较大。本书编写者在金属材料学课程教学中已有近20年的经验。在教学过程中不断地整改内容和凝练思路，形成了一定的体系和特点，更加注重于培养学生分析问题和解决问题的能力，侧重于培养学生的创新思维。编写该书的基础是：在借鉴原教材的基础上，补充新的内容；结合多年的教学经验，调整书的体系和框架。编写思路是：抓住材料服役条件-成分-工艺-组织-性能-环境的主线，围绕合金化基本理论，尽可能地凸现材料科学发展中的思想，使教材内容具有综合性、应用性和新颖性的特点。该教材更适合于工程机械应用型金属材料工程等材料类专业使用。本书内容包括钢铁材料、有色金属合金和新型金属材料三大部分。以合金化原理为核心，着重阐明了材料成分与处理工艺的特点，强调了材料组织与性能及应用之间的关系，力图使学生掌握各类材料成分设计和制定工艺的依据。对各类新材料的发展也作了一定介绍。为使学生更好地理解和掌握课程内容及重点，领会材料发展的主线、核心和思想，培养学生分析问题和解决问题的能力，各章最后都精写了小结，并安排了一定量的习题与思考题。本书是江苏省金属材料工程品牌专业建设的重要内容之一，也是江苏大学重点精品课程建设所组织编写的教材。本书第1、3、4、5、6章和绪论由戴起勋教授编写，第2、7章由李忠华副教授编写，第8、9、10、11章由邵红红教授编写，第12、13、14章由王树奇教授编写，全书由戴起勋教授统稿主编，程晓农教授主审。本书在编写过程中参考了许多文献资料，主要文献列于书后，在此谨向所有参考文献的作者诚致谢意。吴晶等老师提供了有关的金相组织图片，化学工业出版社对本书的出版付出了辛勤的劳动，在此一并表示衷心的感谢。本书不但是材料类本科专业学生的教材，而且也可以作为研究生和从事材料工作技术人员的参考书。限于作者水平，书中难免有谬误，恳请同行和读者批评指正，以利于今后的补充、修改和完善。编 者2005年4月目录:绪论--金属材料的过去、现在和将来 10．1 金属材料发展简史 10．1．1 第一阶段--原始钢铁生产 10．1．2 第二阶段--金属材料学科的基础 10．1．3 第三阶段--微观组织理论大发展 20．1．4 第四阶段--微观理论的深入研究 20．2 现代金属材料 20．3 金属材料的可持续发展与趋势 4习题与思考题 6第1篇 钢铁材料第1章 钢的合金化概论 71．1 合金元素和铁的作用 71．1．1 钢中的元素 71．1．2 铁基二元相图 81．1．3 合金元素对Fe-C相图的影响 91．2 合金钢中的相组成 101．2．1 置换固溶体 101．2．2 间隙固溶体 111．2．3 碳化物与氮化物 111．2．4 金属间化合物 151．3 合金元素在钢中的分布及偏聚 151．3．1 合金元素在钢中的分布 151．3．2 合金元素的偏聚 161．4 合金钢中的相变 171．4．1 合金钢的加热奥氏体化 171．4．2 过冷合金奥氏体的分解 191．4．3 合金钢的回火转变 211．5 合金元素对钢强韧化的影响 241．5．1 钢强化的形式及其机理 241．5．2 合金钢强化的有效性 261．5．3 合金元素对钢韧度的影响 271．6 合金元素对钢工艺性的影响 281．6．1 材料的热处理工艺性 281．6．2 材料的成形加工性 351．7 微量元素在钢中的作用 351．7．1 微量元素的作用 351．7．2 微合金钢中的合金元素 361．8 金属材料的环境协调性设计 381．8．1 通用合金与简单合金 381．8．2 环境协调性合金的成分设计 401．9 合金钢的分类与编号 421．9．1 钢的分类 421．9．2 合金钢的编号方法 42本章小结 45习题与思考题 48第2章 工程结构钢 492．1 工程结构钢的基本要求 492．1．1 足够的强度与韧性 492．1．2 良好的焊接性和成形工艺性 492．1．3 良好的耐腐蚀性 502．2 低合金高强度结构钢的合金化 502．2．1 合金元素对低合金高强度钢力学性能的影响 502．2．2 合金元素对焊接性和耐大气腐蚀性的影响 522．3 铁素体-珠光体钢 532．4 微珠光体低合金高强度钢 552．4．1 强化机理 552．4．2 控制轧制和控制冷却技术 552．4．3 微合金元素的作用 562．5 针状铁素体钢 572．6 低碳贝氏体和马氏体钢 582．7 双相钢 592．8 低合金高强度钢发展趋势 60本章小结 61习题与思考题 61第3章 机器零件用钢 623．1 概述 623．1．1 机器零件用结构钢的特点与合金化 623．1．2 机器零件用结构钢的强度与脆性 633．2 整体强化态钢 643．2．1 调质钢 643．2．2 微合金非调质钢 673．2．3 弹簧钢 713．2．4 滚动轴承钢 733．2．5 低碳马氏体钢 773．2．6 超高强度钢 783．3 表面强化态钢 823．3．1 合金渗碳钢 833．3．2 氮化钢 873．3．3 低淬透性钢 883．4 耐磨钢 893．4．1 钢的耐磨性及其影响因素 893．4．2 高锰铸钢 903．4．3 低合金耐磨钢及石墨钢 913．5 零件材料选择基本原则与思路 913．5．1 选择材料的基本原则 923．5．2 选择材料的基本思路及方法 93本章小结 95习题与思考题 97第4章 工模具钢 994．