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| 內容簡介： |
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本书围绕结构材料的化学成分、结构与力学性能之间的关系及其变化规律，阐述材料科学的基本概念和基础理论。其主要内容包括固体材料的结构、纯金属和二元合金的结晶、铁碳合金相图、三元相图、金属材料的塑性变形与断裂、形变金属材料的回复与再结晶、固体材料中的扩散、固态相变原理及应用。本书在每章末列出基本概念和习题，并在书末附有部分习题参考答案。本书可作为高等工科院校材料科学与工程、材料成型及控制工程、焊接技术与工程等专业的专业基础课教材，也可作为相关专业的科研人员和工程技术人员的参考书。
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| 目錄：
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目录前言绪论1第一章固体材料的结构4第一节原子的电子构型和元素的电负性4一、原子的电子构型4二、元素的电负性和价电子数6第二节原子间的结合6一、金属键7二、共价键7三、离子键9四、范德华力10五、氢键10六、原子间的结合力和结合能10第三节金属和陶瓷的晶体结构12一、晶体学基础12二、金属晶体的晶体结构22三、离子晶体的晶体结构49四、共价晶体的晶体结构51第四节高聚物的微观结构52一、高分子链的近程结构52二、高分子链的远程结构57三、高分子聚集态结构59四、高聚物的三种力学状态60基本概念61习题62第二章纯金属的结晶63第一节纯金属结晶的现象63一、金属结晶的宏观现象63二、金属结晶的微观过程65第二节金属结晶的热力学条件66第三节金属结晶的结构条件67第四节晶核的形成68一、均质形核69二、非均质形核72第五节晶体长大76一、固液界面的微观结构76二、晶体长大机制77三、固液界面前沿液相的温度梯度79四、晶体生长的界面形态80五、晶体的长大速度83六、晶粒大小的控制83基本概念85习题85第三章二元合金的结晶87第一节二元合金相图的建立87一、二元合金相图的表示方法87二、二元合金相图的测定方法88三、相律和杠杆定律89第二节匀晶相图及固溶体合金的结晶90一、相图分析90二、固溶体合金的平衡结晶91三、固溶体合金的非平衡结晶94四、区域偏析和区熔提纯96五、成分过冷及其对晶体界面形态和铸锭组织的影响98第三节共晶相图及合金的结晶102一、相图分析102二、典型合金的平衡结晶及其显微组织103三、非平衡结晶及其显微组织108第四节包晶相图及合金的结晶111一、相图分析111二、典型合金的平衡结晶及其显微组织111三、非平衡结晶及其显微组织113四、包晶转变的实际应用114第五节其他类型的二元合金相图115一、组元间形成化合物的相图115二、偏晶、熔晶和合晶相图116三、具有固态相变的相图118第六节二元相图的分析和使用119一、相图分析步骤119二、应用相图时应注意的问题121三、根据相图判断合金的性能122第七节铸锭的宏观组织与缺陷124一、铸锭三晶区的形成124二、铸锭宏观组织的控制126三、铸锭缺陷127基本概念130习题130第四章铁碳合金相图132第一节铁碳合金的组元及基本相132一、纯铁132二、渗碳体134第二节FeFe3C相图分析134一、相图中各点、线、区的意义134二、三个恒温恒成分转变135三、三条重要的特性曲线136第三节铁碳合金平衡结晶过程及其显微组织137一、工业纯铁137二、共析钢138三、亚共析钢139四、过共析钢141五、共晶白口铸铁142六、亚共晶白口铸铁142七、过共晶白口铸铁143第四节含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响144一、对平衡组织的影响144二、对力学性能的影响145三、对工艺性能的影响146第五节钢中的杂质元素和钢锭的宏观组织148一、钢中的杂质元素及其影响148二、钢锭的宏观组织及其缺陷151基本概念155习题155第五章三元相图156第一节三元相图的表示方法156一、成分三角形156二、成分三角形中具有特定意义的直线157第二节三元系平衡相的定量法则158一、直线法则和杠杆定律158二、重心法则160第三节三元匀晶相图160一、相图分析161二、三元固溶体合金的平衡结晶161三、等温截面162四、变温截面163五、投影图164第四节三元共晶相图165一、组元在固态完全不互溶的共晶相图165二、组元在固态有限互溶并具有共晶转变的相图171第五节三元相图总结177一、三元系的两相平衡177二、三元系的三相平衡177三、三元系的四相平衡178四、相区接触法则181第六节三元合金相图实例181一、FeCSi三元系变温截面181二、FeCCr三元系等温截面182三、AlCuMg三元系投影图183第七节陶瓷相图184一、ZrO2陶瓷185二、AlN陶瓷185三、SiAlON陶瓷186基本概念187习题187第六章金属材料的塑性变形与断裂190第一节结构材料的变形特性190一、金属材料的变形特性190二、工程陶瓷的变形特性193三、工程塑料的变形特性194第二节