具体描述
本书是作者根据多年从事金属材料教学和科研工作积累
的资料而编写的。以材料的设计、选用、预测为思路，汇集
了国内外相关的新成果，较深入地分析了材料成分，组织结
构与性能间关系，为按产品的使用性能进行材料的定量设计
和选用提供优化方案和预测思路。可供从事金属材料工作的
科技人员及有关专业的硕士生，博士生参考。
作者简介
主编简介
宋余九，男，西安交通大
学教授，1930年8月生于辽
宁省海城市。1953年东北
大学冶金系本科毕业
1955年哈尔滨工业大学金
属材料及热处理专业研究
生毕业。1981－1982年日本
东京大学访问学者。从事
金属材料教学与科研工作
四十余年。曾讲授金属学、
金属材料、金属热处理、金
属力学性能等多门课程。
主持与参加国家级及省部
级科研项目8个，正式发表
学术论文100余篇，主编出
版专业著作四部，获省部
级二等以上科技奖13项。
目录信息
前言
第1章 绪论
1.1材料设计与选用依据
1.1.1按产品使用性能设计与选用材料
1.1.2正确运用试验结果与数据
1.1.3产品信息反馈（失效分析，备件消耗，
市场信息）
1.2材料设计与选用内容
1.2.1化学成分及组织结构设计
1.2.2材料的加工工艺设计
1.3材料经济成本分析
1.3.1材料的成本
1.3.2影响材料成本的因素
1.4 材料设计方法
1.4.1多学科合作
1.4.2用计算机进行设计
主要参考文献
第2章 金属的结构与组织
2.1纯金属的结构与微观组织
2.2金属的晶界
2.2.1晶界结构
2.2.2小角晶界
2.2.3大角晶界
2.3 合金相结构
2.3.1固溶体
2.3.2有序固溶体
2.3.3金属化合物
2.4 合金的组织
2.4.1相的数量
2.4.2相的尺寸
2.4.3相的形态与分布
主要参考文献
第3章 金属的凝固与铸造材料
3.1金属凝固理论
3.1.1纯金属的凝固
3.1.2合金的凝固
3.1.3铸锭宏观组织及其影响因素
3.1.4铸造缺陷
3.2 铸钢材料设计与选用
3.2.1引言
3.2.2铸造碳钢
3.2.3低合金铸钢
3.2.4高合金铸钢
3.3铸铁材料设计与选用
3.3.1普通灰铸铁
3.3.2球墨铸铁
3.3.3可锻铸铁
3.4 非铁合金铸造材料设计与选用
3.4.1铸造铝合金
3.4.2铸造铜合金
主要参考文献
第4章 金属的塑性变形及压力加工材料
4.1塑性变形理论
4.1.1单晶体塑性变形
4.1.2多晶体塑性变形
4.1.3形变硬化
4.1.4塑性变形后的组织结构与性能
4.2 变形金属的回复与再结晶
4.2.1回复
4.2.2再结晶
4.2.3晶粒长大
4.2.4再结晶图
4.2.5动态再结晶
4.3织构
4.3.1可变织构
4.3.2再结晶织构
4.3.3织构的利与弊
4.4 压力加工钢的设计与选用
4.4.1普通碳素结构钢
4.4.2低合金钢
4.4.3机械制造用钢
4.5非铁合金形变材料的设计与选用
4.5.1形变铝合金
4.5.2形变铜合金
主要参考文献
第5章 固态相变与金属热处理
5.1扩散型固态相变
5.1.1过饱和固溶体分解
5.1.2共析转变
5.1.3贝氏体转变
5.2 无扩散型固态相变
5.2.1马氏体相变特点
5.2.2马氏体相变动力学
5.2.3马氏体相变晶体学
5.2.4 马氏体组织形态与力学性能
5.3 产品热处理设计
5.3.1热处理的质量效应
5.3.2热处理产品的材料设计与选用
主要参考文献
第6章 金属材料强化机理与途径
6.1固溶强化
6.1.1无序固溶体的固溶强化
6.1.2有序固溶体的固溶强化
6.2 第二相强化
6.2.1沉淀强化（时效强化）
6.2.2分散强化
6.2.3复相强化
6.3 细晶粒强化
6.3.1晶粒尺寸与材料强度的关系
6.3.2细晶粒材料的塑性及韧－脆转化温度
6.3.3晶粒尺寸的控制
6.4 位错强化
6.4.1流变应力与位错密度的关系
6.4.2位错强化机制
6.5综合强化
6.6 复合材料及其强化理论
6.6.1复合材料特点
6.6.2复合材料的种类
6.6.3复合材料性能及设计
主要参考文献
第7章 材料的强度与断裂判据
7.1弹性变形
7.1.1弹性变形时的应力与应变
7.1.2弹性模量
7.1.3弹性滞后
7.2 塑性变形
7.2.1屈服强度
7.2.2材料的塑性
7.2.3静拉伸时的颈缩及抗拉强度
7.2.4断裂强度与静韧度
7.3 断裂
7.3.1断裂分类
7.3.2体心立方金属的韧－脆转变
7.4 断裂韧度
7.4.1线弹性断裂韧度
7.4.2弹塑性材料的断裂韧度
主要参考文献
第8章 交变载荷下材料的性能与寿命预测
8.1概述
8.2 光滑试样的疲劳极限