1 概述 994．1．1 工具钢成分与性能特点 994．1．2 工具钢基本性能及检测方法 1004．2 碳素钢及低合金工具钢 1014．2．1 碳素工具钢 1014．2．2 低合金工具钢 1014．3 高速钢 1034．3．1 高速钢的分类 1034．3．2 高速钢中合金元素的作用 1054．3．3 高速钢中的碳化物 1064．3．4 高速钢的热处理 1084．4 冷作模具钢 1134．4．1 碳素工具钢和低合金工具钢 1144．4．2 高铬和中铬模具钢 1144．4．3 基体钢 1174．5 热作模具钢 1174．5．1 热锤锻模钢 1184．5．2 热挤压模钢 1204．5．3 压铸模钢 1224．6 其他类型工具用钢 1224．6．1 耐冲击用钢 1224．6．2 冷轧辊用钢 1234．6．3 量具用钢 1244．6．4 塑料模具用钢 1254．6．5 硬质合金 128本章小结 129习题与思考题 130第5章 不锈钢 1315．1 概述 1315．1．1 金属腐蚀类型与提高耐腐蚀性的途径 1315．1．2 不锈钢的组织与分类 1325．2 影响不锈钢组织和性能的因素 1345．2．1 合金元素对钢组织和性能的影响 1345．2．2 腐蚀介质对钢耐蚀性的影响 1385．3 铁素体不锈钢 1385．3．1 常用铁素体不锈钢及特点 1395．3．2 铁素体不锈钢的脆性 1395．3．3 铁素体不锈钢的热处理 1395．4 马氏体不锈钢 1405．4．1 马氏体不锈钢的成分和组织特点 1415．4．2 马氏体不锈钢的热处理特点 1425．5 奥氏体不锈钢 1425．5．1 奥氏体不锈钢的成分特点 1435．5．2 奥氏体不锈钢的晶间腐蚀 1445．5．3 奥氏体不锈钢的热处理 1455．5．4 铬锰氮奥氏体不锈钢 1465．6 双相不锈钢 1475．6．1 奥氏体-铁素体双相不锈钢 1475．6．2 奥氏体-马氏体双相不锈钢 148本章小结 148习题与思考题 149第6章 耐热钢 1506．1 基本概念 1506．1．1 金属的抗氧化性 1506．1．2 钢的热强性 1526．1．3 耐热钢的合金化 1556．2 热强钢 1556．2．1 珠光体热强钢 1556．2．2 马氏体热强钢 1586．2．3 奥氏体型高温合金 1606．3 抗氧化钢 161本章小结 163习题与思考题 163第7章 铸铁 1647．1 铸铁的石墨化及影响因素 1647．1．1 铸铁的石墨化过程 1647．1．2 影响铸态组织的因素 1667．2 石墨的形成及生长机理 1687．2．1 灰口铸铁中片状石墨的生长方式 1687．2．2 球状石墨的形成过程 1697．2．3 蠕状石墨的形成过程 1707．3 灰铸铁 1717．3．1 灰铸铁组织特点 1717．3．2 灰铸铁性能及热处理 1737．4 球墨铸铁 1747．4．1 球墨铸铁组织与性能 1747．4．2 球墨铸铁的热处理 1767．5 蠕墨铸铁 1787．5．1 蠕墨铸铁的金相组织 1787．5．2 蠕墨铸铁性能特点及应用 1797．6 可锻铸铁 1817．7 特种性能铸铁 1827．7．1 耐热铸铁 1827．7．2 耐磨铸铁 1837．7．3 耐蚀铸铁 184本章小结 185习题与思考题 185第2篇 有色金属合金第8章 铝合金 1868．1 铝合金的热处理及时效强化 1868．1．1 铝合金的分类 1868．1．2 铝合金热处理强化特点 1878．1．3 影响时效强化的主要因素 1888．2 变形铝合金 1898．2．1 变形铝及铝合金牌号和表示方法 1898．2．2 防锈铝合金 1918．2．3 硬铝合金 1928．2．4 超硬铝合金 1938．2．5 锻铝合金 1948．2．6 变形铝合金的热处理及金相检验 1948．3 铸造铝合金 1958．3．1 铝硅及铝硅镁铸造合金 1958．3．2 其他铸造铝合金 1978．3．3 铸造铝合金的热处理 199本章小结 199习题与思考题 200第9章 铜合金 2019．1 黄铜 2019．1．1 黄铜的牌号及表示方法 2019．1．2 普通黄铜 2029．1．3 特殊黄铜 2049．1．4 黄铜的热处理 2069．2 青铜 2079．2．1 青铜的牌号及表示方法 2079．2．2 锡青铜 2089．2．3 铝青铜 2119．2．4 铍青铜 213本章小结 214习题与思考题 214第10章 钛合金 21510．1 钛合金的合金化原理 21510．1．1 钛的基本性质与合金化 21510．1．2 钛合金的相变特点 21610．1．3 钛合金的分类 21810．2 α钛合金 21910．3 α+β钛合金 22010．3．1 α+β钛合金合金化特点 22010．3．2 Ti-Al-V系合金(TC3、TC4、TC10) 22110．3．3 其他α+β钛合金 22210．4 β钛合金 22210．5 钛及钛合金的发展与应用 22310．5．1 钛合金生产工艺的改善 22310．5．2 钛及钛合金的新发展和新应用 223本章小结 225习题与思考题 225第11章 其他有色金属合金 22611．1 镁合金 22611．1．1 镁及镁合金的特性 22611．