Evicntials oíMaterials Science and Engineẹringtm»ể 111«  Macro-Scale s dịch - Evicntials oíMaterials Science and Engineẹringtm»ể 111«  Macro-Scale s Việt làm thế nào để nói

Evicntials oíMaterials Science and

Evicntials oí
Materials Science and Engineẹring
tm»ể 111«




Macro-Scale structure Engine Block = upto 1 meter
Performance Criteria
■ Power generated
■ Eữiciency
■ Durabỉiỉty
■ Cost
Microstructure
- Grains
= 1 — 10 milUmeters
Propertìes affected
• High cycle fatigue
• Ductilỉty
Synthesis and Processing
Nano-structure
- Precipitates = 3-100 nanometers
Properties ạffected
• Yield sữength
• Ultimate tensile sữength
• Low cycle fatigue
• Ductility
Perỉbrmance or Properties to Cost Ratío
Composition
Atomic-scale structure = 1-100 Angstroms
Properứes affected
■ Young’s modulus
■ Thermal Growtìi


A real-world example of important microstructural features at diữerent length-scales, resulting ữom the sophisticated synthesis and Processing used, and the properties ứiey inAuence. The atomic, nano, micro, and macro-scale structures of cast alưminum alloys (for engine blocks) in relation to the properties aổected and performance are shown. The materials Science and engineering (MSE) tetraheđron that represents this approach is shown in the upper right comer.
(Dlustrations Courtesy of John Allison and William Donlon, Ford Motor Company)
This page intentionally left blank
Essentials
of Materials
Science and
Engineering
Second Edition
Donald R. Askeland
University of Missouri—Rolla, Emeritus
Pradeep P. Fulay
University of Pittsburgh
CENGAGE *** Learning"
Australia • Brazil • Japan • Korea • Mexico • Singapore • Spain • United Kingdom • United States
Essentials of Materials Science and Engineering, Second Edition
Donald R. Askeland and Pradeep P. Fulay
Director, Global Engineering Program:
Chris Carson Senior Developmental Editor: Hilda Gowans Permissions: Kristiina Bowering Production Service: RPK Editorial Services, Inc. Copy Editor: Pat Daly Proofreader: Martha McMaster Indexer: Shelly Gerger-Knechtl Creative Director: Angela Cluer Text Designer: RPK Editorial Services Cover Designer: Andrew Adams Cover Image: Olivia/Dreamstime.com Compositor: Asco Typesetters Printer: Edwards Brothers
© 2009 Cengage Learning
ALL RIGHTS RESERVED. No part of this work covered by the copyright herein may be reproduced, transmitted, stored, or used in any form or by any means graphic, electronic, or mechanical, including but not limited to photocopying, recording, scanning, digitizing, taping, Web distribution, information networks, or information storage and retrieval systems, except as permitted under Section 107 or 108 of the 1976 United States Copyright Act, without the prior written permission of the publisher.
For product information and technology assistance, contact us at Cengage Learning Customer & Sales Support, 1-800-354-9706
For permission to use material from this text or product, submit all requests online at cengage.com/permissions Further permissions questions can be emailed to permissionrequest@cengage.com
Library of Congress Control Number: 2008923452 ISBN-13: 978-0-495-24446-2 ISBN-10: 0-495-24446-5


