本课程依据中等职业学校机械制造类工种的职业等级要求和实际生产中的岗位需求，根据中等职业学校的培养目标，吸取其他学校专业教学改革的成功经验，并参阅了大量相关资料的基础上编写而成的。本课程的主要教学任务是：金属材料与热处理的基本理论和基本知识，初步了解金属材料的应用及零件的合理选材，初步掌握正确运用热处理工艺、合理安排零件工艺路线的方法；为学生学习专业课程，提高职业素养，增强职业应变能力打下一定的基础。本课程的主要内容包括金属的性能、金属学基础知识、钢的热处理和金属材料和非金属材料等。金属的性能主要介绍金属的力学性能和工艺性能；金属学基础知识讲述金属的晶体结构、结晶及金属的塑性变形，铁碳合金的组织及铁碳合金相图；钢的热处理讲述热处理的原理（钢在加热、保温、冷却时的组织转变）和热处理的工艺（退火、正火、淬火、回火、表面热处理等）;金属材料讲述碳素钢、合金钢、铸铁、有色金属及硬质合金等金属材料的牌号、成分、组织、热处理、性能及用途。随着科技发展，新型材料在实际生产中的应用也越来越广泛，所以还介绍了新型材料的内容。

薛冬梅，女，1970年7月出生，毕业于河北科技师范学院，计算机科学与技术专业，本科学历。现就职于河北省玉田县职业技术教育中心，正高级讲师，主要从事机械类专业课教学以及学生教育教学管理工作。就职期间发表论文6篇，主持课题4项，参与课题3项，参与编写教材3部，曾被评为县级优秀教师、最美教师、爱岗敬业女标兵，优秀人才；市级优秀教师，市级教学能手，市级德育工作先进工作者，省级优秀班主任，省级德育工作先进个人等。

录
绪论 ................................................................................................................ 1
第 1 章 金属材料的性能 ................................................................................ 4
1.1 金属材料的力学性能 .................................................................................................... 4
1.2 金属材料的物理性能和化学性能 .............................................................................. 16
1.3 金属材料的工艺性能 .................................................................................................. 18
本章知识回顾 ....................................................................................................................... 19
沙场点兵 课后习题 ........................................................................................................... 23
第 2 章 金属的结构和结晶 .......................................................................... 26
2.1 金属的晶体结构 .......................................................................................................... 26
2.2 纯金属的结晶 .............................................................................................................. 29
2.3 金属的同素异构转变 .................................................................................................. 32
本章知识回顾 ....................................................................................................................... 33
沙场点兵-课后习题 .............................................................................................................. 34
第 3 章 铁碳合金 ........................................................................................ 36
3.1 合金及其组织 .............................................................................................................. 37
3.2 铁碳合金的基本组织与性能 ...................................................................................... 39
3.3 铁碳合金相图 .............................................................................................................. 42
本章知识回顾 ....................................................................................................................... 50
沙场点兵（课后习题） ....................................................................................................... 51
第 4 章 碳素钢 ............................................................................................ 55
4.1 杂质元素对碳素钢性能的影响 .................................................................................. 55
4.2 碳素钢的分类 .............................................................................................................. 56
4.3 碳素钢的牌号与用途 .................................................................................................. 57
本章知识回顾 ....................................................................................................................... 62
沙场点兵（课后习题） ....................................................................................................... 63
第 5 章 钢的热处理 ..................................................................................... 65
5.1 热处理的原理与分类 .................................................................................................. 65 金属材料与热处理
— VI —

5.2 钢在加热与冷却时的组织转变 .................................................................................. 67
5.3 钢的退火与正火 .......................................................................................................... 75
5.4 钢的淬火与回火 .......................................................................................................... 78
5.5 钢的表面热处理与化学热处理 .................................................................................. 85
5.6 零件的热处理分析 ...................................................................................................... 93
本章知识回顾 ....................................................................................................................... 96
沙场点兵（课后习题） ....................................................................................................... 97
第 6 章 合金钢 .......................................................................................... 101
6.1 合金元素在钢中的作用 ............................................................................................ 101
6.2 合金钢的分类和牌号 ................................................................................................ 104
6.3 低合金钢 .................................................................................................................... 106
6.4 合金结构钢 ................................................................................................................ 109
6.5 合金工具钢 ................................................................................................................ 116
6.6 特殊性能钢 ................................................................................................................ 123
本章知识回顾 ..................................................................................................................... 132
沙场点兵（课后习题） ..................................................................................................... 133
第 7 章 铸铁 .............................................................................................. 136
7.1 铸铁的组织与分类 .................................................................................................... 136
7.2 常用铸铁的组织和性能 ............................................................................................ 140
本章知识回顾 ..................................................................................................................... 148
沙场点兵 （课后练习） ................................................................................................... 150
第 8 章 有色金属与硬质合金 .................................................................... 153
8.1 铜与铜合金 ................................................................................................................ 153
8.2 铝与铝合金 ................................................................................................................ 162
8.3 钛与钛合金 ................................................................................................................ 169
8.4 滑动轴承合金 ............................................................................................................ 172
8.5 硬质合金 .................................................................................................................... 175
本章知识回顾 ..................................................................................................................... 178
沙场点兵（课后习题） ..................................................................................................... 180
第 9 章 新型材料 ...................................................................................... 183
9.1 形状记忆合金 ............................................................................................................ 183 目录
9.2 超导材料 .................................................................................................................... 186
9.3 纳米材料 .................................................................................................................... 187
第 10 章 金属材料的选用 .......................................................................... 193
10.1 金属材料的失效分析 .............................................................................................. 193
10.2 金属材料的选用原则 .............................................................................................. 196
10.3 典型零件金属材料选择实例 .................................................................................. 198
本章知识回顾 ..................................................................................................................... 203
沙场点兵（课后习题） ..................................................................................................... 203
附录 1 压痕直径与布氏硬度对照表 ........................................................... 204
附录 2 黑色金属硬度与强度换算表 ........................................................... 206
附录 3 常用钢的临界点 ............................................................................. 207
参考文献 ..................................................................................................... 208