本书根据高等工业学校机械工程材料及物理化学课程教学指导小组制定的机械工程材料课程教学大纲和教学基本要求编写。阐述了工程材料的结构、组织、性能及其影响因素等工程材料的基本理论和基本规律;介绍了金属材料、高分子材料、陶瓷材料、复合材料等常用工程材料以及它们的应用等基本知识;讨论了机械零件的失效与选材等内容。
本教材可作为高等院校机类专业学生用书,也可供报考机械类专业研究生的考生和有关工程技术人员学习、参考。
本教材为普通高等教育“十一五”**级规划教材。
本教材课程2005年被评为**级精品课程,并荣获2004年度北京市高等教育教学成果二等奖。
与本书相配的《工程材料习题与辅导(第5版)》及与本书相配的《工程材料教师参考书(第5版)》、《工程材料多媒体教案(第5版)》也已经由清华大学出版社出版

工程材料(第5版)目 录目录绪论1
0.1 中华民族对材料发展的重大贡献1
0.2 材料的结合键4
0.3 工程材料的分类8第1章 材料的结构与性能特点10
1.1 金属材料的结构与组织10
1.1.1 纯金属的晶体结构10
1.1.2 合金的晶体结构21
1.1.3 金属材料的组织24
1.2 金属材料的性能特点26
1.2.1 金属材料的工艺性能26
1.2.2 金属材料的力学性能28
1.2.3 金属材料的理化性能33
1.3 高分子材料的结构与性能特点36
1.3.1 高分子材料的结构37
1.3.2 高分子材料的性能特点41
1.4 陶瓷材料的结构与性能特点47
1.4.1 陶瓷材料的结构47
1.4.2 陶瓷材料的性能特点52第2章 金属材料组织和性能的控制56
2.1 纯金属的结晶56
2.1.1 纯金属的结晶56
2.1.2 同素异构转变59
2.1.3 铸锭的结构59
2.1.4 结晶理论的工程应用61
2.2 合金的结晶63
2.2.1 二元合金的结晶64
2.2.2 合金的性能与相图的关系70
2.2.3 铁碳合金的结晶71
2.3 金属的塑性加工85
2.3.1 金属的塑性变形86
2.3.2 金属的再结晶90
2.3.3 塑性变形和再结晶的工程应用92
2.4 钢的热处理94
2.4.1 钢在加热时的转变94
2.4.2 钢在冷却时的转变97
2.4.3 钢的普通热处理104
2.4.4 钢的表面热处理112
2.4.5 钢的化学热处理114
2.4.6 其他热处理技术118
2.4.7 计算机技术在热处理中的应用121
2.4.8 热处理的工程应用122
2.5 钢的合金化122
2.5.1 合金元素与铁、碳的作用122
2.5.2 合金元素对Fe-Fe3C相图的影响124
2.5.3 合金元素对钢热处理的影响125
2.5.4 合金元素对钢的工艺性能的影响127
2.5.5 合金元素对钢的性能的影响128
2.5.6 合金化的工程应用129
2.6 表面技术129
2.6.1 电刷镀129
2.6.2 热喷涂技术131
2.6.3 气相沉积技术133
2.6.4 激光表面改性136第3章 金属材料138
3.1 碳钢138
3.1.1 碳钢的成分和分类138
3.1.2 碳钢的牌号及用途139
3.2 合金钢143
3.2.1 概述143
3.2.2 合金结构钢144
3.2.3 合金工具钢159
3.2.4 特殊性能钢169
3.3 铸钢与铸铁179
3.3.1 铸钢179
3.3.2 铸铁182
3.4 有色金属及其合金195
3.4.1 铝及铝合金195
3.4.2 铜及铜合金204
3.4.3 钛及钛合金213
3.4.4 镁及镁合金217
3.4.5 镍及镍合金217
3.4.6 轴承合金221第4章 高分子材料225
4.1 工程塑料225
4.1.1 塑料的组成225
4.1.2 塑料的分类226
4.1.3 常用工程塑料227
4.2 合成纤维234
4.2.1 合成纤维的生产方法234
4.2.2 常用合成纤维236
4.3 合成橡胶238
4.3.1 合成橡胶的分类和橡胶制品的组成238
4.3.2 常用合成橡胶239第5章 陶瓷材料242
5.1 普通陶瓷242
5.1.1 普通日用陶瓷242
5.1.2 普通工业陶瓷243
5.2 特种陶瓷244
5.2.1 氧化物陶瓷244
5.2.2 碳化物陶瓷245
5.2.3 硼化物陶瓷247
5.2.4 氮化物陶瓷247第6章 复合材料250
6.1 复合材料的复合原则251
6.1.1 纤维增强复合材料的复合原则251
6.1.2 颗粒增强复合材料的复合原则252
6.2 复合材料的性能特点253
6.2.1 比强度和比模量253
6.2.2 抗疲劳性能和抗断裂性能253
6.2.3 高温性能254
6.2.4 减摩、耐磨、减振性能254
6.2.5 其他特殊性能254
6.3 非金属基复合材料255
6.3.1 聚合物基复合材料255
6.3.2 陶瓷基复合材料257
6.3.3 碳基复合材料258
6.4 金属基复合材料259
6.4.1 金属陶瓷259
6.4.2 纤维增强金属基复合材料260
6.4.3 细粒和晶须增强金属基复合材料260第7章 功能材料及新材料262
7.1 电功能材料262
7.1.1 金属导电材料262
