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出版者:冶金工业出版社

作者:朱玉华 编

出品人:

页数:745

译者:

出版时间:2003-1

价格:168.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787502431662

丛书系列:

图书标签:

• 有色金属
• 行业标准
• 标准汇编
• 冶金
• 材料科学
• 工程技术
• 工业标准
• 规范
• 技术文件
• 金属材料

《金属材料的科学基础与工艺应用》 本书旨在为读者提供一个全面而深入的金属材料知识体系，从微观的原子结构到宏观的性能表现，再到实际的工业应用，层层剥茧，力求将复杂的金属科学原理以清晰易懂的方式呈现。本书并非对某一特定行业标准的汇编，而是致力于阐述金属材料背后普遍适用的科学规律、发展趋势以及广泛的工程实践。 第一章 金属的原子结构与晶体学 本章将从最基础的层面出发，探讨金属原子的构成、电子排布以及金属键的特性。我们将深入了解不同金属元素在周期表中的位置如何影响其原子半径、电负性等基本属性，进而分析这些属性如何决定金属的化学反应性和物理性质。 随后，我们将聚焦于金属的晶体结构。金属原子并非随机堆积，而是倾向于形成有序的晶格结构，如面心立方（FCC）、体心立方（BCC）和密排六方（HCP）等。我们将详细解析这些晶体结构的特点、原子堆积密度以及它们对金属宏观性能的直接影响。例如，FCC结构的金属通常具有较好的塑性，而BCC结构的金属则在高温下表现出更高的强度。 此外，本章还将介绍晶体中的点缺陷（如空位、置换原子、间隙原子）和线缺陷（位错）。位错的存在是金属材料发生塑性变形的根本原因，我们将详细阐述位错的类型、运动机制及其对材料强度和韧性的影响。理解位错理论对于金属材料的强化和韧化设计至关重要。 第二章 金属的相变与显微组织 金属材料在加热和冷却过程中会发生一系列相变，这些相变深刻地影响着材料的显微组织和最终性能。本章将详细介绍金属的相图，例如二元合金的相图，以及铁碳合金相图。我们将学习如何解读相图，预测在不同温度和成分条件下金属可能存在的物相，以及相变发生的规律。 重点将放在钢的相变上。奥氏体、珠光体、贝氏体和马氏体等不同相的形成机制、微观结构和力学性能将被深入剖析。我们将探讨相变动力学，包括形核和长大的过程，以及冷却速率对相变产物的影响。例如，快速冷却（淬火）可以获得高硬度的马氏体组织，而缓慢冷却则形成较软的珠光体。 此外，我们还将讨论晶粒尺寸、晶界、第二相等显微组织特征对材料性能的影响。晶粒细化通常能提高材料的强度和韧性，而第二相析出物的形态、尺寸和分布则决定了合金的强化机制。 第三章 金属的力学性能与测试方法 本章将系统阐述金属材料的各种力学性能，包括强度（屈服强度、抗拉强度）、塑性（伸长率、断面收缩率）、硬度、韧性（冲击韧性、断裂韧性）以及疲劳强度、蠕变性能等。我们将深入理解这些性能的物理含义，以及它们在工程应用中的重要性。 为了量化和评价这些性能，我们将详细介绍各种经典的力学性能测试方法。拉伸试验是最基本的试验，我们将讲解应力-应变曲线的各个关键点及其物理意义。硬度试验（如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度）因其简便快捷而广泛应用。冲击试验（如夏比冲击试验）用于评估材料在瞬时载荷下的韧性。疲劳试验则模拟材料在反复载荷下的失效行为。蠕变试验用于研究材料在高温恒载荷下的长期变形。 同时，本章也将介绍断口分析技术，通过观察断裂表面的形貌，可以判断材料的断裂模式（如韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂），并推断失效原因。 第四章 金属的强化与韧化机制 为了满足日益严苛的工程应用需求，金属材料的性能必须得到有效提升。本章将集中探讨各种金属材料的强化和韧化机制，这些机制是金属材料设计与制造的核心。 强化机制包括： 固溶强化： 合金元素溶入基体金属的固溶体中，阻碍位错运动，从而提高强度。 沉淀强化： 在金属基体中析出细小、弥散的第二相粒子，这些粒子成为位错运动的障碍。 晶界强化： 减小晶粒尺寸，增加晶界数量，由于晶界对位错运动的阻碍作用，提高强度。 