Cengage Learning
1120 Birchmount Road Toronto ON M1K 5G4 Canada
Cengage Learning is a leading provider of customized learning solutions with office locations around the globe, including Singapore, the United Kingdom, Australia, Mexico, Brazil and Japan. Locate your local office at: international.cengage.com/region
Cengage Learning products are represented in Canada by Nelson Education Ltd.
For your course and learning solutions, visit academic.cengage.com
Purchase any of our products at your local college store or at our preferred online store www.ichapters.com
Printed in the United States of America 12 3 4 5 6 7 11 10 09 08
To Mary Sue and Tyler
— Donald R. Askeland
To Suyash, Aarohee, and Jyotsna
— Pradeep P. Fulay
This page intentionally left blank
Contents
Preface xv Hbout the Huthors xix
Chapter 1 Introduction to Materials Science and Engineering 1
Introduction 1
1- 1 What is Materials Science and Engineering? 2
1- 2 Classification of Materials 5
1- 3 Functional Classification of Materials 9
1- 4 Classification of Materials Based on Structure 11
1- 5 Environmental and Other Effects 12
1- 6 Materials Design and Selection 14
SUMMARY 17 ■ GLOSSARY 18 ■ PROBLEMS 19
Chapter 2 Atomic Structure 21
Introduction 21
2- 1 The Structure of Materials: Technological Relevance 22
2- 2 The Structure of the Atom 23
2- 3 The Electronic Structure of the Atom 28
2- 4 The Periodic Table 30
2- 5 Atomic Bonding 32
2- 6 Binding Energy and Interatomic Spacing 40
SUMMARY 44 ■ GLOSSARY 45 ■ PROBLEMS 48
Chapter 3 Atomic and Ionic Arrangements 51
Introduction 51 3-1 Short-Range Order versus Long-Range Order 52
3- 2 Amorphous Materials: Principles and Technological Applications 54
3- 3 Lattice, Unit Cells, Basis, and Crystal Structures 55
3- 4 Allotropic or Polymorphic Transformations 63
3- 5 Points, Directions, and Planes in the Unit Cell 64
3- 6 Interstitial Sites 74
3- 7 Crystal Structures of Ionic Materials 76
3- 8 Covalent Structures 79
3- 9 Diffraction Techniques for Crystal Structure Analysis 80
SUMMHRV 82 - GLOSSHRV 83 - PROBLEMS 86
Chapter 4 ímperfectỉons in the Htomic and ionic Hrrangements 90
Introduction 90
4- 1 Point Defects 91
4- 2 Other Point Defects 97
4- 3 Dislocations 98
4- 4 Significance of Dislocations 105
4- 5 Schmid's Law 105
4- 6 Influence of Crystal Structure 108
4- 7 Surface Defects 109
4- 8 Importance of Defects 114
SUMMHRV 116 - GLOSSHRV 117 - PROBLEMS 118
Chapter 5 Htom and íon Movements ỉn Materials 122
Introduction 122
5- 1 Applications of Diffusion 123
5- 2 Stability of Atoms and Ions 125
5- 3 Mechanisms for Diffusion 127
5- 4 Activation Energy for Diffusion 129
5- 5 Rate of Diffusion (Fick's First Law) 130
5- 6 Factors Affecting Diffusion 133
5- 7 Permeability of Polymers 141
5- 8 Composition Profile (Fick's Second Law) 142
5- 9 Diffusion and Materials Processing 146
SUMMHRV 147 - GLOSSHRV 148 - PROBLEMS 149
Chapter 6 Mechanỉcal Propertỉes: íundamentals and ĩensỉle, Hardness, and ímpact Testỉng 153
Introduction 153
6- 1 Technological Significance 154
6- 2 Terminology for Mechanical Properties 155
6- 3 The Tensile Test: Use of the Stress-Strain Diagram 159
6- 4 Properties Obtained from the Tensile Test 163
6- 5 True Stress and True Strain 169
6- 6 The Bend Test for Brittle Materials 171
6- 7 Hardness of Materials 174
6- 8 Strain Rate Effects and Impact Behavior 176
6- 9 Properties Obtained from the Impact Test 177
SUMMARY 180 - GLOSSARY 181 - PROBLEMS 183
Chapter 7 Fracture Mechanics, Fatigue, and Creep Behavior 187
Introduction 187 7-1 Fracture Mechanics 188
7- 2 The Importance of Fracture Mechanics 191
7- 3 Microstructural Features of Fracture in Metallic Materials 194
7- 4 Microstructural Features of Fracture in Ceramics, Glasses, and
Composites 198
7- 5 Weibull Statistics for Failure Strength Analysis 200
7- 6 Fatigue 206
7- 7 Results of the Fatigue Test 209
7- 8 Application of Fatigue Testing 212
7- 9 Creep, Stress Rupture, and Stress Corrosion 215
7- 10 Evaluation of Creep Behavior 217
SUMMARY 220 - GLOSSARY 220 - PROBLEMS 222
Chapter 8 Strain Hardening and Annealing 225
Introduction 225
8- 1 Relationship of Cold Working to the Stress-Strain Curve 226
8- 2 Strain-Hardening Mechanisms 231
8- 3 Properties versus Percent Cold Work 232
8- 4 Microstructure, Texture Strengthening, and Residual Stresses 235
8- 5 Characteristics of Cold Working 239
8- 6 The Three Stages of Annealing 241
8- 7 Control of Annealing 244
8- 8 Annealing and Materials Processing 246
8- 9 HotWorking 248
SUMMARY 250 - GLOSSARY 250 - PROBLEMS 252
Chapter 9 Principles and Applications of Solidification 257
Introduction 257 9-1 Technological Significance 258
9-2 Nucleation 259
9- 3 Growth Mechanisms 264
9- 4 Cooling Curves 269
9- 5 Cast Structure 271
9- 6 Solidification Defects 272
9- 7 Casting Processes for Manufacturing Components 274
9- 8 Continuous Casting, Ingot Casting, and Single Crystal Growth 276
9- 9 Solidification of Polymers and Inorganic Glasses 278
9- 10 Joining of Metallic Materials 279
9- 11 Bulk Metallic Glasses (BMG) 280
SUMMHRV 282 ■ GLOSSHRV 283 - PROBLEMS 286
Chapter 10 Solid Solutions and Phase Equilibrium 291
Introduction 291

10-1 Phases and the Phase Diagram 292
10-2 Solubility and Solid Solutions 296
10-3 Conditions for Unlimited Solid Solubility 299
10-4 Solid-Solution Strengthening 301
10-5 Isomorphous Phase Diagrams 303
10-6 Relationship Between Properties and the Phase Diagram 312
10-7 Solidification of a Solid-Solution Alloy 314
SUMMHRV 317 - GLOSSHRV 318 - PROBLEMS 319