7.1.2 金属电接点材料263
7.1.3 电阻材料264
7.1.4 导电高分子材料264
7.1.5 超导材料265
7.2 磁功能材料267
7.2.1 软磁材料267
7.2.2 永磁材料267
7.2.3 信息磁材料268
7.3 热功能材料269
7.3.1 膨胀材料269
7.3.2 形状记忆材料270
7.3.3 测温材料272
7.4 光功能材料272
7.4.1 光学材料272
7.4.2 固体激光器材料272
7.4.3 信息显示材料273
7.4.4 光纤274
7.5 隐形材料及智能材料274
7.6 纳米材料274
7.6.1 纳米材料及其特性275
7.6.2 碳纳米材料275
7.6.3 纳米陶瓷材料276
7.6.4 纳米复合材料277第8章 零件失效分析与选材原则278
8.1 机械零件的失效278
8.1.1 畸变失效278
8.1.2 断裂失效281
8.1.3 磨损失效284
8.1.4 腐蚀失效285
8.2 机械零件失效分析286
8.2.1 零件失效基本原因286
8.2.2 零件失效分析286
8.3 机械零件选材原则289
8.3.1 使用性能原则289
8.3.2 工艺性能原则290
8.3.3 经济及环境友好性原则292第9章 典型工件的选材及工艺路线设计293
9.1 齿轮选材293
9.1.1 齿轮的工作条件293
9.1.2 齿轮的失效形式293
9.1.3 齿轮材料的性能要求294
9.1.4 齿轮类零件的选材294
9.1.5 典型齿轮选材举例294
9.2 轴类零件选材297
9.2.1 轴类零件的工作条件297
9.2.2 轴类零件的失效方式298
9.2.3 轴类零件材料的性能要求298
9.2.4 轴类零件的选材298
9.2.5 典型轴的选材299
9.3 弹簧选材301
9.3.1 弹簧的工作条件302
9.3.2 弹簧的失效形式302
9.3.3 弹簧材料的性能要求302
9.3.4 弹簧的选材302
9.3.5 典型弹簧选材303
9.4 刃具选材304
9.4.1 刃具的工作条件304
9.4.2 刃具的失效形式304
9.4.3 刃具材料的性能要求304
9.4.4 刃具的选材304
9.4.5 刃具选材举例305第10章 工程材料的应用307
10.1 汽车用材307
10.1.1 汽车用金属材料307
10.1.2 汽车用塑料312
10.1.3 汽车用橡胶314
10.1.4 汽车用陶瓷材料314
10.1.5 汽车新材料发展趋势315
10.2 机床用材315
10.2.1 机身、底座用材315
10.2.2 齿轮用材316
10.2.3 轴类零件用材316
10.2.4 螺纹联接件用材317
10.2.5 螺旋传动件用材317
10.2.6 蜗轮、蜗杆传动用材317
10.2.7 滑动轴承材料318
10.2.8 滚动轴承用材319
10.3 仪器仪表用材319
10.3.1 壳体材料319
10.3.2 轴类零件用材320
10.3.3 凸轮用材320
10.3.4 齿轮用材320
10.3.5 蜗轮、蜗杆用材320
10.3.6 微型机电系统用材320
10.4 热能设备用材321
10.4.1 锅炉主要部件用钢321
10.4.2 汽轮机主要零部件用钢322
10.4.3 发电机转子用材324
10.5 化工设备用材325
10.5.1 化工设备用钢325
10.5.2 化工设备用有色金属及其合金328
10.5.3 非金属材料329
10.5.4 复合材料329
10.6 航空航天器用材330
10.6.1 超高强度钢330
10.6.2 轻金属及其合金331
10.6.3 高温金属结构材料333
10.6.4 先进金属基及无机非金属基复合材料334
10.6.5 先进聚合物基复合材料335
10.6.6 先进功能材料335附录1 金属材料室温拉伸试验方法新、旧**标准性能名称和符号对照表336附录2 金属热处理工艺的分类及代号(摘自GB/T 12603-2005)337附录3 常用钢的临界点341附录4 钢铁及合**号统一数字代号体系(摘自GB/T 17616-1998)342附录5 国内外常用钢号对照表343附录6 常用铝及铝合金状态代号、说明与应用(摘自GB/T 16475-1996)345附录7 若干物理量单位换算表346附录8 工程材料常用词汇表347参考文献351

《工程材料》课程是高等院校机类专业的一门技术基础课。《工程材料》课程的任务是从机械工程的应用角度出发,阐明机械工程材料的基本理论,了解材料的成分,加工工艺、组织、结构与性能之间的关系;介绍常用机械工程材料及其应用等基本知识。本课程的目的是使学生通过学习,在掌握机械工程材料的基本理论及基本知识的基础上,具备根据机械零件使用条件和性能要求,对结构零件进行合理选材及制定零件工艺路线的初步能力。由于能源、材料和信息是现代社会和现代科学技术的三大支柱,学习并掌握工程材料的基本知识,对于工科院校机械类专业的学生是十分必要的。国内外许多高等院校已把《工程材料》(或称《机械工程材料》)课程设置为机械类专业的一门十分重要的技术基础课。