形变强化（加工硬化）： 通过冷加工等手段使位错密度增加，位错之间相互缠结，阻碍进一步的位错运动。 韧化机制则主要关注如何提高材料在脆性断裂倾向下的抵抗能力： 晶粒细化： 细小的晶粒可以减少脆性相的连续性，并提高材料在低温下的韧性。 第二相的优化： 控制第二相的尺寸、形态和分布，例如，将具有脆性的第二相细化并使其呈分散状，可以避免其成为裂纹源。 添加韧化元素： 在某些合金中，添加特定的元素可以改善其韧性。 第五章 金属的腐蚀与防护 金属材料在服役环境中经常面临腐蚀的挑战，腐蚀不仅会降低材料的可用性，甚至可能导致灾难性的失效。本章将深入探讨金属腐蚀的机理、类型以及防护措施。 我们将从电化学腐蚀的角度解释金属腐蚀是如何发生的，包括阳极反应、阴极反应和电解质的作用。我们将介绍各种常见的腐蚀类型，如均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀开裂以及电偶腐蚀等。每种腐蚀类型的发生条件、特点和危害都将被详细阐述。 针对这些腐蚀问题，本章将详细介绍各种金属腐蚀防护措施。包括： 材料选择： 选择具有良好耐蚀性的金属材料或合金。 表面处理： 通过钝化、阳极氧化、金属喷涂等方法形成保护层。 电化学防护： 如牺牲阳极法和外加电流法。 缓蚀剂的应用： 在腐蚀介质中加入缓蚀剂，降低腐蚀速率。 结构设计： 避免易于发生腐蚀的设计缺陷。 第六章 常用金属材料的性能与应用 本章将聚焦于几种在现代工业中应用最广泛的金属材料，深入剖析它们的特性、性能特点以及典型的应用领域。 钢铁材料： 作为产量最大、应用最广的金属材料，我们将重点介绍不同种类钢的性能差异，如碳钢、合金钢、不锈钢、工具钢等，以及它们在建筑、汽车、机械制造、能源等领域的广泛应用。 铝及铝合金： 凭借轻质高强的特点，铝合金在航空航天、交通运输、电子电器等领域扮演着重要角色。我们将讨论各种牌号铝合金的性能优势，如高强铝合金、耐蚀铝合金等。 铜及铜合金： 优良的导电导热性能使得铜及其合金（如黄铜、青铜）在电力、通信、热交换器等领域不可或缺。 钛及钛合金： 钛合金以其优异的耐蚀性、高比强度和良好的生物相容性，在航空航天、医疗器械、化工设备等领域具有独特的优势。 镁及镁合金： 作为最轻的结构金属，镁合金在汽车轻量化、3C产品等领域展现出巨大的潜力。 我们将分析这些材料在不同应用场景下对性能的要求，以及如何通过材料选择或适当的加工工艺来满足这些需求。 第七章 金属材料的加工工艺 金属材料的最终性能很大程度上取决于其加工过程。本章将概述几种主要的金属材料加工工艺，以及这些工艺如何影响材料的显微组织和性能。 铸造： 包括砂型铸造、金属型铸造、压力铸造等，适用于复杂形状的零件制备。 锻造： 通过塑性变形使金属成形，能有效细化晶粒，提高材料强度和韧性。 轧制： 用于生产板材、棒材、管材等，是钢铁工业最主要的加工手段之一。 焊接： 永久性连接金属部件的重要工艺，我们将讨论不同焊接方法的特点及对材料性能的影响。 热处理： 退火、正火、淬火、回火等热处理工艺是改善金属性能的关键手段。 表面加工： 机加工、抛光、涂层等用于获得所需的表面质量和性能。 第八章 金属材料的失效分析 理解材料为何失效是预防未来失效的关键。本章将介绍金属材料失效分析的基本原理和方法，帮助读者分析和解决工程实际中出现的材料失效问题。 我们将分类讨论各种失效模式，包括过载断裂、疲劳断裂、应力腐蚀开裂、蠕变断裂、磨损、冲蚀等。每种失效模式的发生条件、典型特征以及分析思路都将得到详细的讲解。 通过案例分析，我们将演示如何综合运用材料科学、力学、化学和制造工艺等知识，对失效的金属部件进行系统性的分析，找出失效的根本原因，并提出相应的改进措施，以提高产品可靠性和安全性。 第九章 新型金属材料的发展趋势 金属材料领域的研究和发展日新月异，涌现出许多具有前瞻性的新型材料。本章将展望金属材料的未来发展趋势。 我们将介绍高性能合金（如高温合金、形状记忆合金）、金属基复合材料、纳米晶金属材料、增材制造（3D打印）用金属材料等。这些新型材料往往集成了传统材料无法比拟的优异性能，将在航空航天、能源、生物医学等前沿领域发挥越来越重要的作用。 本书的编写力求理论与实践相结合，深入浅出，希望能为广大工程技术人员、材料科学研究者、学生以及对金属材料感兴趣的读者提供有价值的参考和学习资源。我们相信，对金属材料科学基础的深刻理解，是推动技术进步和解决实际工程问题的基石。