Chapter 11 Dispersion Strengthening and Eutectic Phase Diagrams 324
Introduction 324
11- 1 Principles and Examples of Dispersion Strengthening 325
11- 2 Intermetallic Compounds 326
11- 3 Phase Diagrams Containing Three-Phase Reactions 328
11- 4 The Eutectic Phase Diagram 331
11- 5 Strength of Eutectic Alloys 341
11- 6 Eutectics and Materials Processing 347
11- 7 Nonequilibrium Freezing in the Eutectic System 349
SUMMHRV 350 - GLOSSHRV 350 - PROBLEMS 352
Chapter 12 Dispersion Strengthening by Phase Transformations and Heat Treatment 357
Introduction 357
12- 1 Nucleation and Growth in Solid-State Reactions 358
12- 2 Alloys Strengthened by Exceeding the Solubility Limit 362
12- 3 Age or Precipitation Hardening 364
12- 4 Applications of Age-Hardened Alloys 364
12- 5 Microstructural Evolution in Age or Precipitation Hardening 365
12- 6 Effects of Aging Temperature and Time 367
12- 7 Requirements for Age Hardening 369
12- 8 Use of Age-Hardenable Alloys at High Temperatures 369
12- 9 The Eutectoid Reaction 370
12- 10 Controlling the Eutectoid Reaction 375
12- 11 The Martensitic Reaction and Tempering 380
SUMMARY 384 - GLOSSARY 385 - PROBLEMS 387
Chapter 13 Heat Treatment of Steels and Cast Irons 391
Introduction 391
13- 1 Designations and Classification of Steels 392
13- 2 Simple Heat Treatments 396
13- 3 Isothermal Heat Treatments 398
13- 4 Quench and Temper Heat Treatments 401
13- 5 Effect of Alloying Elements 406
13- 6 Application of Hardenability 409
13- 7 Specialty Steels 412
13- 8
0/5000
Từ: -
Sang: -
Kết quả (Việt) 1: [Sao chép]
Sao chép!
Evicntials oí
khoa học vật liệu và Engineẹring
tm» thể 111 «




cấu trúc vĩ mô-quy mô khối động cơ = tối đa 1 mét
tiêu chí hiệu suất
■ điện tạo ra
■ Eữiciency
■ Durabỉiỉty
■ chi phí
Microstructure
-hạt
= 1-10 milUmeters
Propertìes ảnh hưởng
• cao chu kỳ mệt mỏi
• Ductilỉty
tổng hợp và xử lý
cấu trúc Nano
-kết tủa = 3-100 nanometers
thuộc tính ạffected
• Năng suất sữength
• cuối cùng độ bền kéo sữength
• thấp chu kỳ mệt mỏi
• độ dẻo
Perỉbrmance hoặc tài sản để chi phí Ratío
thành phần
cấu trúc nguyên tử-quy mô = 1-100 å
Properứes ảnh hưởng
■ trẻ mô đun
■ nhiệt Growtìi


một thế giới thực ví dụ về quan trọng microstructural có tại diữerent chiều dài-vảy, dẫn đến ữom tinh vi tổng hợp và xử lý được sử dụng, và thuộc tính ứiey inAuence. Các cấu trúc nguyên tử, nano, vi mô, và quy mô vĩ mô của diễn viên alưminum hợp kim (cho động cơ khối) liên quan đến tính chất aổected và hiệu suất được hiển thị. Khoa học vật liệu và kỹ thuật (MSE) tetraheđron đại diện cho cách tiếp cận này hiển thị ở bên phải trên comer.
(Dlustrations Courtesy of John Allison and William Donlon, Ford Motor Company)
Trang này cố tình để trống
Essentials
vật liệu
khoa học và
kỹ thuật
Ấn bản thứ hai
Donald R. Askeland
đại học Missouri-Rolla, danh dự
Pradeep P. Fulay
đại học Pittsburgh
CENGAGE *** học "
Úc • Brazil • Nhật bản • Hàn Quốc • Mexico • Singapore • Tây Ban Nha • Bỉ • Hoa Kỳ
Essentials khoa học vật liệu và kỹ thuật, Bản thứ hai
Donald R. Askeland và Pradeep P. Fulay
giám đốc, chương trình toàn cầu kỹ thuật:
Chris Carson cao cấp phát triển Editor: Hilda Gowans quyền: Kristiina Bowering sản xuất dịch vụ: RPK biên tập dịch vụ, Inc bản sao biên tập: Pat Daly Proofreader: Martha McMaster Indexer: Shelly Gerger-Knechtl giám đốc sáng tạo: Angela Cluer văn bản thiết kế: RPK dịch vụ biên tập bao gồm thiết kế: Andrew Adams bìa hình ảnh: Olivia/Dreamstime.com tác giả: Asco Typesetters máy in: Edwards Brothers
© 2009 Cengage học
tất cả các quyền. Không có một phần của công việc này được bảo vệ bởi bản quyền ở đây có thể được sao chép, truyền, lưu trữ, hoặc được sử dụng trong bất kỳ hình thức hoặc bằng bất kỳ phương tiện đồ họa, điện tử, hoặc cơ khí, bao gồm nhưng không giới hạn để chụp, ghi âm, quét, số hoá, ghi hình, Web phân phối, mạng lưới thông tin, hoặc thông tin lưu trữ và hệ thống truy xuất, trừ khi được cho phép theo Section 107 hoặc 108 chiếc trong số đạo luật bản quyền Hoa Kỳ năm 1976, mà không có trước bằng văn bản cho phép của nhà xuất bản.
cho thông tin sản phẩm và công nghệ hỗ trợ, liên hệ với chúng tôi tại Cengage học khách hàng & bán hàng hỗ trợ, 1-800-354-9706
Cho phép sử dụng các tài liệu từ văn bản hoặc sản phẩm này, gửi tất cả yêu cầu trực tuyến tại cengage.com/permissions thêm quyền câu hỏi có thể được gửi qua email để permissionrequest@cengage.com
thư viện của Quốc hội kiểm soát số: 2008923452 ISBN-13: 978-0-495-24446-2 ISBN-10: 0-495-24446-5


