本教材以机械制造业常用材料的性能和选材使用为主线，介绍各类工程材料的基础知识、性能和使用。教材共12章，包含金属的结构、性能、结晶与简单二元相图，铁碳合金，热处理的原理与工艺，金属的塑性变形、回复和再结晶，工业用钢，铸铁，有色金属及其合金，非金属材料，金属材料成型技术，机械零件的选材及工艺路线。各章首设置了思维导图，便于读者直观地了解各章的构成；各章后配有习题，以使工程特色更加突出；部分章节配置了动画演示，读者可扫描二维码观看。教材强调工程应用，以强化基础能力建设推进科技创新为指引，在阐述基本知识的基础上介绍工程材料选用及工艺路线制动方法。教材还配套课件和习题答案，读者可扫码下载使用。

第1章　绪论 1
1.1　材料科学在工业生产中的重要地位与作用 2
1.2　工程材料的分类 4
1.3　工程材料课程的研究对象、内容与任务 5
本章小结 7

第2章　金属材料的结构和性能 8
2.1　金属的晶体结构 9
2.1.1　理想金属的晶体结构 9
2.1.2　实际金属的晶体结构与晶体缺陷 12
2.2　金属材料的力学性能 14
2.2.1　静载下金属材料的力学性能 14
2.2.2　动载下金属材料的力学性能 19
2.2.3　金属材料的断裂韧性 20
2.3　金属材料的物理化学性能 21
2.3.1　物理性能 21
2.3.2　化学性能 22
2.4　金属材料的工艺性能 23
本章小结 24
习题 24

第3章　金属的结晶与简单二元相图 26
3.1　纯金属的结晶 27
3.2　合金的结晶 29
3.2.1　合金中的相 30
3.2.2　二元合金相图的建立 32
3.2.3　二元匀晶相图及杠杆定律 34
3.2.4　其他简单二元相图 38
3.2.5　合金相图与性能的关系 43
3.2.6　复杂二元相图的分析方法 44
3.2.7　相图的局限性 45
本章小结 45
习题 46

第4章　铁碳合金 47
4.1　铁碳合金的组元 47
4.2　Fe-Fe3C相图分析 49
4.2.1　相图中的基本相 49
4.2.2　相图中的点、线、区 50
4.2.3　包晶转变 51
4.2.4　共晶转变 52
4.2.5　共析转变 52
4.3　典型铁碳合金平衡结晶过程及组织 53
4.3.1　工业纯铁 53
4.3.2　共析钢 54
4.3.3　亚共析钢 55
4.3.4　过共析钢 56
4.3.5　共晶白口铸铁 57
4.3.6　亚共晶白口铸铁 57
4.3.7　过共晶白口铸铁 58
4.4　铁碳合金的成分-组织-性能之间的关系 58
4.4.1　含碳量对平衡组织的影响 58
4.4.2　含碳量对力学性能的影响 59
4.4.3　含碳量对工艺性能的影响 60
4.5　Fe-Fe3C相图的应用 60
4.6　应用Fe-Fe3C相图应注意的问题 61
本章小结 61
习题 62

第5章　热处理的原理和工艺 63
5.1　钢在加热时的转变 64
5.1.1　奥氏体的形成 65
5.1.2　影响奥氏体转变速度的因素 66
5.1.3　奥氏体的晶粒度及其影响因素 67
5.2　钢在冷却时的转变 69
5.2.1　过冷奥氏体的等温转变 69
5.2.2　过冷奥氏体的连续冷却转变 72
5.3　钢的热处理工艺 75
5.3.1　钢的普通热处理 75
5.3.2　钢的表面热处理 81
5.3.3　钢的化学热处理 82
5.3.4　钢的其他热处理方法 84
5.4　铸铁的热处理 86
5.4.1　铸铁的金相学特点 87
5.4.2　铸铁热处理工艺 87
本章小结 88
习题 89

第6章　金属的塑性变形、回复和再结晶 90
6.1　金属塑性变形的定义 91
6.2　金属塑性变形的特性 92
6.2.1　单晶体的塑性变形 92
6.2.2　多晶体的塑性变形 96
6.3　塑性变形对金属组织和性能的影响 97
6.3.1　对金属结构和组织的影响 97
6.3.2　对金属性能的影响 98
6.4　变形金属在加热时组织和性能的变化 101
6.4.1　回复 101
6.4.2　再结晶 102
6.4.3　二次再结晶——晶粒长大 103
6.4.4　影响再结晶后晶粒大小的因素 103
6.5　热加工 105
6.5.1　热加工和冷加工的区别 105
6.5.2　热加工对金属组织和性能的影响 106
本章小结 107
习题 107

第7章　工业用钢 109
7.1　钢的分类与编号 110
7.1.1　钢的分类 110
7.1.2　钢的编号 111
7.2　工业用钢中合金元素的作用 113
7.2.1　合金元素对钢的组成相的影响 113
7.2.2　合金元素对钢的组织转变的影响 114
7.3　结构钢 115
7.3.1　普通碳素结构钢 115
7.3.2　低合金高强度钢 116
7.3.3　渗碳钢 121
7.3.4　合金调质钢 122
7.3.5　弹簧钢 127
7.3.6　滚动轴承钢 128
7.3.7　易切削钢 130
7.3.8　铸钢 131
7.3.9　超高强度钢 131
7.4　工具钢 135
7.4.1　刃具钢 135
7.4.2　模具钢 140
7.4.3　量具钢 146
7.5　特殊性能钢 147
7.5.1　不锈钢 147
7.5.2　耐热钢 150
7.5.3　低温钢 154
7.5.4　耐磨钢 155
本章小结 157
习题 157

第8章　铸铁 159
8.1　铸铁的分类 160
8.2　铸铁的石墨化 161
8.3　灰铸铁 164
8.4　球墨铸铁 167
8.5　可锻铸铁 170
8.6　蠕墨铸铁 171
8.7　合金铸铁 172
本章小结 173
习题 174

第9章　有色金属及其合金 175
9.1　铝及铝合金 176
9.1.1　纯铝 176
9.1.2　铝合金 177
9.2　铜及铜合金 185
9.2.1　纯铜 185
9.2.2　铜合金 186
9.3　镁及镁合金 192
9.3.1　工业纯镁 193
9.3.2　镁合金 193
9.4　钛及钛合金 197
9.4.1　纯钛 197
9.4.2　钛合金 198
9.5　轴承合金 200
本章小结 201
习题 201

第10章　非金属材料 202
10.1　高分子材料 203
10.1.1　概述 203
10.1.2　高分子化合物的结构和特性 203
10.1.3　常用高分子材料 204
10.2　陶瓷材料 214
10.3　复合材料 216
本章小结 221
习题 221

第11章　金属材料成型技术 222
11.1　铸造成型 223
11.1.1　铸造工艺特点及分类 224
11.1.2　合金的铸造性能 224
11.1.3　常见铸造工艺 232
11.1.4　我国铸造技术发展趋势 236
11.2　锻压成型 237
11.2.1　金属的锻压性能 238
11.2.2　锻压工艺 240
11.2.3　锻压技术的发展趋势 245
11.3　焊接成型 246
11.3.1　焊接的分类及特点 246
11.3.2　焊接应力与变形 247
11.3.3　常用金属材料的焊接 248
11.3.4　常用焊接方法 251
本章小结 254
习题 255

第12章　机械零件的选材及工艺路线制定 257
12.1　机械零件的选材 258
12.1.1　零件的失效 258
12.1.2　选材的基本原则 259
12.2　典型零件的选材及加工工艺路线制定 263
12.2.1　工程材料的应用状况 263
12.2.2　典型零件选材及加工工艺路线制定 264
本章小结 273
习题 273

参考文献 274