全书由10个模块构成，系统介绍了工程材料及其性能、金属学知识、铁碳合金及碳素钢、钢的热处理、合金钢及硬质合金、铸铁、有色金属及其合金、非金属材料及新型材料、机械零件选材、零件毛坯的热成形工艺。设计了9个典型且易操作的实践任务穿插于书中，结构合理，便于理实一体化教学。

本书由多所一流公办职业技术大学的具有多年教学经验的骨干教师与资深企业工程师共同编写，理论够用、突出应用，突破传统体例、创新内容，让教师与学生“双轻松”，即“教师愉快教”与“学生快乐学”，双色印刷，配有大量工程实物图，融入大量与本书内容高度契合的素质教育元素，正文关键处恰当设置“便签式”生产经验提示和知识链接，配有催人奋进和趣味盎然的“拓展阅读”，注重激发读者的好奇心和求知欲。

本书适合高等职业教育本科和应用型本科装备制造大类专业学生使用，也可用于高等职业教育专科、中等职业教育、成人教育、自学考试和相关专业人员的培训教材及参考书。

为方便教学，本书配有PPT课件和Word版的教案、课程标准、教学指南、习题答案、模拟试卷及参考答案等，还有助学动画，凡选用本书作为授课教材的教师，均可登录机械工业出版社教育服务网（http://www.cmpedu.com）注册后免费下载。