Cengage học
1120 Birchmount Road Toronto ON M1K 5 g 4 Canada
Cengage học tập là một nhà cung cấp hàng đầu các giải pháp tùy chỉnh học tập với các văn phòng địa điểm trên khắp thế giới, bao gồm Singapore, Vương Quốc Anh, Úc, Mexico, Brazil và Nhật bản. Xác định vị trí văn phòng địa phương của bạn tại: international.cengage.com/region
Cengage học tập sản phẩm được đại diện ở Canada bằng Nelson giáo dục Ltd.
để khóa học của bạn và giải pháp học, hãy truy cập academic.cengage.com
Mua bất kỳ sản phẩm của chúng tôi tại Đại học địa phương của bạn lưu trữ hoặc tại ưa thích của chúng tôi trực tuyến lưu trữ www.ichapters.com
in trong United States of America 12 3 4 5 6 7 11 10 09 08
để Mary Sue và Tyler
-Donald R. Askeland
để Suyash, Aarohee, và Jyotsna
— Pradeep P. Fulay
Trang này cố tình để trống
nội dung
lời nói đầu xv Hbout Huthors xix
Chương 1 giới thiệu về khoa học vật liệu và kỹ thuật 1
giới thiệu 1
1 - 1 vật liệu khoa học và kỹ thuật là gì? 2
1 - 2 phân loại vật liệu 5
1 - 3 chức năng phân loại vật liệu 9
1 - 4 phân loại vật liệu dựa trên cấu trúc 11
1 - 5 môi trường và các hiệu ứng 12
1-6 vật liệu thiết kế và lựa chọn 14
tóm tắt 17 GLOSSARY 18 ■ ■ vấn đề 19
Cấu trúc nguyên tử chương 2 21
giới thiệu 21
2 - 1 cấu trúc của vật liệu: công nghệ liên quan 22
2 - 2 cấu trúc nguyên tử 23
2 - 3 cấu trúc điện tử của các nguyên tử 28
2 - 4 bảng 30
2 - 5 nguyên tử liên kết 32
2 - 6 ràng buộc năng lượng và Interatomic khoảng cách 40
tóm tắt 44 GLOSSARY 45 ■ ■ vấn đề 48
chương 3 nguyên tử và ion sắp xếp 51
Giới thiệu 51 3-1 tầm ngắn để so với tầm xa để 52
3 - 2 vô định hình vật liệu: nguyên tắc và công nghệ ứng dụng 54
3 - 3 lưới, tế bào đơn vị, cơ sở và cấu trúc tinh thể 55
3 - 4 biến đổi dạng thù hoặc bướu 63
3 - 5 điểm, hướng dẫn, và máy bay trong tế bào đơn vị 64
3 - 6 trang web kẽ 74
3 - 7 cấu trúc tinh thể của ion vật liệu 76
3 - cấu trúc cộng hóa trị 8 79
3 - 9 kỹ thuật nhiễu xạ cho Crystal cấu trúc phân tích 80
SUMMHRV 82 - 83 GLOSSHRV - vấn đề 86
chương 4 ímperfectỉons trong Htomic và ion Hrrangements 90
giới thiệu 90
4 - 1 điểm lỗi 91
4 - 2 khác khiếm khuyết điểm 97
4 - 3 Dislocations 98
4 - 4 tầm quan trọng của Dislocations 105
4 - 5 của Schmid luật 105
4 - 6 ảnh hưởng của cấu trúc tinh thể 108
4 - 7 bề mặt khiếm khuyết 109
4 - 8 tầm quan trọng của Khuyết tật 114
SUMMHRV 116 - GLOSSHRV 117 - vấn đề 118
chương 5 Htom và íon phong trào ỉn vật liệu 122
giới thiệu 122
5 - 1 ứng dụng phổ biến 123
5 - 2 ổn định nguyên tử và các ion 125
