绪论1

第1篇金属材料基础

1金属学基础4

1.1金属的晶体结构和缺陷4

1.1.1纯金属的晶体结构4

1.1.2金属的晶体缺陷8

1.2金属的结晶10

1.2.1纯金属的结晶过程10

1.2.2金属铸锭的组织和结构12

1.2.3细晶强化与变质处理13

1.3金属的塑性变形与再结晶13

1.3.1金属塑性变形对金属组织和性能的影响13

1.3.2塑性变形金属的加热回复与再结晶15

1.3.3金属的热加工16

1.4二元合金的相结构和相图17

1.4.1合金的相结构17

1.4.2二元合金相图的类型和分析18

习题和思考题21

2铁碳合金的结构和相图23

2.1Fe-Fe3C合金相图分析24

2.1.1铁碳合金相图中的基本相24

2.1.2Fe-Fe3C合金相图24

2.2典型铁碳合金的结晶过程及组织25

2.2.1共析钢26

2.2.2亚共析钢27

2.2.3过共析钢27

2.3铁碳合金性能与成分、组织的关系28

2.3.1合金性能与相图的关系28

2.3.2Fe-Fe3C合金相图的应用29

习题和思考题30

3钢的热处理和表面改性31

3.1钢在热处理时的组织转变31

3.1.1钢在加热时的组织转变32

3.1.2钢在冷却时的组织转变及TTT曲线33

3.2钢的热处理工艺对组织和性能的影响37

3.2.1钢的退火和正火37

3.2.2钢的淬火38

3.2.3钢的回火40

3.3钢的表面处理强化40

3.3.1钢的表面热处理强化41

3.3.2钢的化学热处理强化42

3.3.3钢的表面处理改性43

习题和思考题49

4钢的合金化对组织和性能的影响50

4.1合金元素在钢中的存在形式和作用50

4.2合金元素对钢热处理的影响51

4.2.1合金元素对Fe-Fe3C相图的影响51

4.2.2合金元素对加热和冷却转变的影响53

4.2.3合金元素对回火转变的影响53

4.3合金元素对钢加工性能的影响53

4.4钢中杂质对性能的影响54

4.5钢的分类简介55

4.5.1碳钢的分类和牌号55

4.5.2合金钢的分类56

习题和思考题58

第2篇过程装备用金属材料

5金属材料的主要性能60

5.1金属材料的力学性能60

5.1.1力学性能60

5.1.2服役条件对力学性能的影响68

5.2金属材料的加工工艺性能69

5.2.1焊接性能69

5.2.2铸造性能72

5.2.3压力加工性能73

5.2.4机加工性能73

5.2.5热处理性能73

5.3金属材料的物理性能与耐腐蚀性能73

5.3.1物理性能73

5.3.2耐腐蚀性能74

习题和思考题75

6过程装备失效与材料的关系76

6.1金属材料常见失效形式及其判断76

6.1.1变形失效76

6.1.2断裂失效78

6.1.3表面损伤88

6.2过程装备及其构件失效的原因和失效分析91

6.2.1过程装备及其构件失效的原因91

6.2.2失效分析方法简介92

习题和思考题94

7黑色金属及其选用95

7.1压力容器用钢95

7.1.1压力容器的工况分析95

7.1.2压力容器对材料性能的要求95

7.1.3压力容器用钢96

7.2高温及低温构件用钢100

7.2.1高温用钢100

7.2.2低温用钢106

7.3耐腐蚀构件用钢111

7.3.1腐蚀的工况特点112

7.3.2合金元素对金属耐蚀性的影响112

7.3.3杂质对钢铁耐蚀性的影响114

7.3.4碳钢的耐蚀性115

7.3.5耐蚀低合金钢116

7.3.6耐蚀高合金钢119

7.3.7耐蚀、耐磨、耐热铸铁和铸钢123

7.4零部件用钢126

7.4.1回转件用钢126

7.4.2支撑件用钢及铸铁129

7.5管道用钢及铸铁134

7.5.1压力管道的工况分析及对材料性能的要求134

7.5.2管道用钢及铸铁134

习题和思考题135

8有色金属及其选用137

8.1钛及钛合金137

8.1.1钛和钛合金的基本性能137

8.1.2钛及钛合金的耐蚀性140

