本教材為普通高等教育機械類及近機類專業(yè)的技術基礎課教材。以材料的成分、組織、工藝、性能、應用為主線，從材料基本理論、金屬材料改性技術、材料性能及應用、材料選用等四個篇幅講授機械工程材料的基本知識。本教材共13章，包括材料的性能、金屬材料的結構與組織、金屬的塑性變形改性、鋼的熱處理改性、金屬的表面改性、碳鋼、合金鋼、鑄鐵、有色金屬、新型金屬材料、非金屬材料、機械零件的選材及熱處理、特定行業(yè)機械零件的選材及熱處理等。每章附有適量的思考題。
隨著制造業(yè)向先進制造、智能制造的發(fā)展，高等教育的人才培養(yǎng)模式正轉變?yōu)閯?chuàng)新型應用人才的培養(yǎng)，教育部也提出并在深入推進卓越工程師教育培養(yǎng)計劃，以提高工程教育人才培養(yǎng)質量，培養(yǎng)高質量創(chuàng)新型工程技術人才。
本教材是為適應目前高等工程教育的新形勢，在滿足教學基本要求的前提下，對機械制造類及相近各專業(yè)創(chuàng)新教育的教材內容進行調整和擴充而編寫的。對傳統(tǒng)的較深的理論知識進行了精簡，對新技術及工程實際應用知識進行了擴充。
本教材針對機械行業(yè)的工程材料進行知識闡述，主要內容有：
1)材料基本原理——材料成分、組成、性能、應用之間關系。
2)材料改性技術——材料的變形加工、熱處理、表面處理等。
3)各種材料性能及應用——鋼鐵材料、有色金屬、非金屬材料、復合材料等。
4)材料選用——各種類型機械零件及各種特殊行業(yè)機械零件的選用及熱處理。
本教材主要具有以下特點：
1)知識系統(tǒng)——對各章內容均按照成分、組成、性能、應用的主線編排教學內容，便于學生掌握材料研究和分析的基本方法，提高學生的創(chuàng)新思維能力。
2)內容精煉——精簡了材料內部組織結構轉變的復雜過程和深奧機理，明確最終結果，簡化了改性技術的次要環(huán)節(jié)，突出關鍵技術，讓學生抓住重點，提高學習效果和學習效率。
3)信息豐富——擴充了輕合金、高溫合金、非晶合金、形狀記憶合金等新材料及改性技術新工藝，增加學生的信息量，擴大知識新視野。
4)強化實踐——增加了較多材料選用的內容，以及材料應用方面的實例分析、加工工藝路線制訂、加工技術等實際應用知識，便于培養(yǎng)學生運用理論知識解決實際問題的能力。
5)生動形象——增加了較多同類概念或同類知識對比的表格、材料改性技術的圖片、材料實際應用的照片等，圖文并茂，增加直觀性和形象性，提高學生的學習興趣。
本教材不僅在結構、內容、形式上重新編排，而且所引用的材料成分、性能、牌號及工藝標注方法等均來自最新國家標準，是一本新穎的教材。本教材可作為高等院校機械制造、機械設計、機電工程等機械類專業(yè)以及近機類專業(yè)教材，也可作為�？茖W校、成人教育及有關工程技術人員的參考書。
本教材由鄭州輕工業(yè)學院高紅霞教授主編，負責全書的統(tǒng)稿與審校，樊江磊、丁靜任副主編。高紅霞編寫緒論、第1章、第4章、第13章、附錄等；樊江磊編寫第2章、第8章；丁靜編寫第3章、第6章、第10章、第5章的5.4節(jié)；吳深編寫第7章的7.1—7.2節(jié)、第9章；王通編寫第11章、第5章的5.1～5.2節(jié)；馬宇編寫第12章、第7章7.3—7.4節(jié)、第5章的5.3節(jié)。
本教材編寫過程中，劉琨、周向葵、陳寶龍參與了一些資料整理及圖片制作等工作；工程材料實驗室老師提供了部分金相圖片，其他高校的同行教師也提出了不少寶貴意見，在此一并深表感謝！
由于水平有限，書中難免存在疏漏和不妥之處，懇請各位同仁及廣大讀者批評指正。
編者
目 錄
前言
緒論 1
0.1工程材料的地位 2
0.1.1工程材料的社會地位 2
0.1.2工程材料在機械工業(yè)中的地位 3
0.2工程材料的分類及應用 3
0.2.1按材料的化學成分分類 3
0.2.2按材料使用性能分類 3
0.3課程的主要內容 4
0.3.1材料的基本理論” 4
0.3.2金屬材料的改性技術 4
0.3.3各種機械工程材料的性能及
應用 4
0.3.4機械工程材料的選用 4
0.4課程的任務” 4
0.5課程的目的和要求 5
思考題 5
第1章材料的性能 6
1. 1材料的力學性能 7
1.1.1強度 7
1.1.2塑性 8
1.1.3硬度 一9
1.1.4韌性 12
1.1.5疲勞強度 12
1.2材料常用物理化學性能 13
1.2.1材料的物理性能 13
1.2.2材料的化學性能 14
1.3材料的工藝性能 14
1.3.1鑄造性能 14
