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材料科學基礎 版權信息
- ISBN：9787111735229
- 條形碼：9787111735229 ; 978-7-111-73522-9
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
材料科學基礎 內容簡介
本書圍繞結構材料的化學成分、結構與力學性能之間的關系及其變化規律，闡述材料科學的基本概念和基礎理論。其主要內容包括固體材料的結構、純金屬和二元合金的結晶、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與再結晶、固體材料中的擴散、固態相變原理及應用。本書在每章末列出基本概念和習題，并在書末附有部分習題參考答案。 本書可作為高等工科院校材料科學與工程、材料成型及控制工程、焊接技術與工程等專業的專業基礎課教材，也可作為相關專業的科研人員和工程技術人員的參考書。
材料科學基礎 目錄
目錄
前言
緒論1
**章固體材料的結構4
**節原子的電子構型和元素的電負性4
一、原子的電子構型4
二、元素的電負性和價電子數6
第二節原子間的結合6
一、金屬鍵7
二、共價鍵7
三、離子鍵9
四、范德華力10
五、氫鍵10
六、原子間的結合力和結合能10
第三節金屬和陶瓷的晶體結構12
一、晶體學基礎12
二、金屬晶體的晶體結構22
三、離子晶體的晶體結構49
四、共價晶體的晶體結構51
第四節高聚物的微觀結構52
一、高分子鏈的近程結構52
二、高分子鏈的遠程結構57
三、高分子聚集態結構59
四、高聚物的三種力學狀態60
基本概念61
習題62
第二章純金屬的結晶63
**節純金屬結晶的現象63
一、金屬結晶的宏觀現象63
二、金屬結晶的微觀過程65
第二節金屬結晶的熱力學條件66
第三節金屬結晶的結構條件67
第四節晶核的形成68
一、均質形核69
二、非均質形核72
第五節晶體長大76
一、固液界面的微觀結構76
二、晶體長大機制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
習題85
第三章二元合金的結晶87
**節二元合金相圖的建立87
一、二元合金相圖的表示方法87
二、二元合金相圖的測定方法88
三、相律和杠桿定律89
第二節勻晶相圖及固溶體合金的結晶90
一、相圖分析90
二、固溶體合金的平衡結晶91
三、固溶體合金的非平衡結晶94
四、區域偏析和區熔提純96
五、成分過冷及其對晶體界面形態和鑄錠
組織的影響98
第三節共晶相圖及合金的結晶102
一、相圖分析102
二、典型合金的平衡結晶及其顯微
組織103
三、非平衡結晶及其顯微組織108
第四節包晶相圖及合金的結晶111
一、相圖分析111
二、典型合金的平衡結晶及其顯微
組織111
三、非平衡結晶及其顯微組織113
四、包晶轉變的實際應用114
第五節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、具有固態相變的相圖118
第六節二元相圖的分析和使用119
一、相圖分析步驟119
二、應用相圖時應注意的問題121
三、根據相圖判斷合金的性能122
第七節鑄錠的宏觀組織與缺陷124
一、鑄錠三晶區的形成124
二、鑄錠宏觀組織的控制126
三、鑄錠缺陷127
基本概念130
習題130
第四章鐵碳合金相圖132
**節鐵碳合金的組元及基本相132
一、純鐵132
二、滲碳體134
第二節FeFe3C相圖分析134
一、相圖中各點、線、區的意義134
二、三個恒溫恒成分轉變135
三、三條重要的特性曲線136
第三節鐵碳合金平衡結晶過程及其顯微
組織137
一、工業純鐵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
第四節含碳量對鐵碳合金平衡組織和
性能的影響144
一、對平衡組織的影響144
二、對力學性能的影響145
三、對工藝性能的影響146
第五節鋼中的雜質元素和鋼錠的宏觀
組織148
一、鋼中的雜質元素及其影響148
二、鋼錠的宏觀組織及其缺陷151
基本概念155
習題155
第五章三元相圖156
**節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
第三節三元勻晶相圖160
一、相圖分析161
二、三元固溶體合金的平衡結晶161
三、等溫截面162
四、變溫截面163
五、投影圖164
第四節三元共晶相圖165
一、組元在固態完全不互溶的共晶
相圖165
二、組元在固態有限互溶并具有共晶
轉變的相圖171
第五節三元相圖總結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、相區接觸法則181
第六節三元合金相圖實例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
習題187
第六章金屬材料的塑性變形與斷裂190
**節結構材料的變形特性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
第二節單晶體的塑性變形195
一、滑移195
二、孿生204
第三節多晶體的塑性變形205
一、多晶體的塑性變形過程205
二、晶粒大小對塑性變形的影響206