5 - 3 cơ chế phổ biến 127
5 - 4 năng lượng kích hoạt cho phổ biến 129
5 - 5 tỷ lệ của phổ biến (Fick của luật đầu tiên) 130
5 - 6 yếu tố ảnh hưởng đến phổ biến 133
5 - 7 tính thấm của polyme 141
5 - 8 hồ sơ thành phần (Fick của pháp luật thứ hai) 142
5 - 9 khuếch tán và vật liệu chế biến 146
SUMMHRV 147 - GLOSSHRV 148 - vấn đề 149
chương 6 Mechanỉcal Propertỉes: íundamentals và ĩensỉle, độ cứng, và ímpact Testỉng 153
giới thiệu 153
6 - 1 công nghệ ý nghĩa 154
6 - 2 thuật ngữ cho cơ khí tài sản 155
6 - 3 căng kiểm tra: Sử dụng biểu đồ Stress căng thẳng 159
6 - 4 thuộc tính thu được từ các thử nghiệm độ bền kéo 163
6 - 5 thật sự căng thẳng và căng thẳng thực sự 169
6 - 6 Bend kiểm tra vật liệu giòn 171
6 - 7 độ cứng của vật liệu 174
6 - 8 căng tỷ lệ tác dụng và tác động hành vi 176
6 - 9 tài sản thu được từ thử nghiệm tác động 177
tóm tắt 180 - thuật ngữ 181 - vấn đề 183
chương 7 gãy xương cơ họcMệt mỏi, và hành vi leo 187
giới thiệu 187 7-1 gãy cơ học 188
7 - 2 tầm quan trọng của gãy xương cơ học 191
7 - 3 Microstructural tính năng của gãy xương trong kim loại vật liệu 194
7 - 4 Microstructural tính năng của gãy xương trong gốm sứ, kính, và
Composites 198
7 - 5 Weibull thống kê cho phân tích sức mạnh thất bại 200
7 - 6 mệt mỏi 206
7 - 7 thử nghiệm kết quả của sự mệt mỏi 209
7 - 8 ứng dụng của mệt mỏi thử nghiệm 212
7 - 9 leo, căng thẳng vỡ, và căng thẳng ăn mòn 215
7 - 10 đánh giá hành vi leo 217
tóm tắt 220 - thuật ngữ 220 - vấn đề 222
chương 8 căng cứng và tôi 225
giới thiệu 225
8 - 1 mối quan hệ lạnh làm việc căng thẳng căng thẳng đường cong 226
8 - 2 căng cứng cơ chế 231
8 - 3 thuộc tính so với phần trăm lạnh làm việc 232
8 - 4 microstructure, kết cấu tăng cường và căng thẳng dư 235
8 - 5 đặc điểm lạnh làm việc 239
8 - 6 ba giai đoạn của ủ 241
8 - 7 kiểm soát của ủ 244
8 - 8 ủ và vật liệu chế biến 246
8 - 9 HotWorking 248
tóm tắt 250 - thuật ngữ 250 - vấn đề 252
chương 9 nguyên tắc và các ứng dụng của Solidification 257
giới thiệu 257 9-1 công nghệ ý nghĩa 258
9-2 nucleation 259
9 - 3 tăng trưởng cơ chế 264
9 - 4 làm mát đường cong 269
9 - 5 diễn viên cấu trúc 271
9 - 6 Solidification Khuyết tật 272
9 - 7 đúc quy trình sản xuất linh kiện 274
9 - 8 liên tục đúc, phôi đúc và tinh thể duy nhất phát triển 276
9 - 9 Solidification polyme và vô cơ kính 278
9 - 10 tham gia vật liệu kim loại 279
9 - 11 số lượng lớn kim loại kính (BMG) 280
SUMMHRV 282 ■ GLOSSHRV 283 - vấn đề 286
chương 10 dung dịch rắn và giai đoạn trạng thái cân bằng 291
giới thiệu 291