单晶体的塑性变形195一、滑移195二、孪生204第三节多晶体的塑性变形205一、多晶体的塑性变形过程205二、晶粒大小对塑性变形的影响206第四节合金的塑性变形208一、单相固溶体合金的塑性变形208二、多相合金的塑性变形209第五节塑性变形对金属材料微观结构和性能的影响211一、塑性变形对微观结构的影响211二、塑性变形对性能的影响214三、残余应力216第六节金属材料的断裂216一、塑性断裂217二、脆性断裂217三、影响材料断裂的基本因素219四、断裂韧度及其应用222基本概念224习题224第七章形变金属材料的回复与再结晶226第一节形变金属材料在退火过程中的变化226一、显微组织的变化226二、形变储存能的变化227三、残余应力和性能的变化227第二节回复228一、退火温度和时间对回复过程的影响228二、回复机制228三、亚结构的变化230四、回复退火的应用230第三节再结晶231一、退火温度和时间对再结晶过程的影响231二、再结晶晶核的形成与长大231三、再结晶温度及其影响因素233四、再结晶晶粒大小的控制235第四节晶粒长大236一、晶粒的正常长大236二、晶粒的反常长大239三、再结晶退火后的组织240第五节金属材料的热加工242一、热加工和冷加工242二、动态回复和动态再结晶243三、热加工后的组织与性能244基本概念246习题246第八章固体材料中的扩散248第一节概述248一、扩散现象和本质248二、扩散机制250三、扩散的条件251四、扩散的分类252第二节扩散定律254一、菲克第一定律254二、菲克第二定律255三、影响扩散的因素255第三节扩散定律的实际应用259一、铸锭的均匀化退火259二、钢件的气体渗碳260三、金属材料的粘接262四、固相烧结263五、工程塑料中的扩散267基本概念268习题268第九章固态相变原理269第一节概述269一、固态相变的特点269二、固态相变的类型271三、固态相变与热处理271第二节钢在加热时的转变272一、共析钢奥氏体的形成过程272二、影响奥氏体形成速度的因素274三、影响奥氏体晶粒大小的因素276第三节钢在冷却时的转变277一、概述277二、过冷奥氏体的等温转变图和连续冷却转变图278三、珠光体转变284四、马氏体转变289五、贝氏体转变299第四节淬火钢回火时的转变303一、淬火钢的回火转变及其组织303二、淬火钢回火时性能的变化308三、回火脆性309第五节过饱和固溶体的分解310一、概述310二、合金脱溶沉淀过程中显微组织和力学性能的变化规律311三、脱溶沉淀热力学和动力学313四、低碳钢的时效314五、调幅分解314基本概念316习题316第十章固态相变的应用318第一节钢的退火和正火318一、退火目的及工艺319二、正火目的及工艺321三、退火和正火的选用322第二节钢的淬火与回火323一、钢的淬火323二、钢的回火332三、淬火加热缺陷334第三节固态相变的应用实例335一、工程结构用钢335二、刃具钢336三、弹簧钢337四、轴类零件钢338五、滚动轴承钢338基本概念339习题339部分习题参考答案340参考文献343
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前言本书是以“实施科教兴国战略，强化现代化建设人才支撑”为指导思想，以推进新工科建设为背景，根据哈尔滨工业大学材料类和机械类专业本科人才大类培养方案编写的基础理论教材。近年来，工程陶瓷和工程塑料不断提高的性能使其作为结构材料的应用正在高速发展，但金属材料在结构材料的应用中仍占主要地位，人们对金属材料的研究较为充分，一些基本概念和基础理论也适用于工程陶瓷和工程塑料，因此，本书以金属材料的加工工艺路线为纬线，分别以固体材料结构理论、结晶理论、强化机制、扩散理论、固态相变理论为经线，始终围绕结构材料的化学成分、结构与力学性能之间的关系及其变化规律，深入浅出地阐述材料科学的基本概念和基础理论，并介绍材料科学的应用新成果。本书内容包括固体材料的结构、纯金属的结晶、二元合金的结晶、铁碳合金相图、三元相图、金属材料的塑性变形与断裂、形变金属材料的回复与再结晶、固体材料中的扩散、固态相变原理和固态相变的应用。本书力求循序渐进、深广结合、详略适当、便于教与学，避免过多的数学推导，着重阐明各种现象和规律的物理本质，以新材料研发和新工艺创新为工程实例，注重理论联系实际。本书在每章末列出基本概念和习题，并在书末附有部分习题答案，以期帮助学生加强对基本概念的准确理解，提高学生分析问题和解决问题的能力。本书可作为高等工科院校材料科学与工程、材料成型及控制工程、焊接技术与工程等专业的教材，也可作为相关专业的工程技术人员的参考书。本书适宜的授课学时为64～80学时，考虑到各学校学时数和学生个体的差异，可以选择课堂教学内容，也可在课堂教学之外指定部分章节为自学内容，有利于学生自主学习和个性化学习。感谢耿洪滨教授拨冗审稿。感谢崔忠圻教授、李仁顺教授和刘北兴教授多年前的帮助和鼓励，他们的长者风范使我以诚心、信心和责任心完成课程教学的传承和发展。由于本人水平有限，书中难免存在疏漏之处，恳切希望读者不吝赐教。覃耀春2022年9月
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