机械工程材料 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

本书是为了适应在线开放课程或慕课教学需要而编写的教学用书。

《机械工程材料》为机械类和近机械类各专业的技术基础课教材。本书阐述了材料成分、组织结构与性能关系的基本原理和材料的应用。全书共分6章：材料的结构、材料的力学性能、合金的结晶和合金化原理、金属热处理、金属材料和非金属材料。本书除作为机械类专业的教材外，也可作为机械类工程技术人员的参考书或培训用教材。

第1章材料的结构1

1.1原子结合键和结合能1

1.1.1原子结合键2

1.1.2结合能5

1.2相结构7

1.2.1相概念及其分类7

1.2.2三种常见的晶体结构9

1.2.3晶向指数和晶面指数13

1.2.4晶体缺陷19

1.2.5合金相结构23

1.2.6高分子的相结构26

1.3组织结构29

1.3.1单相组织30

1.3.2双相组织31

1.3.3织态结构33

1.3.4成分-工艺-组织-性能关系34

第2章材料的力学性能37

2.1弹性变形38

2.1.1弹性变形性能指标38

2.1.2弹性变形机理38

2.1.3影响因素39

2.2永久变形40

2.2.1强度、塑性和韧性40

2.2.2金属单晶体的塑性变形43

2.2.3金属多晶体的塑性变形50

2.2.4金属强化原理53

2.2.5黏弹性变形56

2.3材料的断裂58

2.3.1断裂的类型及断口特征58

2.3.2缺口效应、冲击韧性和断裂韧性61

2.3.3低应力延时断裂64

2.3.4磨损68

2.4硬度70

2.4.1布氏硬度71

2.4.2洛氏硬度71

第3章合金的结晶和合金化原理73

3.1扩散现象和扩散定律73

3.1.1扩散现象73

3.1.2扩散定律74

3.2纯金属的结晶76

3.2.1结晶的热力学条件77

3.2.2形核和长大78

3.2.3同素异构转变79

3.3二元合金的结晶80

3.3.1二元合金结晶的热力学条件和相图80

3.3.2匀晶转变84

3.3.3恒温转变89

3.3.4固态相变92

3.3.5Fe-C合金96

3.4合金化原理103

3.4.1有色金属合金化原理103

3.4.2钢铁合金化原理107

第4章金属热处理111

4.1合金的固溶和时效112

4.1.1定义112

4.1.2组织和性能变化112

4.1.3应用114

4.2奥氏体的形成115

4.2.1共析钢奥氏体(A)形成过程115

4.2.2亚（过）共析钢奥氏体形成过程117

4.2.3奥氏体等温形成动力学117

4.2.4奥氏体的晶粒度118

4.2.5影响奥氏体形成的因素119

4.3过冷奥氏体等温转变122

4.3.1过冷奥氏体等温转变图(TTT图)122

4.3.2影响等温转变图形状和位置的因素124

4.3.3珠光体的组织与性能127

4.3.4贝氏体的组织与性能131

4.3.5马氏体的组织和性能134

4.4连续冷却转变和钢的淬透性139

4.4.1过冷奥氏体连续冷却转变图139

4.4.2钢的淬透性140

4.5金属的退火和正火143

4.5.1退火143

4.5.2正火150

4.6淬火和回火152

4.6.1淬火152

4.6.2回火155

4.7表面淬火166

4.7.1感应加热表面淬火166

4.7.2其他表面淬火方法168

4.8化学热处理169

4.8.1钢的渗碳169

4.8.2 钢的渗氮173

4.8.3复合渗174

第5章金属材料177

5.1机器零件用钢177

5.1.1渗碳钢177

5.1.2调质钢180

5.1.3弹簧钢184

5.1.4滚动轴承钢186

5.2刃具钢188

5.2.1碳素及低合金刃具钢189

5.2.2高速钢和硬质合金191

5.3模具钢195

5.3.1热作模具钢195

5.3.2冷作模具钢196

5.4不锈钢和耐热钢198

5.4.1不锈钢198

5.4.2耐热钢200

5.5耐磨材料202

5.5.1高锰钢202

5.5.2高铬铸铁203

5.6铸铁204

5.6.1灰铸铁204

5.6.2可锻铸铁206

5.6.3球墨铸铁207

5.6.4蠕墨铸铁209

5.7常用有色金属材料210

5.7.1铝合金210

5.7.2铜合金213

5.7.3钛合金215

5.7.4镁合金216

5.7.5滑动轴承合金219

第6章非金属材料222

6.1工程塑料222

6.1.1塑料的组成和分类222

6.1.2热塑性塑料及应用223

6.1.3热固性塑料及应用225

6.2工程橡胶226

6.2.1橡胶的组成和性能226

6.2.2常用橡胶材料及应用227

6.3工程陶瓷228

6.3.1陶瓷材料概述228

6.3.2常用工程陶瓷及应用230

6.4复合材料231

6.4.1复合材料概述231

6.4.2常用复合材料232

附录1知识巩固题参考答案234

附录2作业题236

参考文献249

王顺兴，河南科技大学，教授，博士生导师，教研室主任，河南科技大学校级教学名师。2005年后负责机械工程材料课程的建设。该课程2007年获河南省精品课程，2017年获河南科技大学精品在线开放课程建设立项。目前正在制作视频（约64个视频）（目录中绝大多数三级标题为一个视频，少数是二级标题为一个视频），计划2019年春季正式投入使用

