本書共13章，分為三篇。第1篇金屬材料基礎(chǔ)，注重揭示材料微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能的關(guān)系、金屬的強(qiáng)化改性與組織結(jié)構(gòu)的關(guān)系。第2篇過程裝備用金屬材料，重點(diǎn)闡明黑色金屬材料的性能、失效和選材，并介紹有色金屬的性能和選材。著重突出過程裝備的壓力容器、高低溫、管道、回轉(zhuǎn)件、腐蝕磨損等過程裝備服役環(huán)境下的選材和舉例。適應(yīng)信息高速公路，簡單介紹了選材原則和材料數(shù)據(jù)庫、專家系統(tǒng)。第3篇過程裝備用非金屬材料，簡要闡明高分子材料、非金屬材料以及復(fù)合材料的特性和選材應(yīng)用，重點(diǎn)是在過程裝備應(yīng)用的工程塑料、陶瓷和玻璃鋼。
前言
本修訂版是在第二版普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材《工程材料》（第2版）的基礎(chǔ)上修訂編寫的,融合了工程材料學(xué)科的新發(fā)展和本課程多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)；修訂內(nèi)容充分聽取了2013年和2014年由專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)和化學(xué)工業(yè)出版社共同組織召開的教材研討會(huì)的相關(guān)意見和建議。
第1章和第2章對部分金相圖更換為更加清晰的圖片，增加了有關(guān)晶面、結(jié)晶、缺陷、滑移等的說明示意圖及標(biāo)注組織的Fe-Fe3C合金相圖。第3章修改了部分圖表，增加其直觀性和說服力。第4章增加了碳化物和非碳化物元素、擴(kuò)大和縮小奧氏體相區(qū)元素在元素周期表的分布，規(guī)律性更加明顯。根據(jù)新的鋼分類和牌號，對內(nèi)容作了調(diào)整和增加。第5章根據(jù)最新的力學(xué)性能指標(biāo)表示方法，對原版中的屈服強(qiáng)度等力學(xué)性能做了修訂。同時(shí)突出對拉伸過程中的機(jī)理解釋，精簡了細(xì)節(jié)敘述。第6章突出了“定義、特征、宏觀形貌、微觀形貌、機(jī)理、影響因素、對策”這一思路，對內(nèi)容進(jìn)行了條理化。增加了解理臺階斷裂機(jī)理描述。第7章做了較大修改，首先對內(nèi)容進(jìn)行了精簡，刪除了與專業(yè)聯(lián)系不十分密切的內(nèi)容；并根據(jù)最新相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、文獻(xiàn)以及工程技術(shù)人員的建議，對教材中出現(xiàn)的工程材料牌號進(jìn)行了更新和補(bǔ)充，使之更具有典型性，盡量體現(xiàn)工程材料在過程裝備中的服役現(xiàn)狀；針對近年來我國工程技術(shù)水平和材料性能的較大提升，對相關(guān)材料的性能數(shù)據(jù)進(jìn)行了盡可能的更新。第8章對鈦材根據(jù)新國標(biāo)修改了相關(guān)表格和內(nèi)容。第9章更新了數(shù)據(jù)庫內(nèi)容，按新國標(biāo)規(guī)范了相關(guān)牌號。第10章對高分子材料的部分基本概念、材料結(jié)構(gòu)、組織形態(tài)與高分子材料性能的關(guān)系進(jìn)行了補(bǔ)充和修訂，簡化了成型加工工藝的相關(guān)內(nèi)容，突出了成型加工和改性方法對材料組織形態(tài)以及性能的影響。第11章強(qiáng)調(diào)高分子材料在過程裝備中使用的特點(diǎn)，對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了補(bǔ)充和修訂，規(guī)范了相關(guān)描述。第12章按邏輯關(guān)系調(diào)整了機(jī)非金屬材料結(jié)構(gòu)描述的章節(jié)層次，增加了氮化鋁陶瓷，更新了保溫隔熱材料的定義及分類，簡化了生產(chǎn)工藝的內(nèi)容，重點(diǎn)闡述其應(yīng)用特點(diǎn)。第13章簡化了樹脂基復(fù)合材料（玻璃鋼）的組成材料與結(jié)構(gòu)、玻璃鋼的制備方法等內(nèi)容，強(qiáng)化了使用特點(diǎn)；規(guī)范并細(xì)化了金屬基復(fù)合材料的分類及應(yīng)用，對陶瓷基復(fù)合材料的內(nèi)容也進(jìn)行了補(bǔ)充。
