定 價(jià)：69 元
叢書名：教育部高等學(xué)校材料類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)規(guī)劃教材
- 作者：覃耀春崔忠圻
- 出版時(shí)間：2023/12/1
- ISBN：9787111735229
- 出 版 社：機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TB3
- 頁碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開本：16開
本書圍繞結(jié)構(gòu)材料的化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能之間的關(guān)系及其變化規(guī)律，闡述材料科學(xué)的基本概念和基礎(chǔ)理論。其主要內(nèi)容包括固體材料的結(jié)構(gòu)、純金屬和二元合金的結(jié)晶、鐵碳合金相圖、三元相圖、金屬材料的塑性變形與斷裂、形變金屬材料的回復(fù)與再結(jié)晶、固體材料中的擴(kuò)散、固態(tài)相變?cè)砑皯?yīng)用。本書在每章末列出基本概念和習(xí)題，并在書末附有部分習(xí)題參考答案。
本書可作為高等工科院校材料科學(xué)與工程、材料成型及控制工程、焊接技術(shù)與工程等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課教材，也可作為相關(guān)專業(yè)的科研人員和工程技術(shù)人員的參考書。
前言
本書是以“實(shí)施科教興國戰(zhàn)略，強(qiáng)化現(xiàn)代化建設(shè)人才支撐”為指導(dǎo)思想，以推進(jìn)新工科建設(shè)為背景，根據(jù)哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料類和機(jī)械類專業(yè)本科人才大類培養(yǎng)方案編寫的基礎(chǔ)理論教材。
近年來，工程陶瓷和工程塑料不斷提高的性能使其作為結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用正在高速發(fā)展，但金屬材料在結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用中仍占主要地位，人們對(duì)金屬材料的研究較為充分，一些基本概念和基礎(chǔ)理論也適用于工程陶瓷和工程塑料，因此，本書以金屬材料的加工工藝路線為緯線，分別以固體材料結(jié)構(gòu)理論、結(jié)晶理論、強(qiáng)化機(jī)制、擴(kuò)散理論、固態(tài)相變理論為經(jīng)線，始終圍繞結(jié)構(gòu)材料的化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能之間的關(guān)系及其變化規(guī)律，深入淺出地闡述材料科學(xué)的基本概念和基礎(chǔ)理論，并介紹材料科學(xué)的應(yīng)用新成果。
本書內(nèi)容包括固體材料的結(jié)構(gòu)、純金屬的結(jié)晶、二元合金的結(jié)晶、鐵碳合金相圖、三元相圖、金屬材料的塑性變形與斷裂、形變金屬材料的回復(fù)與再結(jié)晶、固體材料中的擴(kuò)散、固態(tài)相變?cè)砗凸虘B(tài)相變的應(yīng)用。本書力求循序漸進(jìn)、深廣結(jié)合、詳略適當(dāng)、便于教與學(xué)，避免過多的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，著重闡明各種現(xiàn)象和規(guī)律的物理本質(zhì)，以新材料研發(fā)和新工藝創(chuàng)新為工程實(shí)例，注重理論聯(lián)系實(shí)際。本書在每章末列出基本概念和習(xí)題，并在書末附有部分習(xí)題答案，以期幫助學(xué)生加強(qiáng)對(duì)基本概念的準(zhǔn)確理解，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。本書可作為高等工科院校材料科學(xué)與工程、材料成型及控制工程、焊接技術(shù)與工程等專業(yè)的教材，也可作為相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員的參考書。
本書適宜的授課學(xué)時(shí)為64～80學(xué)時(shí)，考慮到各學(xué)校學(xué)時(shí)數(shù)和學(xué)生個(gè)體的差異，可以選擇課堂教學(xué)內(nèi)容，也可在課堂教學(xué)之外指定部分章節(jié)為自學(xué)內(nèi)容，有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)和個(gè)性化學(xué)習(xí)。
感謝耿洪濱教授撥冗審稿。感謝崔忠圻教授、李仁順教授和劉北興教授多年前的幫助和鼓勵(lì)，他們的長者風(fēng)范使我以誠心、信心和責(zé)任心完成課程教學(xué)的傳承和發(fā)展。
由于本人水平有限，書中難免存在疏漏之處，懇切希望讀者不吝賜教。
覃耀春2022年9月
目錄
前言
緒論1
第一章固體材料的結(jié)構(gòu)4
第一節(jié)原子的電子構(gòu)型和元素的電負(fù)性4
一、原子的電子構(gòu)型4
二、元素的電負(fù)性和價(jià)電子數(shù)6