前言

二维码索引

绪论001

单元01材料的重要地位与发展历史001

单元02常用工程材料的分类002

单元03热成形技术的发展及地位003

单元04课程性质、目的及学习方法005

模块1测定工程材料的常见性能

指标006

引导案例——金属疲劳引发的一起航空

事故006

单元11测定金属材料的常用力学性能007

111分析金属材料所受载荷与常用力学

性能008

112强度009

113塑性011

114测定硬度012

115冲击韧度的测试及工程意义015

116提高材料的疲劳强度016

117金属材料的高温、低温力学

性能017

单元12金属材料的物理性能和化学

性能019

121物理性能019

122化学性能019

单元13分析金属材料的工艺性能020

实践任务1测定金属材料的拉伸性能

指标021

实践任务2测定金属材料的硬度024

案例释疑026

拓展阅读——“全国劳动模范”职教英才

荣彦明：为祖国轧最好

的钢028

模块小结029

模块考核与评价029

模块2分析金属的晶体结构与塑性

变形032

引导案例——我国古老的冰糖制作与金属

结晶的秘密033

单元21分析纯金属的晶体结构033

211晶体与非晶体033

212晶体结构034

213金属晶格的类型035

214实际金属的晶体结构036

215实际金属的晶体缺陷036

单元22控制金属的结晶粒度大小038

221纯金属的过冷现象与过冷度038

222纯金属的结晶过程039

223合金铸件（或铸锭）结晶分析040

224晶粒大小及其控制041

225铸锭的缺陷041

单元23探究合金的晶体结构042

231合金的基本概念043

232合金的相结构043

单元24探究金属的冷塑性变形044

241金属的塑性变形045

242金属的冷塑性变形046

243冷塑性变形金属在加热时的回复与

再结晶048

单元25探究金属的热塑性变形049

251热加工与冷加工的区别049

252热加工对金属组织和性能的

影响050

实践任务3研究金属的塑性变形与再

结晶052

案例释疑053

拓展阅读——“钢铁院士”崔崑：矢志于

祖国钢铁，一生大爱显

情怀054

模块小结055

模块考核与评价055

模块3选用铁碳合金及碳素钢057

引导案例——金属杂质引发的钢桥、巨轮严冬

断裂大事故058

单元31分析铁碳合金基本组织及其

相图058

311工业纯铁058

312铁碳合金的基本组织059

313铁碳合金相图060

314铁碳合金的分类062

315典型铁碳合金的结晶过程063

316碳含量对钢性能的影响065

317铁碳合金相图在工业中的应用066

工程材料与热成型目录单元32认识碳素钢（非合金钢）066

321常存杂质元素对碳素钢性能的

影响067

322碳素钢的分类068

323钢材的品种069

单元33选用碳素结构钢070

331普通碳素结构钢070

332优质碳素结构钢071

单元34选用碳素工具钢074

单元35选用铸造碳钢075

实践任务4调查钢材市场077

案例释疑078

拓展阅读——“大国工匠”卢仁峰：为

国之重器增辉的“独手

焊侠”079

模块小结080

模块考核与评价080

模块4对钢进行热处理改性082

引导案例——“神刀匠”蒲元精湛的热处理

技术083

单元41认识钢的热处理083

单元42探究钢在加热时的转变085

421钢在加热和冷却时的固态临

界点085

422钢在加热时的组织转变过程085

423加热时奥氏体的晶粒大小及

控制087

单元43探究钢在冷却时的转变087

431过冷奥氏体的等温转变088

432过冷奥氏体的连续冷却转变090

单元44对钢进行退火和正火090

441钢的退火090

442钢的正火092

44退火与正火的应用选择093

单元45对钢进行淬火093

451钢的淬火工艺094

452淬火方法095

453钢的淬透性与淬硬性096

454钢的淬火缺陷及预防097

单元46对淬火钢进行回火098

461淬火钢回火的目的098

462常用的回火方法098

463回火脆性099

单元47对钢表面进行热处理099

471钢的表面淬火100

472钢的化学热处理102

单元48掌握热处理新技术104

481时效处理104

482形变热处理105

483真空热处理105

484可控气氛热处理105

485表面气相沉积105

486其他热处理新工艺106

单元49选择合理的热处理方案及工艺

位置107

491常用热处理方案的选择107

492热处理工艺位置安排108

单元410分析零件的热处理结构工艺109

实践任务5对碳素钢进行热处理110

案例释疑112

拓展阅读——我国悠久灿烂的古代热处理

工艺113

模块小结114

模块考核与评价115

模块5选用合金钢及硬质合金117

引导案例——世界最长公铁两用桥南京

长江大桥背后的钢铁材料118

单元51合金钢的分类和牌号118

511合金钢的分类119

512合金钢的牌号120

单元52探究合金元素在钢中的作用121

521合金元素对钢力学性能的影响 121

522合金元素对钢热处理性能的

影响122

523合金元素对钢加工工艺性能的

影响122

单元53选用合金结构钢123

531工程构件用合金钢123

532机械结构用合金钢126

单元54选用合金工具钢131

541合金量具钢131

542合金刃具钢132

543耐冲击工具钢135

544合金模具钢135

单元55选用特殊性能合金钢138

551不锈钢138

552耐热钢141

553耐磨钢142

554易切削结构钢143

单元56选用硬质合金144

561硬质合金的应用与特性144

562常用硬质合金145

实践任务6辨认分析高速工具钢与硬质

合金刀具146

案例释疑148

拓展阅读——精湛的古代“宝刀”炼制

技术148

模块小结150

模块考核与评价150

模块6选用各类铸铁材料152

引导案例——我国最大铸铁文物沧州铁狮子

背后的材料秘密153

单元61认识铸铁154

611铸铁的成分及性能特点154

612铸铁的分类及应用154

单元62分析选用灰铸铁155

621灰铸铁的成分、组织与性能

特点155

622灰铸铁的牌号和应用156

623灰铸铁的孕育处理157

624灰铸铁的热处理157

单元63分析选用球墨铸铁158

631球墨铸铁的组织与性能158

632球墨铸铁的牌号及用途 159

633球墨铸铁的热处理160

单元64分析选用可锻铸铁160

641可锻铸铁的生产过程及成分160

642可锻铸铁的组织与性能160

643可锻铸铁的牌号及用途 161

单元65分析选用蠕墨铸铁及特殊性能

铸铁162

651蠕墨铸铁162

652特殊性能铸铁163

实践任务7观察分析铁碳合金的显微

组织165

案例释疑168

拓展阅读——现代钢铁材料的生产工艺169

模块小结170

模块考核与评价170

模块7选用有色金属及其合金172

引导案例——中国国家大剧院使用的新合金

材料173

单元71认识有色金属173

单元72选用铜及铜合金174

721工业纯铜174

722铜合金175

单元73选用铝及铝合金178

731工业纯铝178

732铝合金179

733铝合金的热处理182

单元74选用钛及钛合金183

741工业纯钛183

742钛合金184

743钛合金的性能184

744钛合金的主要应用185

单元75选用镁及镁合金185

751纯镁的性能特点185

752镁合金的性能特点185

753镁合金的分类及应用186

754镁合金应用的发展187

单元76选用滑动轴承合金188

761轴承及轴承合金的类别188

762铅基轴承合金189

763锡基轴承合金190

764铝基轴承合金190

765铜基轴承合金191

案例释疑191

拓展阅读——“大国工匠”郑志明：把最

基础的事情做到极致就是

大师192

模块小结193

模块考核与评价194

模块8选用非金属材料及新型材料195

引导案例——记忆功能材料制作的“魔力

水车”195

单元81认识非金属材料196

单元82选用分析高分子材料197

821塑料197

822橡胶201

823纤维203

824胶粘剂204

825涂料204

单元83选用分析陶瓷材料205

831陶瓷的分类205

832陶瓷的性能特点205

833常用陶瓷的种类及应用206

单元84选用分析复合材料207

841复合材料的概念207

842复合材料的分类207

843复合材料的性能特点208

844常用复合材料209

单元85选用分析新型材料210

851高温材料210

852形状记忆材料211

853超导材料212

854非晶态合金214

855功能复合材料214

856纳米技术材料215

案例释疑216

拓展阅读——“大国工匠”潘从明：滴水掘金，

为祖国贡献“工业维生素”217

模块小结218

模块考核与评价218

模块9对机械零件进行选材221

引导案例——为16mm的细小深孔产品

选材221

单元91分析机械零件的失效形式222

911失效的概念及特征222

912失效的类型223

913失效的原因224

单元92掌握机械零件材料选择的一般

原则224

921使用性能的考虑224

922工艺性能的考虑225

923经济性的考虑225

单元93对典型零件合理选材226

931轴类零件的选材及热处理226

932齿轮类零件的选材与工艺分析227

933箱体类零件的选材227

实践任务8典型主轴零件选材与热处理

工艺分析228

实践任务9典型齿轮零件选材与加工

工艺分析229

案例释疑230

拓展阅读——“大国工匠”董礼涛：极致匠心，

用铣刀雕刻“产业报国”230

模块小结231

模块考核与评价232

模块10制定零件毛坯的热成形

工艺233

引导案例——为螺旋起重器选材233

单元101认识铸造成形工艺234

1011铸造概述234

1012砂型铸造234

1013特种铸造简介240

单元102合理选用焊接成形工艺244

1021焊接概述244

1022焊条电弧焊244

1023埋弧焊247

1024气体保护焊248

1025电阻焊249

1026等离子弧焊252

1027钎焊253

单元103走进焊接新技术254

单元104合理选用锻压成形工艺255

1041锻压概述256

1042自由锻257

1043模锻260

1044板料冲压262

1045走进锻压新技术265

案例释疑266

拓展阅读——“全国劳动模范”

报国，毕生为导弹铸

“外衣”267

模块小结268

模块考核与评价269

附录271

附录A压痕直径与布氏硬度对照表271

附录B黑色金属硬度及强度换算表274

附录C钢铁产品牌号表示方法275

参考文献276