機械工程材料基礎入門（簡體書）

本書除介紹金屬材料的製造過程，以及內部組織、性能、測試、檢驗、用途和材料的選擇等知識外，還用了相當多的篇幅介紹了非金屬材料、復合材料和新材料，並盡量以圖作輔助說明。本書內容系統、全面、通俗，雖說是“入門”書籍，但也有相當多的知識面拓展和應用要點。本書宗旨是便於機械專業在校或畢業後新入職的大學生、職業院校學生系統、全面地學習，以便能對這方面的知識有一個更加全面的了解，更好地勝任自己的工作，同時本書也可供工程材料領域的管理人員、技師和工人參考。

本書內容系統、全面、通俗易懂；知識拓展與應用要點加大了信息量；一本書可以滿足讀者知識儲備需求，使學與用無縫銜接。通過本書，讀者可以對機械工程材料方面的知識有一個更加全面的了解，並能更好地理解知識構架，勝任自己的工作。

機械工程材料是用於製造各類機械零部件和生產工具的材料。特別是金屬材料，由於其來源豐富，具有優良的使用性能與工藝性能，所以應用最廣，在各種機器設備所用材料中占到90%以上；我國的鋼鐵年產量，已經接近人均1t的水平；非金屬材料具有很多金屬材料所不具備的特性，所以也不可或缺。同時，人類為了生產和發展，也總是不斷地在探索、研究新的材料品種。它們的發現和應用，不僅促進了生產力向前發展，也給人類生活帶來巨大的變革，把人類社會和物質文明推向一個新的階段。它們共同構成了整個工程材料體系。
本書介紹了金屬材料的製造過程，以及其內部組織、性能、測試、檢驗、用途和選擇等知識，也用了相當多的篇幅介紹了非金屬材料、復合材料和新材料，並盡量以示意圖、結構圖和立體圖加以說明。
本書分12章，包括金屬材料的生產過程、分類、牌號和用途、性能、組織、合金元素的作用、加工、檢驗方法、交貨狀態，並介紹了非金屬材料和特種材料，最後還介紹了機械工程材料的選用。
本書內容系統、全面、通俗，雖說是“入門”書籍，但也有相當多的拓展知識和應用要點，其宗旨是便於機械專業在校或畢業後新入職的大學生、職業院校學生系統、全面地學習，以便對機械工程材料方面的知識有一個更加全面的了解，更好地勝任自己的工作。本書也可供工程材料領域的管理人員、加工與應用的工人、技師參考。
本書由劉光啟、朱志偉任主編，姚政、閆小芳、董國強任副主編。參加編寫工作的還有於發加、吳瑞凱、孫旗、李銀濤、戚麗麗、王莎莎、馬迎亞、劉營、任孟成、徐永濤、徐博成、李健、田聖濤、黃學文、劉國強、劉勇。全書由劉光啟統稿。
在編寫過程中，參閱了有關文獻資料和標準，在此謹向相關作者表示衷心的感謝。
由於編者水平所限，書中疏漏之處在所難免，熱切希望各位讀者在閱讀使用過程中，提出寶貴的意見和建議。

編者

第1章概論001
1.1工程材料的應用概況002
1.2金屬材料的生產過程003
1.2.1原料開采和破碎003
1.2.2選礦004
1.2.3冶煉方法綜述006
1.2.4煉鐵008
1.2.5煉鋼010
1.2.6鑄錠的深加工012
1.2.7軋制工藝013
1.3工程材料分類017
1.3.1金屬材料017
1.3.2非金屬材料019
1.3.3復合材料019
1.3.4特種材料023
1.4金屬材料的可持續發展024

第2章金屬材料的分類和牌號025
2.1鋼鐵材料026
2.1.1鑄鐵026
2.1.2鑄鋼029
2.1.3碳素結構鋼031
2.1.4優質碳素結構鋼032
2.1.5低合金高強度結構鋼033
2.1.6合金結構鋼034
2.1.7非調質機械結構鋼035
2.1.8易切削結構鋼036
2.1.9耐候結構鋼037
2.1.10彈簧鋼037
2.1.11工模具鋼039
2.1.12軸承鋼049
2.1.13冷鐓和冷擠壓鋼051
2.1.14不銹鋼和耐熱鋼052
2.1.15粉末冶金材料055
2.1.16硬質合金055
2.1.17耐磨鋼056
2.1.18統一數字代號058
2.2有色金屬材料059
2.2.1鋁及鋁合金060
2.2.2銅及銅合金063
2.2.3鎳及鎳合金068
2.2.4鎂及鎂合金068
2.2.5鈦及鈦合金069
2.2.6鉛及鉛合金070
2.2.7鋅及鋅合金070

