《機械工程材料》共分為11章，系統地介紹了金屬的性能、純金屬與合金的晶體結構、純金屬與合金的結晶、金屬的塑性變形與再結晶、鐵碳合金、鋼的熱處理、合金鋼、鑄鐵、有色金屬及硬質合金、金屬材料的表面處理簡介、高分子材料及其他非金屬材料等方面的知識。《機械工程材料》采用國家最新標準，突出實踐性、實用性和先進性。
《機械工程材料》既可作為職業技術教育院校數控技術應用專業、機電一體化專業、模具設計與制造、機械制造及自動化專業或相關專業的教學用書，也可作為相關工程技術人員的參考用書及企業培訓教材。
隨著我國工業化進程的加速、產業結構的調整和升級，各行業對高素質技能人才的需求不斷上升。經濟的迅猛發展要求職業技術教育迅速培養一大批具有必備的理論知識、專業知識、創業精神和良好的職業道德，面向生產、建設、服務、管理第一線，從事機電一體化技術、數控技術等專業領域工作的具有綜合職業能力的高等技術應用型人才。
旨在配合高等職業技術教育的發展，加強機電一體化和數控技術應用型人才的培養，北京理工大學出版社組織具有豐富教學經驗及具備企業實踐經驗的骨干教師編寫了本書。
本書共分為11章，全面細致地介紹了金屬的性能、純金屬與合金的晶體結構、純金屬與合金的結晶、金屬的塑性變形與再結晶、鐵碳合金相圖與碳素鋼、鋼的熱處理、合金鋼、鑄鐵、有色金屬及硬質合金、金屬材料的表面處理、高分子材料及其他非金屬材料等內容。
本書是根據高等職業技術院校金屬材料及熱處理課程在機電一體化、數控技術等專業知識結構總框架中所處的地位及教學基本要求，并結合機電一體化、數控技術等專業的發展需求編寫的。本教材保持了行業針對性強和注重實用性的特點，采用了國家最新標準、法定計量單位、最新名詞及術語，突出了理論和實踐的結合，以夠用為度、實用為本、應用為主，努力體現創新精神和實踐能力的培養，形成了一個新的特色教材。
本書既可作為職業技術院校數控技術專業、機電一體化專業、機械制造及自動化專業等相關專業的教學用書，也可作為相關工程技術人員的參考用書及企業培訓教材。
緒論
第1章 金屬的性能
1.1 金屬的物理性能和化學性能
1.1.1 金屬的物理性能
1.1.2 金屬的化學性能
1.2 金屬的力學性能
1.2.1 強度
1.2.2 塑性
1.2.3 硬度
1.2.4 韌性
1.2.5 疲勞強度
1.3 金屬的工藝性能
本章小結
習題
第2章 純金屬與合金的晶體結構
2.1 純金屬的晶體結構
2.1.1 晶體結構
2.1.2 常見的晶格類型
2.1.3 金屬晶體結構的缺陷
2.2 合金的晶體結構
2.2.1 合金的基本概念
2.2.2 合金的結構
本章小結
習題
第3章 純金屬與合金的結晶
3.1 純金屬的結晶
3.1.1 純金屬的冷卻曲線及過冷度
3.1.2 純金屬的結晶過程
3.1.3 晶粒大小對金屬力學性能的影響
3.2 合金的結晶
3.2.1 二元合金相圖的建立
3.2.2 鉛銻二元合金相圖分析
本章小結
習題
第4章 金屬的塑性變形與再結晶
4.1 金屬的塑性變形
4.1.1 單晶體的塑性變形
4.1.2 多晶體的塑性變形
4.2 冷塑性變形對金屬性能與組織的影響
4.3 回復與再結晶
4.3.1 回復
4.3.2 再結晶
4.3.3 晶粒長大
4.4 金屬的熱塑性變形
4.4.1 熱加工與冷加工的區別
4.4.2 熱加工對金屬組織和性能的影響
本章小結
習題
第5章 鐵碳合金相圖與碳素鋼
5.1 鐵碳合金的組織
5.1.1 純鐵的同素異構轉變
5.1.2 鐵碳合金的基本相
5.2 鐵碳合金相圖
5.2.1 Fe-Fe，C相圖分析
5.2.2 鐵碳合金的分類
5.2.3 典型鐵碳合金的結晶過程
5.2.4 含碳量對鋼組織和性能的影響
5.2.5 Fe-Fe，C相圖的應用
5.3 碳素鋼
5.3.1 常存元素對鋼性能的影響
5.3.2 碳素鋼的分類