10-1 giai đoạn và giai đoạn sơ đồ 292
10-2 độ hòa tan và dung dịch rắn 296
10-3 điều kiện cho không giới hạn độ hòa tan rắn 299
10-4 dung dịch rắn tăng cường 301
10-5 Isomorphous giai đoạn sơ đồ 303
10-6 mối quan hệ giữa các tài sản và biểu đồ pha 312
10-7 solidification hợp kim dung dịch rắn 314
SUMMHRV 317 - GLOSSHRV 318 - vấn đề 319

chương 11 phân tán tăng cường và Eutectic giai đoạn sơ đồ 324
giới thiệu 324
11 - 1 nguyên tắc và các ví dụ phân tán tăng cường 325
11 - 2 Intermetallic hợp chất 326
11 - 3 giai đoạn sơ đồ có phản ứng ba pha 328
11 - 4 giai đoạn eutecti sơ đồ 331
11 - 5 sức mạnh của Eutectic hợp kim 341
11 - 6 Eutectics và vật liệu chế biến 347
11 - 7 Nonequilibrium đóng băng trong hệ eutecti 349
SUMMHRV 350 - GLOSSHRV 350 - vấn đề 352
chương 12 phân tán tăng cường bởi biến đổi giai đoạn và xử lý nhiệt 357
giới thiệu 357
12 - 1 Nucleation và tăng trưởng trong trạng thái rắn phản ứng 358
12 - 2 hợp kim tăng cường bởi vượt quá độ hòa tan giới hạn 362
12 - 3 tuổi hoặc mưa cứng 364
12 - 4 ứng dụng các hợp kim cứng tuổi 364
12 - 5 Microstructural tiến triển trong tuổi hoặc mưa cứng 365
12 - 6 ảnh hưởng của lão hóa nhiệt độ và thời gian 367
12 - 7 yêu cầu đối với tuổi cứng 369
12 - 8 sử dụng Hardenable tuổi hợp kim ở nhiệt độ cao 369
12 - 9 phản ứng Eutectoid 370
12-10 kiểm soát phản ứng Eutectoid 375
12-11 phản ứng thép và tôi 380
tóm tắt 384 - thuật ngữ 385 - vấn đề 387
xử lý nhiệt chương 13 của thép và gang 391
giới thiệu 391
13 - 1 chỉ định và phân loại của kim loại 392
13 - 2 điều trị nhiệt đơn giản 396
13 - 3 cách nhiệt nhiệt trị liệu 398
13 - 4 dập tắt và tính khí nhiệt phương pháp điều trị 401
13 - 5 tác dụng của kim yếu tố 406
13 - 6 ứng dụng của pha 409
13 - 7 đặc sản kim loại 412
13 - 8
đang được dịch, vui lòng đợi..
Kết quả (Việt) 2:[Sao chép]
Sao chép!
Evicntials oí
Materials Science and Engineẹring
tm»ể 111«




Macro-Scale structure Engine Block = upto 1 meter
Performance Criteria
■ Power generated
■ Eữiciency
■ Durabỉiỉty
■ Cost
Microstructure
- Grains
= 1 — 10 milUmeters
Propertìes affected
• High cycle fatigue
• Ductilỉty
Synthesis and Processing
Nano-structure
- Precipitates = 3-100 nanometers
Properties ạffected
• Yield sữength
• Ultimate tensile sữength
• Low cycle fatigue
• Ductility
Perỉbrmance or Properties to Cost Ratío
Composition
Atomic-scale structure = 1-100 Angstroms
Properứes affected
■ Young’s modulus
■ Thermal Growtìi


A real-world example of important microstructural features at diữerent length-scales, resulting ữom the sophisticated synthesis and Processing used, and the properties ứiey inAuence. The atomic, nano, micro, and macro-scale structures of cast alưminum alloys (for engine blocks) in relation to the properties aổected and performance are shown. The materials Science and engineering (MSE) tetraheđron that represents this approach is shown in the upper right comer.
(Dlustrations Courtesy of John Allison and William Donlon, Ford Motor Company)
This page intentionally left blank
Essentials
of Materials
Science and
Engineering
Second Edition
Donald R. Askeland
University of Missouri—Rolla, Emeritus
Pradeep P. Fulay
University of Pittsburgh
CENGAGE *** Learning"
Australia • Brazil • Japan • Korea • Mexico • Singapore • Spain • United Kingdom • United States
Essentials of Materials Science and Engineering, Second Edition
Donald R. Askeland and Pradeep P. Fulay
Director, Global Engineering Program:
Chris Carson Senior Developmental Editor: Hilda Gowans Permissions: Kristiina Bowering Production Service: RPK Editorial Services, Inc. Copy Editor: Pat Daly Proofreader: Martha McMaster Indexer: Shelly Gerger-Knechtl Creative Director: Angela Cluer Text Designer: RPK Editorial Services Cover Designer: Andrew Adams Cover Image: Olivia/Dreamstime.com Compositor: Asco Typesetters Printer: Edwards Brothers
© 2009 Cengage Learning
ALL RIGHTS RESERVED. No part of this work covered by the copyright herein may be reproduced, transmitted, stored, or used in any form or by any means graphic, electronic, or mechanical, including but not limited to photocopying, recording, scanning, digitizing, taping, Web distribution, information networks, or information storage and retrieval systems, except as permitted under Section 107 or 108 of the 1976 United States Copyright Act, without the prior written permission of the publisher.
For product information and technology assistance, contact us at Cengage Learning Customer & Sales Support, 1-800-354-9706
For permission to use material from this text or product, submit all requests online at cengage.com/permissions Further permissions questions can be emailed to permissionrequest@cengage.com
Library of Congress Control Number: 2008923452 ISBN-13: 978-0-495-24446-2 ISBN-10: 0-495-24446-5