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编辑推荐

《机械工程材料》是机械和材料专业的专业必修课，本书内容全面，数据准确，同时，作者录制了60多段的视频讲解，讲解知识难点和课后题的解题思路，非常适宜学生实用。本书适宜机械和材料专业高等本科教材。

前言

《机械工程材料》是机械类各专业的一门重要技术基础课。为适应在线开放课程或慕课这一新的教学形式特编写本教材。读者可通过有关教学平台学习本课程。教师可通过出版社或直接与编者联系免费获取慕课视频、在线练习题、作业题、录制视频用的PPT和脚本，您可以在此基础上建设自己的课程。

本教材架构和说明:

1.课程目标

《机械工程材料》是面向机械类设计学员编写的，包括材料科学的基础知识、金属热处理、各类机械中常用的材料三方面内容。通过学习材料的结构、材料的力学性能、合金的结晶和合金化原理，掌握分析成分-工艺-结构（相结构和组织结构）-性能之间关系的基本原理。通过学习金属热处理的基本原理和工艺，掌握通过热处理发挥金属材料潜能，提高解决实际问题的能力。通过学习金属材料和非金属材料，掌握通过对零构件的受力分析、使用环境分析和可能的失效形式分析，提出对材料性能的要求，根据对材料性能的要求进行合理选材和制定冷热加工工艺的基本原理。在工作中，利用上述原理，将设计图纸变成实际的零构件，将零构件在实际工况下使用，发现使用中出现（如果存在）的问题，针对问题进一步改进，直到满足使用要求。

2.教材构架

针对上述课程目标，本课程的构架如下。

机械工程材料

材料的结构    材料的力学性能    合金的结晶合金化原理    金属热处理    金属材料    非金属材料

第1章分三个层次，即结合键和结合能、相结构、组织结构展开介绍。第2章材料的力学性能包括弹性变形、永久变形、断裂和硬度四个方面介绍材料的力学行为。第3章合金的结晶和合金化原理包括扩散现象和扩散定律、纯金属的结晶、二元合金的结晶和合金化原理。第4章介绍金属热处理。第5章金属材料包括了合金钢、铸铁和有色金属材料。第6章非金属材料包括了工程塑料、橡胶、陶瓷材料和复合材料。

前5章内容主要以小节为题制作视频，少数以节为题制作视频。在教材中，在制作一个视频的内容后有“知识巩固”，将本视频内容出成选择题和判断题，以检验学习效果，这些题可作为慕课的在线练习题。每章后有讨论题。书后附有作业题，每章一次作业，满分100分。

如果您采用的是在线开放课教学方式，整个教学活动可参考下图。

教学活动

掌握知识    培养能力

视频学习    知识测试    单元测试    线上讨论    课堂讨论   单元作业    两篇论文    作业点评    实验  期末考试

个人线上完成    小组线下完成    个人完成

平均成绩=个人成绩×50％ 小组成绩×50%×K

每个学生独立完成视频学习、知识测试、单元测试、线上讨论、实验和期末考试。在课堂进行分组学习，每组5～7人，以完成作业为目标展开相关讨论，同组同学共同完成作业，每组提交一份作业。作业在交给老师前由另一组同学批改作业，根据作业完成质量进行打分。

过程性考核可参考下表进行。

序号    内容    评价依据和内容    满分比例    备注

1    前5章视频学习    每章按规定时间完成学习任务得3分，未按规定时间完成不给分    15%   

个人得分

2    第6章视频后知识测试题    答对率×15    15%    个人得分

3    单元测试（6章每章测试1次）   

答对率×15   

15%    个人得分

4    线上讨论    参与1次（发表问题或回答问题）0.5分   

5%    个人得分

5    单元作业    每个小组集体完成1份作业（打印稿），按时交给另1小组批改并打分（质量分90分，按时完成 5分），批改小组批改后向被批改小组反馈扣分原因，给批改小组打分（满分5分）

成绩=作业质量满分90分（教师打分）

按时完成作业5分（批改小组打分，未按时完成0分）

互动交流满分5分（批改小组向被批改小组说明扣分的原因，小组给批改作业小组打分）

-|作业质量分-批改小组打的质量分|（减批改小组的成绩）

奖励分5分（行政班得分的1个小组加5分，超过1个组不加分）

5章作业平均成绩×40   

40%    小组得分

6    两篇论文    按评分标准小组相互打分（每篇满分100分）    10%    小组得分

合计    100%

个人平时成绩=个人成绩 小组成绩×（本人考试得分）/(本组考试分)

后，感谢河南科技大学材料科学与工程学院材料基础系同仁在本教材编写过程中提供的大力帮助和在视频制作过程中付出的辛勤劳动以及河南科技大学出版基金提供的赞助。

因为这是适应慕课教学编写的教材，编者进行了大胆尝试，由于水平有限，不当之处，恳请读者批评指正。

本书配套视频见http://download.cip.com.cn/html/20190227/413161355.html。

编著者

2018年10月