1.3.2鍛造性能 14
1.3.3焊接性 -14
1.3.4熱處理性能 15
1.3.5切削加工性能 15
思考題一 15
第2章金屬材料的結構與組織 16
2.1純金屬的結構與組織 17
2.1.1理想金屬晶體結構 l7
2.1.2實際金屬晶體結構 19
2.1.3純金屬的組織 20
2.2合金的結構與組織 22
2. 2.1合金的結構 23
2.2.2合金的組織 24
2.3鐵碳合金的結構與組織 28
2.3.1鐵碳合金的結構 29
2.3.2鐵碳合金的組織 30
2.3.3鐵碳相圖的應用 36
思考題．． 38
第3章金屬的塑性變形改性 一39
3.1塑性變形的形式及過程 40
3.1.1塑性變形的形式 40
3.1.2塑性變形的過程 40
3.2冷塑性變形后金屬的組織性能 42
3.2.1冷塑性變形后金屬的組織結構 42
3.2.2冷塑性變形后金屬的性能 43
3.3冷塑性變形金屬加熱時的組織性能 44
3.3.1 回復的組織性能 44
3.3.2再結晶的組織性能 44
3.3.3晶粒長大的組織性能 44
3.4熱塑性變形后金屬的組織性能 45
3.4.1熱塑性變形后金屬的組織 45
3.4.2熱塑性變形后金屬的性能 45
思考題 45
第4章鋼的熱處理改性 46
4.1熱處理的作用及分類 47
4.1.1熱處理的作用 47
4.1.2熱處理的分類 47
4.2鋼在加熱時的組織轉變 47
4.2.1加熱溫度 一47
4.2.2轉變過程 48
4.2.3加熱轉變組織及其控制措施 49
4.3鋼在冷卻時的組織轉變 50
4.3.1轉變產物及性能 50
4.3.2等溫冷卻轉變一 53
4.3.3連續(xù)冷卻轉變 -53
4.4鋼的退火與正火 54
4.4.1退火與正火的作用 54
4.4.2退火工藝 54
4.4.3正火工藝 55
4.5鋼的淬火與回火 55
4.5.1淬火的作用 55
4.5.2淬火工藝 55
4.5.3 回火的作用 58
4.5.4回火工藝 -58
4.6鋼的表面熱處理 59
4.6.1表面淬火 59
4.6.2滲碳 61
4.6.3滲氮 62
4.7鋼的熱處理新工藝 63
4.7.1真空熱處理 63
4.7.2形變熱處理 63
4.7.3高能束表面淬火 64
4.7.4智能化熱處理 65
4.8熱處理工序的位置及零件的加工工藝
路線 66
4.8.1熱處理工序的位置 66
4.8.2各種碳鋼零件的加工工藝路線 66
4.9鋼熱處理缺陷的防止及熱處理零件的
結構工藝性 66
4.9.1熱處理缺陷的防止 66
4.9.2熱處理零件的結構工藝性 67
思考題．． 68
第5章金屬的表面改性 70
5.1 電鍍及化學鍍 71
5.1.1電鍍 71
5.1.2化學鍍 74
5.2熱噴涂 75
5.2.1火焰噴涂 77
5.2.2電弧線材噴涂 77
5.2.3等離子噴涂 78
5.3氣相沉積 79
5.3.1物理氣相沉積 79
5.3.2化學氣相沉積 80
5.4激光表面改性 80
5.4.1激光表面熔覆 8l
5.4.2激光表面合金化 8l
思考題 82
第6章碳鋼 83
6.1碳鋼基礎知識 84
6.1.1碳鋼的成分特點 84
6.1.2碳鋼的組織及性能 84
6.1.3碳鋼的分類 -85
6.1.4碳鋼的熱處理 85
6.1.5碳鋼的牌號 86
6.2常用碳鋼的牌號、成分、組織、性能
及應用 86
6.2.1普通碳素結構鋼 86
6.2.2優(yōu)質碳素結構鋼 87
6.2.3碳素工具鋼 89
6.2.4鑄造碳鋼 89
思考題．． 90
第7章合金鋼．． 9l
7.1合金鋼基礎知識 92
7.1.1合金鋼的成分 92
7.1.2合金鋼的組織性能及應用 94
7.1.3合金鋼的熱處理 95
7.1.4合金鋼的分類 95
7.1.5合金鋼的牌號 95
7.2常用合金結構鋼的牌號、成分、組織、
性能及應用 96
7.2.1低合金高強度鋼 96
7.2.2合金滲碳鋼 98
7.2.3合金調質鋼 100
7.2.4合金彈簧鋼 100
7.2.5滾動軸承鋼 102
7.2.6易切鋼 103
7.3常用合金工具鋼的牌號、成分、組織、
性能及應用 103
7.3.1合金刃具鋼 103
7.3.2合金模具鋼 106
7.3.3合金量具鋼 108
7.4特殊性能鋼的牌號、成分、組織、性能
及應用 109
7.4.1不銹鋼 109
第8章鑄鐵114
第9章有色金屬
第10章新型金屬材料
第11章非金屬材料
第12章機械零件的選材及熱處理
第13章特定行業(yè)機械零件的選材及熱處理
附錄
參考文獻
書單推薦