8.1.3钛在过程装备中的选用141

8.2铝及铝合金142

8.2.1纯铝的性能142

8.2.2铝合金的性能143

8.2.3铝合金的加工性能145

8.2.4铝及铝合金的耐腐蚀性能146

8.2.5铝及铝合金在过程装备中的选用146

8.3铜及铜合金147

8.3.1纯铜的性能147

8.3.2铜合金的性能148

8.3.3铜和铜合金在过程装备中的选用151

8.4镍和镍合金154

8.4.1纯镍的基本性能155

8.4.2镍基合金的基本性能155

8.4.3镍及其合金在过程装备中的选用156

8.5轴承合金158

8.5.1轴承合金的性能要求及组织特征158

8.5.2锡基和铅基轴承合金159

8.5.3铜基轴承合金161

8.5.4铝基轴承合金163

8.5.5轴承合金在过程装备上的选用164

习题和思考题166

9选材原则和材料数据库、专家系统简介168

9.1过程装备材料选用的一般原则168

9.1.1使用性能原则168

9.1.2加工工艺性能原则169

9.1.3经济性原则169

9.2工程材料数据库简介170

9.3材料选用专家系统简介171

习题和思考题173

第3篇过程装备用非金属材料

10高分子材料基础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类176

10.1.2高分子材料的命名177

10.2高分子材料的结构与性能178

10.2.1高分子材料组织结构的特点178

10.2.2影响高分子材料性能的因素180

10.3高分子材料的加工与性能183

10.3.1高分子材料的加工工艺183

10.3.2高分子材料的成型加工方法183

10.3.3成型加工方法对高分子材料性能的影响185

10.4高分子材料的改性强化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对性能的影响189

习题和思考题193

11高分子材料及其选用194

11.1过程装备用高分子材料的选择原则194

11.1.1过程装备选用的高分子材料性能特点194

11.1.2过程装备用高分子材料的选择原则196

11.2常用工程塑料197

11.2.1耐腐蚀性塑料197

11.2.2耐磨性塑料203

11.2.3耐热工程塑料206

11.2.4其他210

11.3橡胶及热塑性弹性体211

11.3.1橡胶的性能和用途211

11.3.2耐磨橡胶212

11.3.3耐腐蚀橡胶212

11.3.4耐油橡胶213

11.3.5耐热橡胶214

11.3.6热塑性弹性体的性能和用途215

11.4热固性塑料216

习题和思考题217

12无机非金属材料218

12.1无机非金属材料基本特性218

12.1.1无机非金属材料的定义与分类218

12.1.2无机非金属材料的组成与结构218

12.1.3无机非金属材料的基本性能222

12.2过程装备用无机非金属材料的性能特点及应用223

12.2.1化工陶瓷223

12.2.2特种陶瓷224

12.2.3玻璃229

12.2.4化工搪瓷230

12.2.5保温隔热材料230

12.2.6石墨材料233

习题和思考题235

13复合材料236

13.1复合增强理论及增强体材料236

13.1.1复合增强理论简介236

13.1.2增强体材料238

13.1.3复合材料的性能特点238

13.2树脂基复合材料（玻璃钢）239

13.2.1玻璃钢的组成材料与结构240

13.2.2玻璃钢的制备方法241

13.2.3玻璃钢的性能特点和应用242

13.3金属基复合材料244

13.3.1金属基复合材料概述244

13.3.2金属基复合材料制备方法244

13.3.3金属基复合材料的特性245

13.4陶瓷基复合材料247

13.4.1陶瓷基复合材料概述247

13.4.2陶瓷基复合材料制备方法247

13.4.3陶瓷基复合材料的特性248

习题和思考题250

参考文献251