第二節(jié)原子間的結(jié)合6
一、金屬鍵7
二、共價(jià)鍵7
三、離子鍵9
四、范德華力10
五、氫鍵10
六、原子間的結(jié)合力和結(jié)合能10
第三節(jié)金屬和陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)12
一、晶體學(xué)基礎(chǔ)12
二、金屬晶體的晶體結(jié)構(gòu)22
三、離子晶體的晶體結(jié)構(gòu)49
四、共價(jià)晶體的晶體結(jié)構(gòu)51
第四節(jié)高聚物的微觀結(jié)構(gòu)52
一、高分子鏈的近程結(jié)構(gòu)52
二、高分子鏈的遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)57
三、高分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)59
四、高聚物的三種力學(xué)狀態(tài)60
基本概念61
習(xí)題62
第二章純金屬的結(jié)晶63
第一節(jié)純金屬結(jié)晶的現(xiàn)象63
一、金屬結(jié)晶的宏觀現(xiàn)象63
二、金屬結(jié)晶的微觀過程65
第二節(jié)金屬結(jié)晶的熱力學(xué)條件66
第三節(jié)金屬結(jié)晶的結(jié)構(gòu)條件67
第四節(jié)晶核的形成68
一、均質(zhì)形核69
二、非均質(zhì)形核72
第五節(jié)晶體長大76
一、固液界面的微觀結(jié)構(gòu)76
二、晶體長大機(jī)制77
三、固液界面前沿液相的溫度梯度79
四、晶體生長的界面形態(tài)80
五、晶體的長大速度83
六、晶粒大小的控制83
基本概念85
習(xí)題85
第三章二元合金的結(jié)晶87
第一節(jié)二元合金相圖的建立87
一、二元合金相圖的表示方法87
二、二元合金相圖的測(cè)定方法88
三、相律和杠桿定律89
第二節(jié)勻晶相圖及固溶體合金的結(jié)晶90
一、相圖分析90
二、固溶體合金的平衡結(jié)晶91
三、固溶體合金的非平衡結(jié)晶94
四、區(qū)域偏析和區(qū)熔提純96
五、成分過冷及其對(duì)晶體界面形態(tài)和鑄錠
組織的影響98
第三節(jié)共晶相圖及合金的結(jié)晶102
一、相圖分析102
二、典型合金的平衡結(jié)晶及其顯微
組織103
三、非平衡結(jié)晶及其顯微組織108
第四節(jié)包晶相圖及合金的結(jié)晶111
一、相圖分析111
二、典型合金的平衡結(jié)晶及其顯微
組織111
三、非平衡結(jié)晶及其顯微組織113
四、包晶轉(zhuǎn)變的實(shí)際應(yīng)用114
第五節(jié)其他類型的二元合金相圖115
一、組元間形成化合物的相圖115
二、偏晶、熔晶和合晶相圖116
三、具有固態(tài)相變的相圖118
第六節(jié)二元相圖的分析和使用119
一、相圖分析步驟119
二、應(yīng)用相圖時(shí)應(yīng)注意的問題121
三、根據(jù)相圖判斷合金的性能122
第七節(jié)鑄錠的宏觀組織與缺陷124
一、鑄錠三晶區(qū)的形成124
二、鑄錠宏觀組織的控制126
三、鑄錠缺陷127
基本概念130
習(xí)題130
第四章鐵碳合金相圖132
第一節(jié)鐵碳合金的組元及基本相132
一、純鐵132
二、滲碳體134
第二節(jié)FeFe3C相圖分析134
一、相圖中各點(diǎn)、線、區(qū)的意義134
二、三個(gè)恒溫恒成分轉(zhuǎn)變135
三、三條重要的特性曲線136
第三節(jié)鐵碳合金平衡結(jié)晶過程及其顯微
組織137
一、工業(yè)純鐵137
二、共析鋼138
三、亞共析鋼139
四、過共析鋼141
五、共晶白口鑄鐵142
六、亞共晶白口鑄鐵142
七、過共晶白口鑄鐵143
第四節(jié)含碳量對(duì)鐵碳合金平衡組織和
性能的影響144
一、對(duì)平衡組織的影響144
二、對(duì)力學(xué)性能的影響145
三、對(duì)工藝性能的影響146
第五節(jié)鋼中的雜質(zhì)元素和鋼錠的宏觀
組織148
一、鋼中的雜質(zhì)元素及其影響148
二、鋼錠的宏觀組織及其缺陷151
基本概念155
習(xí)題155
第五章三元相圖156
第一節(jié)三元相圖的表示方法156
一、成分三角形156
二、成分三角形中具有特定意義的
直線157
第二節(jié)三元系平衡相的定量法則158
一、直線法則和杠桿定律158
二、重心法則160
第三節(jié)三元?jiǎng)蚓鄨D160
一、相圖分析161
二、三元固溶體合金的平衡結(jié)晶161
三、等溫截面162
四、變溫截面163
五、投影圖164
第四節(jié)三元共晶相圖165
一、組元在固態(tài)完全不互溶的共晶
相圖165
二、組元在固態(tài)有限互溶并具有共晶
轉(zhuǎn)變的相圖171
第五節(jié)三元相圖總結(jié)177
一、三元系的兩相平衡177
二、三元系的三相平衡177
三、三元系的四相平衡178
四、相區(qū)接觸法則181
第六節(jié)三元合金相圖實(shí)例181
一、FeCSi三元系變溫截面181
二、FeCCr三元系等溫截面182
三、AlCuMg三元系投影圖183
第七節(jié)陶瓷相圖184
一、ZrO2陶瓷185
二、AlN陶瓷185
三、SiAlON陶瓷186