Cengage Learning
1120 Birchmount Road Toronto ON M1K 5G4 Canada
Cengage Learning is a leading provider of customized learning solutions with office locations around the globe, including Singapore, the United Kingdom, Australia, Mexico, Brazil and Japan. Locate your local office at: international.cengage.com/region
Cengage Learning products are represented in Canada by Nelson Education Ltd.
For your course and learning solutions, visit academic.cengage.com
Purchase any of our products at your local college store or at our preferred online store www.ichapters.com
Printed in the United States of America 12 3 4 5 6 7 11 10 09 08
To Mary Sue and Tyler
— Donald R. Askeland
To Suyash, Aarohee, and Jyotsna
— Pradeep P. Fulay
This page intentionally left blank
Contents
Preface xv Hbout the Huthors xix
Chapter 1 Introduction to Materials Science and Engineering 1
Introduction 1
1- 1 What is Materials Science and Engineering? 2
1- 2 Classification of Materials 5
1- 3 Functional Classification of Materials 9
1- 4 Classification of Materials Based on Structure 11
1- 5 Environmental and Other Effects 12
1- 6 Materials Design and Selection 14
SUMMARY 17 ■ GLOSSARY 18 ■ PROBLEMS 19
Chapter 2 Atomic Structure 21
Introduction 21
2- 1 The Structure of Materials: Technological Relevance 22
2- 2 The Structure of the Atom 23
2- 3 The Electronic Structure of the Atom 28
2- 4 The Periodic Table 30
2- 5 Atomic Bonding 32
2- 6 Binding Energy and Interatomic Spacing 40
SUMMARY 44 ■ GLOSSARY 45 ■ PROBLEMS 48
Chapter 3 Atomic and Ionic Arrangements 51
Introduction 51 3-1 Short-Range Order versus Long-Range Order 52
3- 2 Amorphous Materials: Principles and Technological Applications 54
3- 3 Lattice, Unit Cells, Basis, and Crystal Structures 55
3- 4 Allotropic or Polymorphic Transformations 63
3- 5 Points, Directions, and Planes in the Unit Cell 64
3- 6 Interstitial Sites 74
3- 7 Crystal Structures of Ionic Materials 76
3- 8 Covalent Structures 79
3- 9 Diffraction Techniques for Crystal Structure Analysis 80
SUMMHRV 82 - GLOSSHRV 83 - PROBLEMS 86
Chapter 4 ímperfectỉons in the Htomic and ionic Hrrangements 90
Introduction 90
4- 1 Point Defects 91
4- 2 Other Point Defects 97
4- 3 Dislocations 98
4- 4 Significance of Dislocations 105
4- 5 Schmid's Law 105
4- 6 Influence of Crystal Structure 108
4- 7 Surface Defects 109
4- 8 Importance of Defects 114
SUMMHRV 116 - GLOSSHRV 117 - PROBLEMS 118
Chapter 5 Htom and íon Movements ỉn Materials 122
Introduction 122
5- 1 Applications of Diffusion 123
5- 2 Stability of Atoms and Ions 125
5- 3 Mechanisms for Diffusion 127
5- 4 Activation Energy for Diffusion 129
5- 5 Rate of Diffusion (Fick's First Law) 130
5- 6 Factors Affecting Diffusion 133
5- 7 Permeability of Polymers 141
5- 8 Composition Profile (Fick's Second Law) 142
5- 9 Diffusion and Materials Processing 146
SUMMHRV 147 - GLOSSHRV 148 - PROBLEMS 149
Chapter 6 Mechanỉcal Propertỉes: íundamentals and ĩensỉle, Hardness, and ímpact Testỉng 153
Introduction 153
6- 1 Technological Significance 154
6- 2 Terminology for Mechanical Properties 155
6- 3 The Tensile Test: Use of the Stress-Strain Diagram 159
6- 4 Properties Obtained from the Tensile Test 163
6- 5 True Stress and True Strain 169
6- 6 The Bend Test for Brittle Materials 171
6- 7 Hardness of Materials 174
6- 8 Strain Rate Effects and Impact Behavior 176
6- 9 Properties Obtained from the Impact Test 177
SUMMARY 180 - GLOSSARY 181 - PROBLEMS 183
Chapter 7 Fracture Mechanics, Fatigue, and Creep Behavior 187
Introduction 187 7-1 Fracture Mechanics 188
7- 2 The Importance of Fracture Mechanics 191
7- 3 Microstructural Features of Fracture in Metallic Materials 194
7- 4 Microstructural Features of Fracture in Ceramics, Glasses, and
Composites 198
7- 5 Weibull Statistics for Failure Strength Analysis 200
7- 6 Fatigue 206
7- 7 Results of the Fatigue Test 209
7- 8 Application of Fatigue Testing 212
7- 9 Creep, Stress Rupture, and Stress Corrosion 215
7- 10 Evaluation of Creep Behavior 217
SUMMARY 220 - GLOSSARY 220 - PROBLEMS 222
Chapter 8 Strain Hardening and Annealing 225
Introduction 225
8- 1 Relationship of Cold Working to the Stress-Strain Curve 226
8- 2 Strain-Hardening Mechanisms 231
8- 3 Properties versus Percent Cold Work 232
8- 4 Microstructure, Texture Strengthening, and Residual Stresses 235
8- 5 Characteristics of Cold Working 239
8- 6 The Three Stages of Annealing 241
8- 7 Control of Annealing 244
8- 8 Annealing and Materials Processing 246
8- 9 HotWorking 248
SUMMARY 250 - GLOSSARY 250 - PROBLEMS 252
Chapter 9 Principles and Applications of Solidification 257
Introduction 257 9-1 Technological Significance 258
9-2 Nucleation 259
9- 3 Growth Mechanisms 264
9- 4 Cooling Curves 269
9- 5 Cast Structure 271
9- 6 Solidification Defects 272
9- 7 Casting Processes for Manufacturing Components 274
9- 8 Continuous Casting, Ingot Casting, and Single Crystal Growth 276
9- 9 Solidification of Polymers and Inorganic Glasses 278
9- 10 Joining of Metallic Materials 279
9- 11 Bulk Metallic Glasses (BMG) 280
SUMMHRV 282 ■ GLOSSHRV 283 - PROBLEMS 286
Chapter 10 Solid Solutions and Phase Equilibrium 291
Introduction 291