第四節合金的塑性變形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
第五節塑性變形對金屬材料微觀結構和
性能的影響211
一、塑性變形對微觀結構的影響211
二、塑性變形對性能的影響214
三、殘余應力216
第六節金屬材料的斷裂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、斷裂韌度及其應用222
基本概念224
習題224
第七章形變金屬材料的回復與
再結晶226
**節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、形變儲存能的變化227
三、殘余應力和性能的變化227
第二節回復228
一、退火溫度和時間對回復過程的
影響228
二、回復機制228
三、亞結構的變化230
四、回復退火的應用230
第三節再結晶231
一、退火溫度和時間對再結晶過程的
影響231
二、再結晶晶核的形成與長大231
三、再結晶溫度及其影響因素233
四、再結晶晶粒大小的控制235
第四節晶粒長大236
一、晶粒的正常長大236
二、晶粒的反常長大239
三、再結晶退火后的組織240
第五節金屬材料的熱加工242
一、熱加工和冷加工242
二、動態回復和動態再結晶243
三、熱加工后的組織與性能244
基本概念246
習題246
第八章固體材料中的擴散248
**節概述248
一、擴散現象和本質248
二、擴散機制250
三、擴散的條件251
四、擴散的分類252
第二節擴散定律254
一、菲克**定律254
二、菲克第二定律255
三、影響擴散的因素255
第三節擴散定律的實際應用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263
五、工程塑料中的擴散267
基本概念268
習題268
第九章固態相變原理269
**節概述269
一、固態相變的特點269
二、固態相變的類型271
三、固態相變與熱處理271
第二節鋼在加熱時的轉變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
第三節鋼在冷卻時的轉變277
一、概述277
二、過冷奧氏體的等溫轉變圖和連續
冷卻轉變圖278
三、珠光體轉變284
四、馬氏體轉變289
五、貝氏體轉變299
第四節淬火鋼回火時的轉變303
一、淬火鋼的回火轉變及其組織303
二、淬火鋼回火時性能的變化308
三、回火脆性309
第五節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
力學性能的變化規律311
三、脫溶沉淀熱力學和動力學313
四、低碳鋼的時效314
五、調幅分解314
基本概念316
習題316
第十章固態相變的應用318
**節鋼的退火和正火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
第三節固態相變的應用實例335
一、工程結構用鋼335
二、刃具鋼336
三、彈簧鋼337
四、軸類零件鋼338
五、滾動軸承鋼338
基本概念339
習題339
部分習題參考答案340
參考文獻343
前言
緒論1
**章固體材料的結構4
**節原子的電子構型和元素的電負性4
一、原子的電子構型4
二、元素的電負性和價電子數6
第二節原子間的結合6
一、金屬鍵7
二、共價鍵7
三、離子鍵9
四、范德華力10
五、氫鍵10
六、原子間的結合力和結合能10
第三節金屬和陶瓷的晶體結構12
一、晶體學基礎12
二、金屬晶體的晶體結構22
三、離子晶體的晶體結構49
四、共價晶體的晶體結構51
第四節高聚物的微觀結構52
一、高分子鏈的近程結構52
二、高分子鏈的遠程結構57
三、高分子聚集態結構59
四、高聚物的三種力學狀態60
基本概念61
習題62
第二章純金屬的結晶63
**節純金屬結晶的現象63
一、金屬結晶的宏觀現象63
二、金屬結晶的微觀過程65
第二節金屬結晶的熱力學條件66
第三節金屬結晶的結構條件67
第四節晶核的形成68
一、均質形核69
二、非均質形核72
第五節晶體長大76
一、固液界面的微觀結構76
二、晶體長大機制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
習題85
第三章二元合金的結晶87
**節二元合金相圖的建立87
一、二元合金相圖的表示方法87
二、二元合金相圖的測定方法88
三、相律和杠桿定律89
第二節勻晶相圖及固溶體合金的結晶90
一、相圖分析90
二、固溶體合金的平衡結晶91
三、固溶體合金的非平衡結晶94
四、區域偏析和區熔提純96
五、成分過冷及其對晶體界面形態和鑄錠
組織的影響98
第三節共晶相圖及合金的結晶102
一、相圖分析102
二、典型合金的平衡結晶及其顯微
組織103
三、非平衡結晶及其顯微組織108
第四節包晶相圖及合金的結晶111
一、相圖分析111
二、典型合金的平衡結晶及其顯微
組織111
三、非平衡結晶及其顯微組織113
四、包晶轉變的實際應用114
第五節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、具有固態相變的相圖118
第六節二元相圖的分析和使用119
一、相圖分析步驟119
二、應用相圖時應注意的問題121
三、根據相圖判斷合金的性能122
第七節鑄錠的宏觀組織與缺陷124
一、鑄錠三晶區的形成124
