本書共13章，分為三篇。第1篇金屬材料基礎，注重揭示材料微觀結構與宏觀性能的關系、金屬的強化改性與組織結構的關系。第2篇過程裝備用金屬材料，重點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、回轉件、腐蝕磨損等過程裝備服役環境下的選材和舉例。適應信息高速公路，簡單介紹了選材原則和材料數據庫、專家系統。第3篇過程裝備用非金屬材料，簡要闡明高分子材料、非金屬材料以及復合材料的特性和選材應用，重點是在過程裝備應用的工程塑料、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”國家級規劃教材《工程材料》（第2版）的基礎上修訂編寫的,融合了工程材料學科的新發展和本課程多年的教學經驗；修訂內容充分聽取了2013年和2014年由專業教學指導委員會和化學工業出版社共同組織召開的教材研討會的相關意見和建議。
第1章和第2章對部分金相圖更換為更加清晰的圖片，增加了有關晶面、結晶、缺陷、滑移等的說明示意圖及標注組織的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、擴大和縮小奧氏體相區元素在元素周期表的分布，規律性更加明顯。根據新的鋼分類和牌號，對內容作了調整和增加。第5章根據最新的力學性能指標表示方法，對原版中的屈服強度等力學性能做了修訂。同時突出對拉伸過程中的機理解釋，精簡了細節敘述。第6章突出了“定義、特征、宏觀形貌、微觀形貌、機理、影響因素、對策”這一思路，對內容進行了條理化。增加了解理臺階斷裂機理描述。第7章做了較大修改，首先對內容進行了精簡，刪除了與專業聯系不十分密切的內容；并根據最新相關標準、文獻以及工程技術人員的建議，對教材中出現的工程材料牌號進行了更新和補充，使之更具有典型性，盡量體現工程材料在過程裝備中的服役現狀；針對近年來我國工程技術水平和材料性能的較大提升，對相關材料的性能數據進行了盡可能的更新。第8章對鈦材根據新國標修改了相關表格和內容。第9章更新了數據庫內容，按新國標規范了相關牌號。第10章對高分子材料的部分基本概念、材料結構、組織形態與高分子材料性能的關系進行了補充和修訂，簡化了成型加工工藝的相關內容，突出了成型加工和改性方法對材料組織形態以及性能的影響。第11章強調高分子材料在過程裝備中使用的特點，對相關內容進行了補充和修訂，規范了相關描述。第12章按邏輯關系調整了機非金屬材料結構描述的章節層次，增加了氮化鋁陶瓷，更新了保溫隔熱材料的定義及分類，簡化了生產工藝的內容，重點闡述其應用特點。第13章簡化了樹脂基復合材料（玻璃鋼）的組成材料與結構、玻璃鋼的制備方法等內容，強化了使用特點；規范并細化了金屬基復合材料的分類及應用，對陶瓷基復合材料的內容也進行了補充。
本次教材修訂基于“過程裝備與控制工程”的專業特點,豐富和完善了相關圖表和內容,增強了前沿性、可讀性和參考價值。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,得到四川大學教務處和化學工程學院的支持,在此一并致謝。
本書由閆康平、吉華、羅春暉負責編寫修訂,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，書中存在的缺點和不足敬請指教。
編者
2017年1月于四川大學
閆康平，四川大學化工學院，教授 博導，教授，化工過程機械和應用化學博士點博士導師。
1981年12月畢業于哈爾濱工業大學電化學工程（工學學士），1984年12月畢業于中國科學院長春應用化學研究所物理化學專業（理學碩士），其后畢業于四川大學材料學專業（工學博士）。 科研方向包括太陽能電池、電化學工程、電子元件與材料、應用電化學、納米與功能材料。近年已完成國家科技攻關1項，國家軍工配套項目2項，部省級項目5項，完成企業合作項目10余項。擔任《 電子元件與材料 》雜志編委，四川省保溫與防腐專業委員會副主任委員。已發表論文60余篇。獲授權國家發明專利7項。 獲獎：1999年江蘇省科技進步獎二等獎，2001軍隊科技進步獎二等獎 ， 2005年教育部科技發明獎二等獎
指導化工過程機械和應用化學專業的碩士、博士研究生；與企業聯合培養電子材料方向博士后，已經指導畢業研究生20余人。 承擔本科“工程材料”、“腐蝕與防護”課程教學、
緒論1
第1篇金屬材料基礎
1金屬學基礎4
1.1金屬的晶體結構和缺陷4
1.1.1純金屬的晶體結構4
1.1.2金屬的晶體缺陷8
1.2金屬的結晶10
1.2.1純金屬的結晶過程10
1.2.2金屬鑄錠的組織和結構12
1.2.3細晶強化與變質處理13
1.3金屬的塑性變形與再結晶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與再結晶15
1.3.3金屬的熱加工16
1.4二元合金的相結構和相圖17
1.4.1合金的相結構17
1.4.2二元合金相圖的類型和分析18
習題和思考題21
2鐵碳合金的結構和相圖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、組織的關系28
2.3.1合金性能與相圖的關系28
2.3.2Fe-Fe3C合金相圖的應用29
習題和思考題30
3鋼的熱處理和表面改性31
3.1鋼在熱處理時的組織轉變31
3.1.1鋼在加熱時的組織轉變32
3.1.2鋼在冷卻時的組織轉變及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鋼的表面處理強化40
3.3.1鋼的表面熱處理強化41
3.3.2鋼的化學熱處理強化42
3.3.3鋼的表面處理改性43
習題和思考題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變的影響53
4.2.3合金元素對回火轉變的影響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金屬材料的力學性能60
5.1.1力學性能60
5.1.2服役條件對力學性能的影響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
習題和思考題75
6過程裝備失效與材料的關系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過程裝備及其構件失效的原因和失效分析91
6.2.1過程裝備及其構件失效的原因91
6.2.2失效分析方法簡介92
習題和思考題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耐腐蝕構件用鋼111
7.3.1腐蝕的工況特點112
7.3.2合金元素對金屬耐蝕性的影響112
7.3.3雜質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
習題和思考題166
9選材原則和材料數據庫、專家系統簡介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經濟性原則169
9.2工程材料數據庫簡介170
9.3材料選用專家系統簡介171
習題和思考題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高分子材料的結構與性能178
10.2.1高分子材料組織結構的特點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
習題和思考題217
12無機非金屬材料218
12.1無機非金屬材料基本特性218
12.1.1無機非金屬材料的定義與分類218
12.1.2無機非金屬材料的組成與結構218
12.1.3無機非金屬材料的基本性能222
12.2過程裝備用無機非金屬材料的性能特點及應用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
習題和思考題235
13復合材料236
13.1復合增強理論及增強體材料236
13.1.1復合增強理論簡介236
13.1.2增強體材料238
13.1.3復合材料的性能特點238
13.2樹脂基復合材料（玻璃鋼）239
13.2.1玻璃鋼的組成材料與結構240
13.2.2玻璃鋼的制備方法241
13.2.3玻璃鋼的性能特點和應用242
13.3金屬基復合材料244
13.3.1金屬基復合材料概述244
13.3.2金屬基復合材料制備方法244
13.3.3金屬基復合材料的特性245
13.4陶瓷基復合材料247
13.4.1陶瓷基復合材料概述247
13.4.2陶瓷基復合材料制備方法247
13.4.3陶瓷基復合材料的特性248
習題和思考題250
參考文獻251
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