基本概念187
習(xí)題187
第六章金屬材料的塑性變形與斷裂190
第一節(jié)結(jié)構(gòu)材料的變形特性190
一、金屬材料的變形特性190
二、工程陶瓷的變形特性193
三、工程塑料的變形特性194
第二節(jié)單晶體的塑性變形195
一、滑移195
二、孿生204
第三節(jié)多晶體的塑性變形205
一、多晶體的塑性變形過程205
二、晶粒大小對(duì)塑性變形的影響206
第四節(jié)合金的塑性變形208
一、單相固溶體合金的塑性變形208
二、多相合金的塑性變形209
第五節(jié)塑性變形對(duì)金屬材料微觀結(jié)構(gòu)和
性能的影響211
一、塑性變形對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的影響211
二、塑性變形對(duì)性能的影響214
三、殘余應(yīng)力216
第六節(jié)金屬材料的斷裂216
一、塑性斷裂217
二、脆性斷裂217
三、影響材料斷裂的基本因素219
四、斷裂韌度及其應(yīng)用222
基本概念224
習(xí)題224
第七章形變金屬材料的回復(fù)與
再結(jié)晶226
第一節(jié)形變金屬材料在退火過程中的
變化226
一、顯微組織的變化226
二、形變儲(chǔ)存能的變化227
三、殘余應(yīng)力和性能的變化227
第二節(jié)回復(fù)228
一、退火溫度和時(shí)間對(duì)回復(fù)過程的
影響228
二、回復(fù)機(jī)制228
三、亞結(jié)構(gòu)的變化230
四、回復(fù)退火的應(yīng)用230
第三節(jié)再結(jié)晶231
一、退火溫度和時(shí)間對(duì)再結(jié)晶過程的
影響231
二、再結(jié)晶晶核的形成與長大231
三、再結(jié)晶溫度及其影響因素233
四、再結(jié)晶晶粒大小的控制235
第四節(jié)晶粒長大236
一、晶粒的正常長大236
二、晶粒的反常長大239
三、再結(jié)晶退火后的組織240
第五節(jié)金屬材料的熱加工242
一、熱加工和冷加工242
二、動(dòng)態(tài)回復(fù)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶243
三、熱加工后的組織與性能244
基本概念246
習(xí)題246
第八章固體材料中的擴(kuò)散248
第一節(jié)概述248
一、擴(kuò)散現(xiàn)象和本質(zhì)248
二、擴(kuò)散機(jī)制250
三、擴(kuò)散的條件251
四、擴(kuò)散的分類252
第二節(jié)擴(kuò)散定律254
一、菲克第一定律254
二、菲克第二定律255
三、影響擴(kuò)散的因素255
第三節(jié)擴(kuò)散定律的實(shí)際應(yīng)用259
一、鑄錠的均勻化退火259
二、鋼件的氣體滲碳260
三、金屬材料的粘接262
四、固相燒結(jié)263
五、工程塑料中的擴(kuò)散267
基本概念268
習(xí)題268
第九章固態(tài)相變?cè)?69
第一節(jié)概述269
一、固態(tài)相變的特點(diǎn)269
二、固態(tài)相變的類型271
三、固態(tài)相變與熱處理271
第二節(jié)鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變272
一、共析鋼奧氏體的形成過程272
二、影響奧氏體形成速度的因素274
三、影響奧氏體晶粒大小的因素276
第三節(jié)鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變277
一、概述277
二、過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變圖和連續(xù)
冷卻轉(zhuǎn)變圖278
三、珠光體轉(zhuǎn)變284
四、馬氏體轉(zhuǎn)變289
五、貝氏體轉(zhuǎn)變299
第四節(jié)淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變303
一、淬火鋼的回火轉(zhuǎn)變及其組織303
二、淬火鋼回火時(shí)性能的變化308
三、回火脆性309
第五節(jié)過飽和固溶體的分解310
一、概述310
二、合金脫溶沉淀過程中顯微組織和
力學(xué)性能的變化規(guī)律311
三、脫溶沉淀熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)313
四、低碳鋼的時(shí)效314
五、調(diào)幅分解314
基本概念316
習(xí)題316
第十章固態(tài)相變的應(yīng)用318
第一節(jié)鋼的退火和正火318
一、退火目的及工藝319
二、正火目的及工藝321
三、退火和正火的選用322
第二節(jié)鋼的淬火與回火323
一、鋼的淬火323
二、鋼的回火332
三、淬火加熱缺陷334
第三節(jié)固態(tài)相變的應(yīng)用實(shí)例335
一、工程結(jié)構(gòu)用鋼335
二、刃具鋼336
三、彈簧鋼337
四、軸類零件鋼338
五、滾動(dòng)軸承鋼338
基本概念339
習(xí)題339
部分習(xí)題參考答案340
參考文獻(xiàn)343
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