二、鑄錠宏觀組織的控制126
三、鑄錠缺陷127
基本概念130
習題130
第四章鐵碳合金相圖132
**節鐵碳合金的組元及基本相132
一、純鐵132
二、滲碳體134
第二節FeFe3C相圖分析134
一、相圖中各點、線、區的意義134
二、三個恒溫恒成分轉變135
三、三條重要的特性曲線136
第三節鐵碳合金平衡結晶過程及其顯微
組織137
一、工業純鐵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
第四節含碳量對鐵碳合金平衡組織和
性能的影響144
一、對平衡組織的影響144
二、對力學性能的影響145
三、對工藝性能的影響146
第五節鋼中的雜質元素和鋼錠的宏觀
組織148
一、鋼中的雜質元素及其影響148
二、鋼錠的宏觀組織及其缺陷151
基本概念155
習題155
第五章三元相圖156
**節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
第三節三元勻晶相圖160
一、相圖分析161
二、三元固溶體合金的平衡結晶161
三、等溫截面162
四、變溫截面163
五、投影圖164
第四節三元共晶相圖165
一、組元在固態完全不互溶的共晶
相圖165
二、組元在固態有限互溶并具有共晶
轉變的相圖171
第五節三元相圖總結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、相區接觸法則181
第六節三元合金相圖實例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
習題187
第六章金屬材料的塑性變形與斷裂190
**節結構材料的變形特性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
第二節單晶體的塑性變形195
一、滑移195
二、孿生204
第三節多晶體的塑性變形205
一、多晶體的塑性變形過程205
二、晶粒大小對塑性變形的影響206
第四節合金的塑性變形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
第五節塑性變形對金屬材料微觀結構和
性能的影響211
一、塑性變形對微觀結構的影響211
二、塑性變形對性能的影響214
三、殘余應力216
第六節金屬材料的斷裂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、斷裂韌度及其應用222
基本概念224
習題224
第七章形變金屬材料的回復與
再結晶226
**節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、形變儲存能的變化227
三、殘余應力和性能的變化227
第二節回復228
一、退火溫度和時間對回復過程的
影響228
二、回復機制228
三、亞結構的變化230
四、回復退火的應用230
第三節再結晶231
一、退火溫度和時間對再結晶過程的
影響231
二、再結晶晶核的形成與長大231
三、再結晶溫度及其影響因素233
四、再結晶晶粒大小的控制235
第四節晶粒長大236
一、晶粒的正常長大236
二、晶粒的反常長大239
三、再結晶退火后的組織240
第五節金屬材料的熱加工242
一、熱加工和冷加工242
二、動態回復和動態再結晶243
三、熱加工后的組織與性能244
基本概念246
習題246
第八章固體材料中的擴散248
**節概述248
一、擴散現象和本質248
二、擴散機制250
三、擴散的條件251
四、擴散的分類252
第二節擴散定律254
一、菲克**定律254
二、菲克第二定律255
三、影響擴散的因素255
第三節擴散定律的實際應用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263
五、工程塑料中的擴散267
基本概念268
習題268
第九章固態相變原理269
**節概述269
一、固態相變的特點269
二、固態相變的類型271
三、固態相變與熱處理271
第二節鋼在加熱時的轉變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
第三節鋼在冷卻時的轉變277
一、概述277
二、過冷奧氏體的等溫轉變圖和連續
冷卻轉變圖278
三、珠光體轉變284
四、馬氏體轉變289
五、貝氏體轉變299
第四節淬火鋼回火時的轉變303
一、淬火鋼的回火轉變及其組織303
二、淬火鋼回火時性能的變化308
三、回火脆性309
第五節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
力學性能的變化規律311
三、脫溶沉淀熱力學和動力學313
四、低碳鋼的時效314
五、調幅分解314
基本概念316
習題316
第十章固態相變的應用318
**節鋼的退火和正火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
第三節固態相變的應用實例335
一、工程結構用鋼335
二、刃具鋼336
三、彈簧鋼337
四、軸類零件鋼338
五、滾動軸承鋼338
基本概念339
習題339
部分習題參考答案340
參考文獻343
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