本次教材修訂基于“過程裝備與控制工程”的專業(yè)特點(diǎn),豐富和完善了相關(guān)圖表和內(nèi)容,增強(qiáng)了前沿性、可讀性和參考價(jià)值。本次教材的編寫修訂工作得到同行專家和“工程材料”課程教師的幫助支持,得到原版編者的支持,得到四川大學(xué)教務(wù)處和化學(xué)工程學(xué)院的支持,在此一并致謝。
本書由閆康平、吉華、羅春暉負(fù)責(zé)編寫修訂,閆康平修訂編寫緒論、第1～第4和第8章;吉華修訂編寫第5～第7章;羅春暉修訂編寫第9～第13章。
限于編者水平，書中存在的缺點(diǎn)和不足敬請指教。
編者
2017年1月于四川大學(xué)
閆康平，四川大學(xué)化工學(xué)院，教授 博導(dǎo)，教授，化工過程機(jī)械和應(yīng)用化學(xué)博士點(diǎn)博士導(dǎo)師。
1981年12月畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)電化學(xué)工程（工學(xué)學(xué)士），1984年12月畢業(yè)于中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所物理化學(xué)專業(yè)（理學(xué)碩士），其后畢業(yè)于四川大學(xué)材料學(xué)專業(yè)（工學(xué)博士）。 科研方向包括太陽能電池、電化學(xué)工程、電子元件與材料、應(yīng)用電化學(xué)、納米與功能材料。近年已完成國家科技攻關(guān)1項(xiàng)，國家軍工配套項(xiàng)目2項(xiàng)，部省級項(xiàng)目5項(xiàng)，完成企業(yè)合作項(xiàng)目10余項(xiàng)。擔(dān)任《 電子元件與材料 》雜志編委，四川省保溫與防腐專業(yè)委員會(huì)副主任委員。已發(fā)表論文60余篇。獲授權(quán)國家發(fā)明專利7項(xiàng)。 獲獎(jiǎng)：1999年江蘇省科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，2001軍隊(duì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng) ， 2005年教育部科技發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)
指導(dǎo)化工過程機(jī)械和應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的碩士、博士研究生；與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)電子材料方向博士后，已經(jīng)指導(dǎo)畢業(yè)研究生20余人。 承擔(dān)本科“工程材料”、“腐蝕與防護(hù)”課程教學(xué)、
緒論1
第1篇金屬材料基礎(chǔ)
1金屬學(xué)基礎(chǔ)4
1.1金屬的晶體結(jié)構(gòu)和缺陷4
1.1.1純金屬的晶體結(jié)構(gòu)4
1.1.2金屬的晶體缺陷8
1.2金屬的結(jié)晶10
1.2.1純金屬的結(jié)晶過程10
1.2.2金屬鑄錠的組織和結(jié)構(gòu)12
1.2.3細(xì)晶強(qiáng)化與變質(zhì)處理13
1.3金屬的塑性變形與再結(jié)晶13
1.3.1金屬塑性變形對金屬組織和性能的影響13
1.3.2塑性變形金屬的加熱回復(fù)與再結(jié)晶15
1.3.3金屬的熱加工16
1.4二元合金的相結(jié)構(gòu)和相圖17
1.4.1合金的相結(jié)構(gòu)17
1.4.2二元合金相圖的類型和分析18
