本書為高等學校應用型本科“十三五”規(guī)劃教材。全書著力滿足應用型本科的材料知識及應用體系的教學需求，主要特點體現為：強化了零件的性能要求，以實現零件性能要求和材料所具有的性能之間的對接，強化了選材和用材的基礎知識；從學生將來工作知識需求角度取舍和組織所有內容，強化了鐵碳相圖、Ｃ曲線等主要知識，精簡了部分其他知識，以突出主題；語言平實、深入淺出、圖文并茂，而且引例、例題、習題較多，學生可邊學邊練邊思考，提高了學習效果。
本書包括兩大部分，一是材料科學及應用基礎，二是常用工程材料。材料科學及應用基礎主要包括工程材料性能指標及零件性能要求、晶體結構及結晶、鋼的熱處理和機械零件用材的選擇等內容；常用工程材料主要介紹鋼鐵材料、有色金屬材料、高分子材料、陶瓷材料和復合材料的組織性能及應用。
本書可作為應用型本科院校機械設計與制造、材料成形與控制工程、熱加工等專業(yè)的教材，亦可供高職高專院校、成人教育、函授等職業(yè)教育院校選用。
“機械工程材料”是高等院校機械類或近機類專業(yè)必修的專業(yè)基礎課程。 課程的主要任務是使學生在理解材料科學知識的基礎上， 了解常用工程材料的種類、 成分、 組織、 性能等方面的知識， 培養(yǎng)學生選材和制定零件加工工藝路線的能力， 為學習其他專業(yè)課程以及從事機械設計和機械制造方面的工作奠定扎實的基礎。
在多年的教學生涯中編者一直有一個愿望： 編一本學生眼中重點突出、 淺顯易懂的材料書。 借助它既能使學生掌握材料科學的主要知識， 了解常用材料的性能及應用， 而又不為各種各樣的專業(yè)術語所累， 更不為多樣的零散知識和無窮的數據所包圍。 本書的編寫， 正是著力于實現上述目的。 教材好壞不在于知識多深多難， 而在于學生能從中獲得多少。 本書特點如下：
（1） 結合學生的知識結構和未來工作需求組織取舍本書內容。 材料基礎理論以工程應用需求為目的， 重點突出基礎性。 實用工程材料以鋼鐵為主， 以與工程需求相適應。 緒論對全書進行了必要的鋪墊， 講述了本書的主線；材料性能指標以及零件需要的性能是選材用材的基礎， 本書對此有所加強；材料的組織、 性能、 結晶以及熱處理原理， 均以金屬材料為主；為便于學習， 高分子材料的成分、 組織、 性能、 成形工藝及應用等所有內容放在一起， 陶瓷材料和復合材料亦是如此。 有些內容被適當刪減， 如塑性變形理論和表面處理技術。
（2） 在內容安排上， 本書可分為兩大部分： 第一部分講述材料科學及應用基礎， 包括工程材料性能指標及零件性能要求、 晶體結構及結晶、 鋼的熱處理、 機械零件用材的選擇這四部分， 每部分單獨設章；第二部分講述各種材料的性能、 組織、 熱處理和應用， 分為鋼鐵材料、 有色金屬材料、 非金屬材料（包括高分子材料、 陶瓷材料和復合材料）三章。 由于機械零件用材的選擇涉及多種知識， 故此章放在全書的最后。 因此， 本書主干清晰， 條理分明。
（3） 本書注重引發(fā)學生思考， 突出工程應用， 書中引例、 例題、 習題以及實驗指導齊全， 目的是引導學生邊學邊練邊思考。 書中圖表均與內容緊密相關， 圖文并茂， 便于學生領會相關知識內容。 本書有配套課件， 需要者請發(fā)郵件至zhaoyacn@126.com索取。
參加本書編寫的人員有： 南陽理工學院趙亞忠（緒論、 第1章、 第2章、 第3章）、 朱磊（第4章、 第6章第2節(jié)）；重慶科技學院羅曉東（第5章、 附錄）；南陽師范學院馬世榜（第6章第1節(jié)、 第7章）、 馬春華（第6章第3節(jié)）。 本書由趙亞忠任主編并負責全書統(tǒng)稿， 朱磊、 馬世榜、 羅曉東擔任副主編， 馬春華參編。 本書由南陽師范學院盧志文教授主審。
本書的編寫力求適應機械類專業(yè)的應用需要， 并適應高等教育的改革和發(fā)展。 但由于編者水平有限， 書中不足之處在所難免， 懇請讀者批評指正， 也請各位專家學者不吝賜教。
編 者
2016年5月
緒 論 1
0.1 工程材料的分類 1
0.2 材料在機械專業(yè)中的作用 3
第1章 工程材料的性能及使用性能要求 5
1.1 工程材料的性能 5
1.1.1 工程材料的力學性能 5
1.1.2 工程材料的物理和化學性能 16
1.2 工程材料的使用條件和性能要求 18
1.2.1 工程材料的使用條件 18
1.2.2 工程材料的使用性能要求 19
1.3 工程材料的工藝性能要求 23
復習思考題 25
第2章 晶體結構、結晶與相圖 26
2.1 晶體的結構 26
2.1.1 原子間的結合鍵和結合能 26
2.1.2 晶體結構 28
2.1.3 三種常見的金屬晶體結構 31