5.3.3 碳素鋼的牌號及用途
本章小結
習題
第6章 鋼的熱處理
6.1 概述
6.2 鋼在加熱時的轉變
6.2.1 鋼在加熱時的組織轉變
6.2.2 奧氏體晶粒長大
6.3 鋼在冷卻時的轉變
6.3.1 過冷奧氏體等溫轉變
6.3.2 過冷奧氏體連續冷卻與c曲線的關系
6.3.3 過冷奧氏體冷卻轉變后的組織及性能
6.4 退火與正火
6.4.1 退火和正火的目的
6.4.2 退火和正火工藝及應用
6.5 淬火
6.5.1 淬火加熱溫度的選擇
6.5.2 淬火冷卻介質
6.5.3 淬火方法
6.5.4 淬硬性與淬透性
6.5.5 淬火缺陷
6.6 回火
6.6.1 回火目的
6.6.2 回火對鋼性能的影響
6.6.3 回火時鋼的組織變化
6.6.4 回火溫度
6.7 表面淬火
6.7.1 火焰加熱表面淬火
6.7.2 感應加熱表面淬火
6.8 化學熱處理
6.8.1 滲碳
6.8.2 滲氮（氮化）
6.8.3 碳氮共滲
6.8.4 其他化學熱處理
本章小結
習題
第7章 合金鋼
7.1 合金元素在鋼中的主要作用
7.2 合金鋼的分類和牌號
7.2.1 合金鋼的分類
7.2.2 合金鋼的牌號
7.3 合金結構鋼
7.3.1 低合金結構鋼
7.3.2 合金滲碳鋼
7.3.3 合金調質鋼
7.3.4 合金彈簧鋼
7.3.5 滾動軸承鋼
7.4 合金工具鋼
7.4.1 合金刃具鋼
7.4.2 合金模具鋼
7.4.3 合金量具鋼
7.5 特殊性能鋼
7.5.1 不銹鋼
7.5.2 耐熱鋼
7.5.3 耐磨鋼
本章小結
習題
第8章 鑄鐵
8.1 鑄鐵的石墨化
第9章 有色金屬及硬質合金
第10章 金屬材料的表面處理簡介
第11章 高分子材料及其他非金屬材料
實驗
附錄
參考文獻
（2）收縮性。鑄件在凝固和冷卻過程中，其體積和尺寸減小的現象稱為收縮性。鑄件收縮不僅影響尺寸精度，還會使鑄件產生縮孔、疏松、內應力、變形和開裂等缺陷，故用于鑄造的金屬其收縮率越小越好。
（3）偏析傾向。金屬凝固后，內部化學成分和組織的不均勻現象稱為偏析。偏析嚴重時能使鑄件各部分的力學性能有很大的差異，降低鑄件的質量。這對大型鑄件的危害更大。
2.鍛造性能
用鍛壓成形方法獲得優良鍛件的難易程度稱為鍛造性能。鍛造性能的好壞主要同金屬的塑性和變形抗力有關。塑性越好，變形抗力越小，金屬的鍛造性能越好。例如黃銅和鋁合金在室溫狀態下就有良好的鍛造性能，碳鋼在加熱狀態下鍛造性能較好，鑄鐵則不能鍛壓。
3.焊接性能
焊接性能是指金屬材料對焊接加工的適應性，也就是在一定的焊接工藝條件下，獲得優質焊接接頭的難易程度。對碳鋼和低合金鋼，焊接性能主要同金屬材料的化學成分有關（其中碳的影響最大）。如低碳鋼具有良好的焊接性，高碳鋼、鑄鐵的焊接性較差。 4.切削加工性能 切削加工金屬材料的難易程度稱為切削加工性能。切削加工性能一般用工件切削后的表面粗糙度及刀具壽命等指標來衡量。影響切削加工性能的因素主要有工件的化學成分、組織狀態、硬度、塑性、導熱性和形變強化等。一般認為金屬材料具有適當硬度（170-230HBs）和足夠的脆性時較易切削。所以鑄鐵比鋼切削加工性能好，一般碳鋼比高合金鋼切削加工性能好。改變鋼的化學成分和進行適當的熱處理，是改善鋼切削加工性能的重要途徑。5.熱處理性能熱處理工藝性能是鋼非常重要的性能，將在后續章節中詳細討論。
在工程上希望金屬材料不僅具有高，還應具有一定的屈強比。屈強比越小，結構零件的可靠性越高。即使超載，也能由于塑性變形使金屬的強度提高而不至于立刻破壞。但如果此值過小，則材料強度的有效利用率太低。因此一般希望屈強比高一些。例如碳素結構鋼的屈強比一般為0.6左右。低合金結構鋼一般為0.65-0.75，合金結構鋼一般為0.85左右。
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