習(xí)題和思考題21
2鐵碳合金的結(jié)構(gòu)和相圖23
2.1Fe-Fe3C合金相圖分析24
2.1.1鐵碳合金相圖中的基本相24
2.1.2Fe-Fe3C合金相圖24
2.2典型鐵碳合金的結(jié)晶過程及組織25
2.2.1共析鋼26
2.2.2亞共析鋼27
2.2.3過共析鋼27
2.3鐵碳合金性能與成分、組織的關(guān)系28
2.3.1合金性能與相圖的關(guān)系28
2.3.2Fe-Fe3C合金相圖的應(yīng)用29
習(xí)題和思考題30
3鋼的熱處理和表面改性31
3.1鋼在熱處理時(shí)的組織轉(zhuǎn)變31
3.1.1鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變32
3.1.2鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變及TTT曲線33
3.2鋼的熱處理工藝對組織和性能的影響37
3.2.1鋼的退火和正火37
3.2.2鋼的淬火38
3.2.3鋼的回火40
3.3鋼的表面處理強(qiáng)化40
3.3.1鋼的表面熱處理強(qiáng)化41
3.3.2鋼的化學(xué)熱處理強(qiáng)化42
3.3.3鋼的表面處理改性43
習(xí)題和思考題49
4鋼的合金化對組織和性能的影響50
4.1合金元素在鋼中的存在形式和作用50
4.2合金元素對鋼熱處理的影響51
4.2.1合金元素對Fe-Fe3C相圖的影響51
4.2.2合金元素對加熱和冷卻轉(zhuǎn)變的影響53
4.2.3合金元素對回火轉(zhuǎn)變的影響53
4.3合金元素對鋼加工性能的影響53
4.4鋼中雜質(zhì)對性能的影響54
4.5鋼的分類簡介55
4.5.1碳鋼的分類和牌號55
4.5.2合金鋼的分類56
習(xí)題和思考題58
第2篇過程裝備用金屬材料
5金屬材料的主要性能60
5.1金屬材料的力學(xué)性能60
5.1.1力學(xué)性能60
5.1.2服役條件對力學(xué)性能的影響68
5.2金屬材料的加工工藝性能69
5.2.1焊接性能69
5.2.2鑄造性能72
5.2.3壓力加工性能73
5.2.4機(jī)加工性能73
5.2.5熱處理性能73
5.3金屬材料的物理性能與耐腐蝕性能73
5.3.1物理性能73
5.3.2耐腐蝕性能74
習(xí)題和思考題75
6過程裝備失效與材料的關(guān)系76
6.1金屬材料常見失效形式及其判斷76
6.1.1變形失效76
6.1.2斷裂失效78
6.1.3表面損傷88
6.2過程裝備及其構(gòu)件失效的原因和失效分析91
6.2.1過程裝備及其構(gòu)件失效的原因91
6.2.2失效分析方法簡介92
習(xí)題和思考題94
7黑色金屬及其選用95
7.1壓力容器用鋼95
7.1.1壓力容器的工況分析95
7.1.2壓力容器對材料性能的要求95
7.1.3壓力容器用鋼96
7.2高溫及低溫構(gòu)件用鋼100
7.2.1高溫用鋼100
7.2.2低溫用鋼106
7.3耐腐蝕構(gòu)件用鋼111
7.3.1腐蝕的工況特點(diǎn)112
7.3.2合金元素對金屬耐蝕性的影響112
7.3.3雜質(zhì)對鋼鐵耐蝕性的影響114
7.3.4碳鋼的耐蝕性115
7.3.5耐蝕低合金鋼116
7.3.6耐蝕高合金鋼119
7.3.7耐蝕、耐磨、耐熱鑄鐵和鑄鋼123
7.4零部件用鋼126
7.4.1回轉(zhuǎn)件用鋼126
7.4.2支撐件用鋼及鑄鐵129
7.5管道用鋼及鑄鐵134
7.5.1壓力管道的工況分析及對材料性能的要求134
7.5.2管道用鋼及鑄鐵134
習(xí)題和思考題135
8有色金屬及其選用137
8.1鈦及鈦合金137
8.1.1鈦和鈦合金的基本性能137
8.1.2鈦及鈦合金的耐蝕性140
8.1.3鈦在過程裝備中的選用141
8.2鋁及鋁合金142
8.2.1純鋁的性能142
8.2.2鋁合金的性能143
8.2.3鋁合金的加工性能145
8.2.4鋁及鋁合金的耐腐蝕性能146
8.2.5鋁及鋁合金在過程裝備中的選用146
8.3銅及銅合金147
8.3.1純銅的性能147
8.3.2銅合金的性能148