2.1.4 立方晶系中的晶向指數和晶面指數 33
2.1.5 晶體的各向異性 35
2.1.6 實際金屬的晶體結構 36
2.2 純金屬的結晶 42
2.2.1 結晶的基本條件 42
2.2.2 純金屬的結晶過程 43
2.3 合金的結晶 46
2.3.1 合金的相結構 46
2.3.2 合金相圖的建立 48
2.3.3 二元合金相圖 49
2.3.4 合金性能與相圖的關系 56
2.4 鐵碳合金相圖 57
2.4.1 鐵碳合金的組元與基本相 57
2.4.2 鐵碳合金相圖分析 60
2.4.3 典型鐵碳合金的結晶過程及其組織 63
2.4.4 碳對鐵碳合金組織與性能的影響 68
2.5 金屬的塑性變形 70
2.5.1 塑性變形機理 70
2.5.2 塑性變形對組織和性能的影響 74
2.5.3 金屬的回復與再結晶 76
復習思考題 79
第3章 鋼的熱處理 81
3.1 鋼的熱處理原理 82
3.1.1 鋼在加熱時的組織轉變 82
3.1.2 鋼在冷卻時的組織轉變 84
3.2 鋼的整體熱處理 92
3.2.1 正火和退火 92
3.2.2 淬火 94
3.2.3 回火 99
3.3 化學熱處理 101
3.3.1 鋼的滲碳 101
3.3.2 鋼的滲氮 103
3.3.3 碳氮共滲 104
3.4 熱處理設備、技術條件及其工序位置 104
3.4.1 常用熱處理設備 104
3.4.2 熱處理技術條件和工序位置 106
3.5 其他熱處理及表面處理 107
復習思考題 113
第4章 鋼鐵材料 114
4.1 工業(yè)用鋼的基本知識 114
4.1.1 工業(yè)用鋼的分類及牌號表示 114
4.1.2 合金元素的作用 116
4.2 碳素鋼 119
4.2.1 普通碳素結構鋼 119
4.2.2 優(yōu)質碳素結構鋼 120
4.2.3 碳素工具鋼 120
4.2.4 碳素鑄鋼 121
4.3 合金結構鋼 122
4.3.1 低合金高強度結構鋼 122
4.3.2 合金滲碳鋼 123
4.3.3 合金調質鋼 125
4.3.4 彈簧鋼 127
4.3.5 滾動軸承鋼 129
4.3.6 易切削鋼 130
4.4 合金工具鋼 131
4.4.1 刃具鋼 131
4.4.2 模具鋼 135
4.4.3 量具鋼 137
4.5 特殊性能鋼 138
4.5.1 不銹鋼 138
4.5.2 耐熱鋼 142
4.5.3 耐磨鋼 144
4.6 鑄鐵 144
4.6.1 鑄鐵的石墨化 144
4.6.2 常用鑄鐵 147
復習思考題 153
第5章 有色金屬材料 155
5.1 鋁及鋁合金 155
5.1.1 工業(yè)純鋁 155
5.1.2 鋁的合金化及鋁合金的分類 156
5.1.3 鋁合金的熱處理 157
5.1.4 鑄造鋁合金 159
5.1.5 變形鋁合金 162
5.2 銅及銅合金 164
5.2.1 純銅（紫銅） 164
5.2.2 銅合金 165
5.2.3 銅合金的性能特點及應用范圍 171
5.3 鎂合金、鈦合金和軸承合金 171
5.4 粉末冶金材料 178
5.4.1 粉末冶金工藝 178
5.4.2 粉末冶金材料 178
復習思考題 179
第6章 非金屬材料和復合材料 180
6.1 高分子材料 180
6.1.1 高分子化合物基本知識 181
6.1.2 高分子材料的結構 184
6.1.3 高分子材料的物理狀態(tài)及性能 188
6.1.4 工程高分子材料 192
6.2 陶瓷材料 202
6.2.1 陶瓷的分類和制備 203
6.2.2 陶瓷材料的組織 204
6.2.3 陶瓷材料的性能特點 207
6.2.4 工程陶瓷簡介 209
6.3 復合材料 211
6.3.1 復合材料的結構 211
6.3.2 增強相及增強原理 212
6.3.3 復合材料的性能特點 214
6.3.4 常用復合材料 216
復習思考題 220
第7章 機械零件用材的選擇 222
7.1 材料失效形式及失效分析 222
7.1.1 材料的失效 222
7.1.2 材料的失效形式 223
7.1.3 失效分析方法 226
7.2 選材的原則、方法和依據 227
7.2.1 選材的原則 227
7.2.2 選材的方法和依據 229
7.3 典型零件材料的選擇 239
復習思考題 243
附錄 245
附錄A 部分鋼的臨界溫度 245
附錄B 硬度換算表 246
附錄C 金屬材料常用腐蝕劑 247
附錄D 實驗指導書（僅供參考） 248
參考文獻 261
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