1．2 镁合金的成分、组织和性能 22711．1．3 变形镁合金组织和性能 23011．1，4 铸造镁合金的组织和性能 23211．1．5 镁合金的热处理 23411．1．6 镁合金的应用 23511．2 锌合金 23611．2．1 锌及锌合金的特性 23611．2．2 锌合金的组织和性能 237本章小结 238习题与思考题 239第3篇 新型金属材料第12章 金属功能材料 24012．1 磁性合金 24012．1．1 软磁合金 24012．1．2 硬磁合金 24312．2 电性合金 24512．2．1 电热合金 24512．2．2 超导材料 24712．3 形状记忆合金 24812．3．1 形状记忆原理 24812．3．2 常用形状记忆合金 25012．4 其他功能材料 25312．4．1 热膨胀合金 25312．4．2 减振合金 25412．4．3 储氢合金 256本章小结 258习题与思考题 258第13章 金属间化合物结构材料 25913．1 金属间化合物材料概述 25913．1．1 金属间化合物材料的性能特点 25913．1．2 金属间化合物结构材料发展历史 26013．2 金属间化合物的晶体结构 26113．2．1 面心立方有序衍生结构 26113．2．2 体心立方有序衍生结构 26113．2．3 密排六方有序衍生结构 26213．2．4 具有复杂晶体结构的金属间化合物 26313．3 常用金属间化合物材料及应用 26313．3．1 Ni-Al系金属间化合物合金 26313．3．2 Fe-Al系金属间化合物合金 26613．3．3 Ti-Al系金属间化合物合金 267本章小结 270习题与思考题 270第14章 金属基复合材料 27114．1 概述 27114．1．1 金属基复合材料的种类 27114．1．2 金属基复合材料的性能特点 27314．1．3 金属基复合材料的研究和应用 27414．2 金属基复合材料的强度和体系选择 27514．2．1 金属基复合材料的强度 27514．2．2 金属基复合材料的体系选择 27714．3 金属基复合材料的界面与控制 27914．3．1 金属基复合材料界面结合与界面类型 28014．3．2 金属基复合材料界面稳定性 28114．3．3 金属基复合材料界面浸润与界面反应控制 28214．4 金属基复合材料的制造工艺 28414．4．1 固态法 28414．4．2 液态法 28514．4．3 喷涂与喷射沉积法 28614．4．4 原位自生复合法 28714．5 金属基复合材料的性能 28814．5．1 纤维增强金属基复合材料 28814．5．2 短纤维及颗粒增强金属基复合材料 290本章小结 291习题与思考题 292符号说明 293参考文献 294
金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、
金属材料金属间化合物和特种金属材料等。
（注：金属氧化物（如氧化铝）不属于金属材料）
意义
:人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。种类:金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。①黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90％以上的工业纯铁，含碳
2％～4％的铸铁，含碳小于
2％的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金
不锈钢、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。②有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。③特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金，以及金属基复合材料等。
性能:一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它包括力学性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能的好坏，决定了它的使用范围与使用寿命。在机械制造业中，一般机械零件都是在常温、常压和非常强烈腐蚀性介质中使用的，且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷的作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为力学性能（过去也称为机械性能）。金属材料的力学性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载荷性质不同（例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等），对金属材料要求的力学性能也将不同。常用的力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。
