本书共分12章，第1～3章着重阐述材料学基础，包括材料的性能、结构、平衡组织和热处理工艺等；第4章着重阐述金属材料，包括工业用钢、铸铁和有色金属及其合金；第5～7章分别阐述金属材料的加工工艺，即铸造、锻压、焊接；第8～10章着重阐述非金属材料及其成型，包括高分子材料及加工工艺、陶瓷材料及加工工艺和复合材料及加工工艺；第11章介绍了新型工程材料，包括形状记忆合金、非晶态合金、超塑性合金、纳米材料等；第12章分别介绍了零部件的失效、材料及加工工艺的选用。

本书以材料的性能结构组织成分工艺这一普遍规律为主线,将理论与工艺融为一体,较全面地介绍了工程材料的基本理论知识、常用工程材料及加工的工艺原理、工艺方法、自身规律等，归纳了选材和选择加工工艺的方法，为理论与实践相结合作一些尝试，适当反映当代科技在工程材料及成形领域的新成就。

全书共分12章,具体内容包括：材料学基础知识（包括材料的性能、结构、平衡组织和热处理工艺等）、金属材料及加工工艺、高分子材料及加工工艺、陶瓷材料及加工工艺、复合材料及加工工艺、新型工程材料和零部件的失效与材料及加工工艺的选用。为配合学习，各章末附有思考与练习，便于读者深入研究。

本书力求语言简洁，信息量大，科学性、实用性强，内容新颖，引入新材料、新技术、新成果和新进展，有利于培养学生的创新意识，拓宽读者专业知识面，便于读者了解当前国内外先进材料技术、加工工艺和方法的发展趋势。