10-1 Phases and the Phase Diagram 292
10-2 Solubility and Solid Solutions 296
10-3 Conditions for Unlimited Solid Solubility 299
10-4 Solid-Solution Strengthening 301
10-5 Isomorphous Phase Diagrams 303
10-6 Relationship Between Properties and the Phase Diagram 312
10-7 Solidification of a Solid-Solution Alloy 314
SUMMHRV 317 - GLOSSHRV 318 - PROBLEMS 319

Chapter 11 Dispersion Strengthening and Eutectic Phase Diagrams 324
Introduction 324
11- 1 Principles and Examples of Dispersion Strengthening 325
11- 2 Intermetallic Compounds 326
11- 3 Phase Diagrams Containing Three-Phase Reactions 328
11- 4 The Eutectic Phase Diagram 331
11- 5 Strength of Eutectic Alloys 341
11- 6 Eutectics and Materials Processing 347
11- 7 Nonequilibrium Freezing in the Eutectic System 349
SUMMHRV 350 - GLOSSHRV 350 - PROBLEMS 352
Chapter 12 Dispersion Strengthening by Phase Transformations and Heat Treatment 357
Introduction 357
12- 1 Nucleation and Growth in Solid-State Reactions 358
12- 2 Alloys Strengthened by Exceeding the Solubility Limit 362
12- 3 Age or Precipitation Hardening 364
12- 4 Applications of Age-Hardened Alloys 364
12- 5 Microstructural Evolution in Age or Precipitation Hardening 365
12- 6 Effects of Aging Temperature and Time 367
12- 7 Requirements for Age Hardening 369
12- 8 Use of Age-Hardenable Alloys at High Temperatures 369
12- 9 The Eutectoid Reaction 370
12- 10 Controlling the Eutectoid Reaction 375
12- 11 The Martensitic Reaction and Tempering 380
SUMMARY 384 - GLOSSARY 385 - PROBLEMS 387
Chapter 13 Heat Treatment of Steels and Cast Irons 391
Introduction 391
13- 1 Designations and Classification of Steels 392
13- 2 Simple Heat Treatments 396
13- 3 Isothermal Heat Treatments 398
13- 4 Quench and Temper Heat Treatments 401
13- 5 Effect of Alloying Elements 406
13- 6 Application of Hardenability 409
13- 7 Specialty Steels 412
13- 8
đang được dịch, vui lòng đợi..
 
Các ngôn ngữ khác
Hỗ trợ công cụ dịch thuật: Albania, Amharic, Anh, Armenia, Azerbaijan, Ba Lan, Ba Tư, Bantu, Basque, Belarus, Bengal, Bosnia, Bulgaria, Bồ Đào Nha, Catalan, Cebuano, Chichewa, Corsi, Creole (Haiti), Croatia, Do Thái, Estonia, Filipino, Frisia, Gael Scotland, Galicia, George, Gujarat, Hausa, Hawaii, Hindi, Hmong, Hungary, Hy Lạp, Hà Lan, Hà Lan (Nam Phi), Hàn, Iceland, Igbo, Ireland, Java, Kannada, Kazakh, Khmer, Kinyarwanda, Klingon, Kurd, Kyrgyz, Latinh, Latvia, Litva, Luxembourg, Lào, Macedonia, Malagasy, Malayalam, Malta, Maori, Marathi, Myanmar, Mã Lai, Mông Cổ, Na Uy, Nepal, Nga, Nhật, Odia (Oriya), Pashto, Pháp, Phát hiện ngôn ngữ, Phần Lan, Punjab, Quốc tế ngữ, Rumani, Samoa, Serbia, Sesotho, Shona, Sindhi, Sinhala, Slovak, Slovenia, Somali, Sunda, Swahili, Séc, Tajik, Tamil, Tatar, Telugu, Thái, Thổ Nhĩ Kỳ, Thụy Điển, Tiếng Indonesia, Tiếng Ý, Trung, Trung (Phồn thể), Turkmen, Tây Ban Nha, Ukraina, Urdu, Uyghur, Uzbek, Việt, Xứ Wales, Yiddish, Yoruba, Zulu, Đan Mạch, Đức, Ả Rập, dịch ngôn ngữ.

Copyright ©2025 I Love Translation. All reserved.

E-mail: