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随着经济的飞速发展和科学技术的进步，各行各业对材料的需求越来越大，对传统材料的要求越来越苛刻。工程材料向高比强、高刚度、高韧性、耐高温、抗辐射和多功能的方向发展，同时新材料也在不断地涌现，以满足人类的需要。
机械工业是材料应用的重要领域。随着机械工业的发展，对产品的要求越来越高。无论是机床制造、航空航天、汽车、航海、石化设备等，都要求产品技术先进、质量高、 寿命长、造价低。因此，在产品设计与制造过程中，会遇到越来越多的材料及材料加工方面的问题。这就要求机械工程技术人员掌握必要的材料科学与材料加工工艺等知识，具备正确选择材料和加工方法、合理安排热加工工艺路线的能力。“金属材料与热处理”课程正是为实现这一目标而设置的。
为了适应高等职业技术教育教学改革的要求，培养21世纪技术应用型人才。根据高等职业技术院校《金属材料与热处理》课程教学大纲的基本要求，结合现代职业技术教育的特点，编者在总结多年教学经验，认真研究机械制造类职业教育的要求和实际生产中的岗位需求，根据高等职业学校的培养目标，吸取其他兄弟院校专业教学改革的成功经验，并参阅了大量相关资料基础上编写了可供本科职业技术院校、专科职业院校、中等职业教育学校的机械类各专业师生使用的教材。
本书包括了金属材料及热处理两大方面的知识体系。以金属材料为重点，介绍金属材料的组织结构、金属材料的分类和应用；金属材料的晶体结构对材料在铸造、锻造、焊接和机械性能影响，如何进行金属材料选择和热加工工艺制定等内容。在本书的编写过程中，作者从培养生产一线技术实用的需要出发，对教学内容进行了重组和整合，不片面追求理论的系统性，而注意增强应用性和强化解决实际问题的能力培养。建议理论教学学时理论授课学时50～60学时，实践教学12～20学时。
本教材编写的目标是使学生通过本课程的学习，对金属材料和非金属材料的基本理论知识及其性能特点有明确的认知，系统地掌握金属材料的化学成分与组织结构的关系，晶体结构与材料的综合机械性能、热加工工艺之间的关系，掌握常用金属材料的应用范围和热加工工艺特点，对零件的铸造工艺性、锻造工艺性、焊接工艺性有所了解，具备合理选用材料、正确确定其热加工方法、妥善安排加工工艺路线的能力、分析工件的铸造结构工艺性、锻造结构工艺性和合理制定焊接工艺等实际方面的能力。为学生学习后续专业课程，提高全面素质，增强职业应变能力打下一定的基础。
本教材的特点是以国家职业标准为依据，在知识点上涵盖职业教育要求，可满足机械制造类各类技能型人才对金属材料与热处理方面知识的需要。通过典型实例分析，可引导学生应用所学知识解决实际问题。注重吸取相关教材的优点，充实一些成熟的新技术、新设备、新材料、新工艺等内容，简化过多的理论介绍，并采用了最新标准。突出职业教育特色，较多地配置了图片、实物照片或表格，增强教材的直观性。在文字上力求通俗易懂，以降低学生学习的难度。配备有小结、思考与练习、课件、知识拓展等多种媒介，以利于学生对相关知识的掌握和探索。
第一章 金属材料的性能
第一节 金属材料的机械性能
第二节 金属材料的物理性能和化学性能
第三节 金属材料的工艺性能
思考与练习题
第二章 金属的晶体结构与结晶
第一节 纯金属的晶体结构
第二节 合金的晶体结构
第三节 纯金属的结晶
第四节 合金的结晶
第五节 金属的冷塑性变形
第六节 金属的热塑性变形
思考与练习题
第三章 铁碳合金
第一节 铁碳合金的基本相
第二节 Fe—Fe3C相图
第三节 碳钢
思考与练习题
第四章 钢的热处理
第一节 概述
第二节 钢在加热时的组织转变
第三节 钢在冷却时的组织转变
第四节 钢的退火与正火
第五节 钢的淬火
第六节 钢的回火
第七节 钢的表面热处理
思考与练习题
第五章 合金钢
第一节 概述
第二节 合金元素在钢中的作用
第三节 合金结构钢
第四节 合金工具钢
第五节 不锈耐蚀和耐热钢
思考与练习题
第六章 铸铁
第一节 概述
第二节 灰口铸铁
第三节 球墨铸铁
第四节 可锻铸铁
第五节 蠕墨铸铁及合金铸铁简介
思考与练习题
第七章 有色金属及其合金
第一节 铝及铝合金
第二节 铜及铜合金
第三节 轴承合金
第四节 钛及钛合金
第五节 镁合金
第六节 粉末冶金
思考与练习题
第八章 非金属材料
第一节 高分子材料
第二节 陶瓷
第三节 复合材料
思考与练习题
第九章 铸 造
第一节 概 述
第二节 合金的铸造性能
第三节 砂型铸造
第四节 铸造工艺设计
第五节 特种铸造
思考与练习题
第十章 金属压力加工
第一节 概述
第二节自由锻压成型加工
第三节 模锻
第四节 冲压
思考与练习题
第十一章 焊接
第一节 焊接概述
第二节 焊条电弧焊
第三节 其他焊接方法
第四节 常用金属材料的焊接性
思考与练习题
第十二章 机械零件的选材与工艺分析
第一节 零件失效的形式
第二节 零件材料的选择原则
第三节 典型零件的选材及应用实例
思考与练习题
参考文献