本书作为机械类专业技术基础课程工程材料及机制基础的教学用书，主要面向机械类专本科学生，也可供近机类专业选用和有关工程技术人员学习参考。

绪论1

第1章 工程材料的性能4

 1.1 强度4

 1.2 硬度7

 1.3 塑性9

 1.4 冲击韧性10

 1.5 断裂韧性10

 1.6 其他性能12

1.6.1 物理性能12

1.6.2 化学性能12

1.6.3 工艺性能13

 思考与练习14

第2章 金属材料的结构与凝固15

 2.1 金属的晶体结构15

2.1.1 典型的金属晶体结构16

2.1.2 实际金属的晶体结构19

 2.2 合金的相结构21

2.2.1 合金的基本概念21

2.2.2 合金的相结构22

 2.3 纯金属的结晶25

2.3.1 结晶的基本概念25

2.3.2 金属的结晶过程26

 2.4 合金的结晶30

2.4.1 二元相图的建立30

2.4.2 二元匀晶相图32

2.4.3 二元共晶相图33

2.4.4 二元包晶相图35

2.4.5 其他类型的二元相图35

2.4.6 根据相图判断合金的性能36

 2.5 典型铁碳(Fe-Fe3C)合金相图38

2.5.1 概述38

2.5.2 Fe-Fe3C相图分析41

2.5.3 含碳量对FeFe3C合金组织及性能的影响47

2.5.4 铁碳相图的应用49

 思考与练习50

第3章 钢的热处理52

 3.1 概述52

 3.2 钢的热处理原理52

3.2.1 钢在加热时的转变52

3.2.2 钢在冷却时的转变56

3.2.3 过冷奥氏体的连续冷却转变67

 3.3 钢的热处理工艺69

3.3.1 钢的退火与正火70

3.3.2 钢的淬火73

3.3.3 钢的回火81

3.3.4 钢的表面淬火84

3.3.5 钢的化学热处理85

3.3.6 钢的热处理新技术92

 思考与练习95

第4章 金属材料96

 4.1 工业用钢96

4.1.1 钢的分类与牌号96

4.1.2 钢中的杂质及合金元素98

4.1.3 结构钢101

4.1.4 工具钢109

4.1.5 特殊性能钢116

 4.2 铸铁121

4.2.1 概述121

4.2.2 常用铸铁125

4.2.3 合金铸铁133

 4.3 有色金属及其合金135

4.3.1 铝及铝合金135

4.3.2 镁及镁合金142

4.3.3 铜及其合金143

4.3.4 滑动轴承合金148

4.3.5 钛及钛合金151

 思考与练习151

第5章 铸造154

 5.1 铸造工艺基本原理154

5.1.1 液态合金的充型能力154

5.1.2 铸件的收缩156

 5.2 砂型铸造158

5.2.1 砂型铸造工艺过程159

5.2.2 砂型铸造造型方法159

5.2.3 砂型铸造工艺分析162

 5.3 特种铸造167

5.3.1 熔模铸造167

5.3.2 金属型铸造168

5.3.3 压力铸造168

5.3.4 低压铸造169

5.3.5 离心铸造170

5.3.6 铸造方法的选择170

 5.4 铸件结构工艺性171

 5.5 常用合金铸件的铸造175

5.5.1 铸铁件的铸造175

5.5.2 铸钢件的铸造178

5.5.3 有色金属及其合金铸件的铸造179

 5.6 铸造技术的新发展180

 思考与练习181

第6章 锻压182

 6.1 金属的塑性变形183

 6.2 锻造187

6.2.1 自由锻187

6.2.2 模锻189

 6.3 板料冲压191

6.3.1 板料冲压基本工序191

6.3.2 冲压模具194

 6.4 挤压、轧制、拉拔195

6.4.1 挤压195

6.4.2 轧制196

6.4.3 拉拔197

 6.5 特种塑性加工方法198

6.5.1 超塑性成型198

6.5.2 高能率成型199

6.5.3 液态模锻201

6.5.4 粉末锻造202

 6.6 塑性加工的结构工艺性202

6.6.1 自由锻件的结构工艺性202

6.6.2 冲压件结构工艺性204

 6.7 塑性加工技术的新进展205

 思考与练习207

第7章 焊接208

 7.1 焊接基础知识208

 7.2 常用焊接工艺方法214

7.2.1 手工电弧焊214

7.2.2 埋弧自动焊219

7.2.3 气体保护焊220

7.2.4 电阻焊221

7.2.5 钎焊223

 7.3 焊接件结构工艺性224

 7.4 常用金属材料的焊接225

7.4.1 金属材料的焊接性225

7.4.2 结构钢的焊接226

7.4.3 铸铁件的焊接227

7.4.4 有色金属及其合金的焊接227

 7.5 焊接检测228

7.5.1 焊接缺陷228

7.5.2 常用检验方法229

 7.6 焊接技术的新进展231

 思考与练习233

第8章 高分子材料及加工工艺235

 8.1 概述235

 8.2 高分子材料的结构235

8.2.1 高聚物的结构236

8.2.2 高聚物的聚集态结构237

 8.3 高分子化合物的力学状态237

 8.4 工程塑料及加工工艺239

8.4.1 工程塑料的组成239

8.4.2 工程塑料的分类239

8.4.3 常用工程塑料240

8.4.4 工程塑料的加工工艺244

 8.5 工业橡胶及加工工艺246

8.5.1 工业橡胶制品的组成和工业橡胶的分类246

8.5.2 常用合成橡胶246

8.5.3 工业橡胶件的加工工艺249

 8.6 合成纤维及加工工艺251

8.6.1 常用合成纤维252

8.6.2 合成纤维的加工工艺253

 思考与练习254

第9章 陶瓷材料及加工工艺255

 9.1 陶瓷材料的组成255

 9.2 陶瓷材料的分类256

 9.3 陶瓷材料的结构257

9.3.1 离子型晶体陶瓷257

9.3.2 共价型晶体陶瓷258

 9.4 陶瓷材料及加工工艺258

9.4.1 常用陶瓷材料258

9.4.2 陶瓷材料的加工工艺264

 思考与练习267

第10章 复合材料及加工工艺268

 10.1 复合材料的分类268

 10.2 复合材料的增强机制和复合原则269

10.2.1 复合材料的增强机制269

10.2.2 复合材料的复合原则270

 10.3 金属基复合材料271

10.3.1 金属陶瓷271

10.3.2 纤维增强金属基复合材料272

10.3.3 颗粒和晶须增强金属基复合材料274

 10.4 非金属基复合材料275

10.4.1 聚合物基复合材料275

10.4.2 陶瓷基复合材料279

10.4.3 碳碳复合材料283

 10.5 复合材料的加工工艺284

10.5.1 金属基复合材料加工工艺284

10.5.2 树脂基复合材料加工工艺287

10.5.3 陶瓷基复合材料加工工艺289

10.5.4 碳碳基复合材料成型工艺289

 思考与练习290

第11章 新型工程材料291

 11.1 形状记忆合金291

11.1.1 形状记忆效应291

11.1.2 形状记忆效应的机理291

11.1.3 形状记忆合金的应用292

 11.2 非晶态合金293

11.2.1 非晶态合金的制备293

11.2.2 非晶态合金的特性293

11.2.3 非晶态合金的应用294

 11.3 超塑性合金295

11.3.1 超塑性现象295

11.3.2 超塑性合金296

11.3.3 超塑性合金的应用297

 11.4 纳米材料297

11.4.1 纳米材料的特性298

11.4.2 纳米材料的分类298

11.4.3 纳米材料的制备299

11.4.4 纳米新材料299

11.4.5 纳米复合材料300

11.4.6 功能纳米复合材料300

 11.5 纳米材料的应用300

 思考与练习301

第12章 机械零件的失效与材料及加工工艺的选用302

 12.1 机械零件的失效302

12.1.1 失效概念302

12.1.2 失效形式302

12.1.3 失效原因304

12.1.4 失效分析305

 12.2 机械零件材料及加工工艺的选用308

12.2.1 机械零件材料及加工工艺选用的基本原则308

12.2.2 典型零件的材料及加工工艺选择312

 思考与练习318

参考文献320