第3章金屬材料性能072
3.1物理性能073
3.1.1色澤073
3.1.2密度073
3.1.3熔點073
3.1.4沸點074
3.1.5彈性模量和泊松比075
3.1.6熱膨脹系數075
3.1.7比熱容078
3.1.8熱導率078
3.1.9電阻率079
3.1.10磁導率080
3.2力學性能081
3.2.1硬度081
3.2.2拉伸性能084
3.2.3壓縮性能089
3.2.4剪切性能090
3.2.5擠壓性能091
3.2.6彎曲性能091
3.2.7扭轉性能092
3.2.8衝擊性能093
3.2.9疲勞性能095
3.3化學性能096
3.3.1抗氧化性能096
3.3.2耐腐蝕性能097
3.4工藝性能097
3.4.1可切削性098
3.4.2可鑄性098
3.4.3可鍛性098
3.4.4可衝壓性099
3.4.5可焊性099
3.4.6可熱處理性099

第4章鋼鐵材料的組織100
4.1金屬的內部結構101
4.1.1晶體102
4.1.2晶格和晶胞104
4.1.3晶體結構的缺陷105
4.2二元合金和相圖106
4.2.1二元合金106
4.2.2相圖107
4.2.3結晶過程分析108
4.3鐵碳合金相圖109
4.3.1相圖組織109
4.3.2特徵點和特徵線110
4.3.3鐵碳合金相圖的應用111

第5章合金元素的作用114
5.1合金元素在碳鋼中的作用115
5.1.1定性分析115
5.1.2定量分析117
5.2合金元素在有色金屬中的作用120
5.2.1在鋁合金中的作用120
5.2.2在鎂合金中的作用121
5.2.3在鈦合金中的作用122
5.2.4在銅合金中的作用123

第6章金屬材料的加工127
6.1冷加工128
6.1.1鏨削128
6.1.2鋸削128
6.1.3銼削129
6.1.4鉆削130
6.1.5刮削131
6.1.6車削132
6.1.7銑削135
6.1.8刨削135
6.1.9磨削137
6.1.10材料性能對切削加工性的影響138
6.1.11衝壓142
6.2熱加工144
6.2.1鑄造144
6.2.2鍛造148
6.2.3焊接152

第7章金屬材料的熱處理156
7.1常規熱處理157
7.1.1淬火157
7.1.2回火159
7.1.3退火160
7.1.4正火161
7.1.5調質161
7.1.6時效162
7.1.7固溶處理162
7.1.8深冷處理162
7.2化學熱處理164
7.2.1滲碳164
7.2.2滲氮166
7.2.3碳氮共滲168
7.2.4滲硫169
7.2.5硫氮共滲170
7.2.6滲硼171
7.2.7鹽浴滲金屬172
7.2.8氣相沉積174
7.2.9真空熱處理176
7.2.10激光熱處理177
7.3熱處理設備178

第8章金屬材料的檢驗方法185
8.1火花檢驗186
8.1.1火花的組成186
8.1.2鑒別方法186
8.1.3火花鑒別易記口訣188
8.2化學分析188
8.2.1定性分析188
8.2.2定量分析189
8.2.3化學分析一般過程189
8.3光譜分析189
8.4金相檢驗190
8.4.1制樣191
8.4.2金相照片191
8.4.3檢測設備191
8.5無損探傷192
8.5.1超聲探傷192
8.5.2磁粉探傷193
8.5.3滲透探傷193
8.5.4射線探傷195

第9章金屬材料的狀態和管理197
9.1鋼鐵材料的交貨狀態198
9.2變形鋁及鋁合金的狀態198
9.2.1狀態代號199
9.2.2加工硬化狀態199
9.2.3產品狀態代號和典型用途200
9.3鑄造鋁及鋁合金的狀態208
9.4銅及銅合金的狀態209
9.5鋼鐵材料的儲運管理210
9.6有色金屬材料的儲存管理211

第10章非金屬材料213
10.1無機非金屬材料214
10.1.1玻璃214
10.1.2陶瓷216
10.1.3耐火材料217
10.1.4光導纖維217
10.1.5木材218
10.2有機高分子材料220
10.2.1橡膠220
10.2.2塑料221
10.2.3化學纖維228
10.2.4塗料228
10.2.5膠黏劑229
10.2.6皮革229

第11章特種材料231
11.1超導材料232
11.2納米材料233
11.3隱身材料233
11.4智能材料234
11.5新能源材料235
11.5.1太陽能電池板235
11.5.2鋰離子電池236
11.5.3儲氫材料236
11.6金屬玻璃237
11.7金屬橡膠238
11.8類蛋白聚合物纖維238

第12章機械工程材料的選用240
12.1選材的一般原則241
12.1.1使用性能241
12.1.2工藝性能241
12.1.3經濟性能242
12.1.4環保與節能242
12.2機械零件的失效242
12.2.1失效類型243
12.2.2失效原因243
12.2.3分析方法244
12.3典型機械零件的選材245
12.3.1軸類零件245
12.3.2齒輪246
12.3.3箱體支承類零件248
12.3.4機床導軌249
12.3.5模具249
12.3.6彈簧254

參考文獻255