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从出版工艺的角度来看，这本书的质量也体现了出版方对这份资料的重视程度。纸张厚实挺括，即便是大量使用了墨色较深的图文和表格，也丝毫没有出现透印的现象，保证了长时间阅读的舒适性。装订方式采用了锁线胶装，即使频繁翻阅查找特定章节，书脊也不会轻易松散或断裂，这对于工具书来说至关重要。更值得称赞的是其排版布局的匠心独运。它巧妙地在标准条款和注释之间留出了合理的空白区域，这为读者在未来需要对标准进行手写批注或贴附参考便签时，提供了必要的物理空间。这种对“使用体验”的关怀，远超了一般技术手册的水平。每次合上手，都能感受到一种知识沉淀的厚重感，它不仅仅是一本工具书，更像是某种行业精神的物化体现，是值得收藏和反复参阅的硬通货。

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我是在一个行业交流会上偶然得知这本书的存在的，当时几位资深专家都在提及某项新标准的引用源头，最终指向了这本汇编。拿到手后，我立刻被其严谨的学术态度和详尽的资料引用所折服。它不像一些网络资料那样零散、真伪难辨，这本书提供的每一条标准似乎都有着清晰的溯源脉络，标注了发布机构和生效日期，这对于我们进行合规性审计和技术谈判时，提供了坚不可摧的法律和技术基础。特别是关于稀有金属提纯的部分，书中对不同温度梯度下的热力学数据和相图分析的描述，精确到小数点后多位，这在国内同类出版物中是极为罕见的。我深感编撰者不仅是标准的制定者或使用者，更是对整个行业发展脉络有着深刻洞察的学者。这种深度和精度，让我在阅读时产生了一种强烈的信赖感，仿佛作者正坐在我对面，耐心而又精准地为我解析每一个复杂的化学反应和物理过程，着实令人心悦诚服。

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这本书的装帧设计相当考究，封面采用了哑光材质，触感温润，中央的金属光泽的标题烫金工艺在不同的光线下会呈现出微妙的变化，显得既专业又不失沉稳。我一直期待有一本这样集大成、系统性的资料能摆在我的案头。初翻阅时，最直观的感受是其内容的广博性。它似乎涵盖了从基础的冶炼工艺流程、到复杂的材料性能测试标准，再到最新的环保与安全规范等多个维度。我特别留意了其中关于铝合金深加工的标准章节，细节之处处理得非常到位，比如对晶粒度控制的规范，以及表面处理的层级划分，这对于我们日常工作中需要严格控制产品批次一致性的工程师来说，简直是如虎添翼的宝典。虽然内容专业性极强，但编排的逻辑性却非常清晰，每一章节的标题都直指核心痛点，索引系统做得也十分友好，使得我在短时间内就能定位到所需的具体条款，极大地提高了查阅效率。这不仅仅是一本工具书，更像是一部详尽的行业百科全书，让人在面对任何技术难题时，都能迅速找到权威的参考依据，是真正能陪伴科研人员和生产管理人员度过无数个日夜的良伴。

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我之前习惯于在各种标准局的官网上零散地下载和比对不同版本的标准文件，效率极其低下，且总担心版本冲突或遗漏关键修正案。这本书的出现，极大地解决了我的信息焦虑。它将不同年份、不同专业领域内的现行标准进行了一次系统性的、权威性的整合，形成了一个统一的检索框架。尤其是对于跨领域协作项目，比如涉及铜合金与不锈钢的焊接规范对比时，以往需要翻阅三四本不同专业书籍的复杂工作，现在只需在这本书的某一特定章节下就能找到交叉比对的参照系。这种“一站式”的便利，为我们节省了大量的案头准备时间。它成功地将分散在各个角落的、碎片化的行业规范，编织成了一张结构严谨的知识网络，使得理解行业全貌和精细操作的界限变得前所未有的清晰和容易把握。

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坦白说，当我第一次翻开这本书时，那种扑面而来的专业术语和密集的图表差点让我望而却步。这本书的受众定位显然是面向行业内资深人士或正在进行专业学习的硕博研究生，对于刚入行的“小白”来说，初读门槛确实偏高。但随着我强迫自己沉下心来，逐条研读其中关于先进复合材料连接技术的那几章后，我才领悟到它的真正价值所在。它不是那种提供“速成秘籍”的读物，而是需要学习者带着问题去探索、去对照自身实践的深度学习资料。书中对于疲劳测试曲线和断裂韧性参数的解读，配以大量的实验数据支撑，使得原本抽象的力学概念变得具体可感。我尝试用书中的某个测试流程来验证我们生产线上一个长期存在的质量波动问题，结果发现我们忽略了一个微小的温度补偿环节，这个细节的修正，直接让我们的良品率提升了近百分之三个百分点。这种实打实的、可操作性的指导意义，是任何网络搜索都无法替代的。

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