8.3.3銅和銅合金在過程裝備中的選用151
8.4鎳和鎳合金154
8.4.1純鎳的基本性能155
8.4.2鎳基合金的基本性能155
8.4.3鎳及其合金在過程裝備中的選用156
8.5軸承合金158
8.5.1軸承合金的性能要求及組織特征158
8.5.2錫基和鉛基軸承合金159
8.5.3銅基軸承合金161
8.5.4鋁基軸承合金163
8.5.5軸承合金在過程裝備上的選用164
習(xí)題和思考題166
9選材原則和材料數(shù)據(jù)庫、專家系統(tǒng)簡介168
9.1過程裝備材料選用的一般原則168
9.1.1使用性能原則168
9.1.2加工工藝性能原則169
9.1.3經(jīng)濟(jì)性原則169
9.2工程材料數(shù)據(jù)庫簡介170
9.3材料選用專家系統(tǒng)簡介171
習(xí)題和思考題173
第3篇過程裝備用非金屬材料
10高分子材料基礎(chǔ)176
10.1高分子材料概述176
10.1.1高分子材料的基本概念及分類176
10.1.2高分子材料的命名177
10.2高分子材料的結(jié)構(gòu)與性能178
10.2.1高分子材料組織結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)178
10.2.2影響高分子材料性能的因素180
10.3高分子材料的加工與性能183
10.3.1高分子材料的加工工藝183
10.3.2高分子材料的成型加工方法183
10.3.3成型加工方法對高分子材料性能的影響185
10.4高分子材料的改性強(qiáng)化188
10.4.1高分子材料改性的目的188
10.4.2高分子材料的改性方法及對性能的影響189
習(xí)題和思考題193
11高分子材料及其選用194
11.1過程裝備用高分子材料的選擇原則194
11.1.1過程裝備選用的高分子材料性能特點(diǎn)194
11.1.2過程裝備用高分子材料的選擇原則196
11.2常用工程塑料197
11.2.1耐腐蝕性塑料197
11.2.2耐磨性塑料203
11.2.3耐熱工程塑料206
11.2.4其他210
11.3橡膠及熱塑性彈性體211
11.3.1橡膠的性能和用途211
11.3.2耐磨橡膠212
11.3.3耐腐蝕橡膠212
11.3.4耐油橡膠213
11.3.5耐熱橡膠214
11.3.6熱塑性彈性體的性能和用途215
11.4熱固性塑料216
習(xí)題和思考題217
12無機(jī)非金屬材料218
12.1無機(jī)非金屬材料基本特性218
12.1.1無機(jī)非金屬材料的定義與分類218
12.1.2無機(jī)非金屬材料的組成與結(jié)構(gòu)218
12.1.3無機(jī)非金屬材料的基本性能222
12.2過程裝備用無機(jī)非金屬材料的性能特點(diǎn)及應(yīng)用223
12.2.1化工陶瓷223
12.2.2特種陶瓷224
12.2.3玻璃229
12.2.4化工搪瓷230
12.2.5保溫隔熱材料230
12.2.6石墨材料233
習(xí)題和思考題235
13復(fù)合材料236
13.1復(fù)合增強(qiáng)理論及增強(qiáng)體材料236
13.1.1復(fù)合增強(qiáng)理論簡介236
13.1.2增強(qiáng)體材料238
13.1.3復(fù)合材料的性能特點(diǎn)238
13.2樹脂基復(fù)合材料（玻璃鋼）239
13.2.1玻璃鋼的組成材料與結(jié)構(gòu)240
13.2.2玻璃鋼的制備方法241
13.2.3玻璃鋼的性能特點(diǎn)和應(yīng)用242
13.3金屬基復(fù)合材料244
13.3.1金屬基復(fù)合材料概述244
13.3.2金屬基復(fù)合材料制備方法244
13.3.3金屬基復(fù)合材料的特性245
13.4陶瓷基復(fù)合材料247
13.4.1陶瓷基復(fù)合材料概述247
13.4.2陶瓷基復(fù)合材料制備方法247
13.4.3陶瓷基復(fù)合材料的特性248
習(xí)題和思考題250
參考文獻(xiàn)251
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