8.2.1疲劳极限与抗拉强度的关系
8.2.2疲劳极限与屈服强度的关系
8.2.3疲劳极限与强度或硬度及硬化指数的关系
8.3 稳态疲劳裂纹扩展门槛
8.3.1应力比对稳态门槛的影响
8.3.2稳态门槛与强度的关系
8.3.3稳态门槛与塑性的关系
8.3.4稳态门槛与强度和塑性的关系
8.4长疲劳裂纹的扩展特性
8.4.1疲劳裂纹扩展速率与强度的关系
8.4.2疲劳裂纹扩展速率与强度和韧度的关系
8.4.3疲劳裂纹扩展速率与强度、塑性和韧度的关系
8.5 短裂纹的疲劳特性
8.5.1长、短裂纹疲劳门槛之间的关系
8.5.2短裂纹疲劳门槛和固有门槛的关系
8.5.3Frost常数和稳态门槛的关系
8.6 显微裂纹疲劳门槛与力学性能的关系
8.6.1显微损伤裂纹的疲劳极限与硬度的关系
8.6.2最大非损伤裂纹尺寸与硬度的关系
8.6.3高强度钢的疲劳强度数据分析
8.6.4显微裂纹的萌生尺寸与力学性能的关系
8.7 疲劳应力集中系数
8.7.1钝缺口失效疲劳极限与强度的关系
8.7.2钝缺口失效疲劳极限与硬化指数的关系
8.7.3尖缺口裂纹扩展疲劳极限与稳态门槛的关系
8.7.4小缺口裂纹扩展疲劳极限与frost常数的关系
8.7.5从钝缺口到尖缺口转变的临界点
8.7.6裂纹萌生的疲劳极限
8.7.7材料的固有门槛和裂纹萌生门槛
8.7.8非扩展裂纹
8.8 疲劳寿命预测
8.8.1无限寿命与力学性能的关系
8.8.2有限寿命与力学性能的关系
8.8.3疲劳裂纹扩展寿命与力学性能的关系
8.8.4疲劳裂纹萌生寿命与力学性能的关系
8.9 张应力下的疲劳断裂机制与力学性能的关系
8.9.1疲劳断裂机制图的研制
8.9.2疲劳裂纹扩展机制图
8.9.3近门槛区的疲劳断裂机制图
8.9.4低周疲劳断裂机制图
8.10 剪切应力下的疲劳断裂机制与
力学性能的关系
8.10.1Ⅱ型剪切疲劳裂纹扩展模型
8.10.2Ⅲ型剪切疲劳裂纹扩展模型
8.10.3I、Ⅱ和Ⅲ型疲劳断裂机制的比较
8.10.4扭转疲劳断裂机制图
主要参考文献
第9章 材料在腐蚀介质中的强度
9.1应力腐蚀断裂
9.1.1产生应力腐蚀的条件
9.1.2应力腐蚀断裂特点
9.1.3应力腐蚀试验及评定指标
9.1.4环境介质作用
9.1.5材料化学成分、组织、性能与应力腐蚀
断裂的关系
9.1.6应力腐蚀断裂机理
9.2氢致损伤
9.2.1金属中氢的来源及氢损伤类型
9.2.2氢腐蚀
9.2.3氢致断裂（氢脆）
9.3腐蚀疲劳
9.3.1概述
9.3.2腐蚀疲劳电化学行为
9.3.3腐蚀疲劳断裂机理
9.3.4影响腐蚀疲劳的因素
9.4 提高应力腐蚀、氢脆及腐蚀疲劳强度
的途径与寿命预测
9.4.1提高环境介质下材料强度的途径
9.4.2应力腐蚀与腐蚀疲劳寿命评价与预测
主要参考文献
第10章 材料的高温及低温强度
10.1高温强度
10.1.1高温短时拉伸强度
10.1.2蠕变及蠕变断裂
10.1.3高温疲劳
10.2 低温强度
10.2.1低温下材料的形变抗力
10.2.2低温下的断裂
10.2.3低温脆化及脆断机理
主要参考文献
· · · · · · (收起)
读后感
评分
评分
评分
评分
用户评价
我对市面上很多号称“预测”的材料书籍总抱持着一种审慎的态度，因为真正的预测能力往往建立在对基础物理化学原理的深刻理解之上，而非简单的曲线拟合。因此，我非常好奇这本《金属材料的设计选用预测》在理论深度上能达到何种程度。我希望它能超越表面上对现有材料性能的简单罗列和趋势分析，而是深入挖掘驱动这些性能的原子尺度的相互作用机制。例如，在探讨高温合金的抗氧化和抗热腐蚀性能时，书中是否能提供基于热力学和动力学计算的预测模型，能够准确预测不同气氛下氧化物生长速率和界面反应的路径？更进一步，对于复杂的多相材料体系，书中是否提供了处理晶界扩散、析出相形核与长大等复杂过程的数值方法论？如果它能提供一套清晰的、可追溯的理论推导链条，让读者理解“为什么”会这样预测，而不是仅仅告诉“会”怎样，那么这本书的价值将不可估量。我期待的不是一本手册，而是一本能够培养批判性思维和深度分析能力的工具书。
评分说实话，当我看到“设计选用预测”这几个字时，我脑海里立刻浮现出工程师在实际工作中遇到的那种无力感：设计要求出来了，但手头的材料库里找不到完全匹配的，或者现有材料的性能边界模糊不清。因此，这本书如果真的能帮上忙，一定是在“选用”这个环节上提供了实用的桥梁。我希望看到的是关于材料性能数据不确定性的量化处理。在预测模型中，总会存在各种误差和波动，这本书有没有专门的章节来讨论如何建立可靠的置信区间，指导工程师在面对不确定性时如何进行风险评估和安全裕度设定？另外，对于材料的制造工艺对最终预测性能的影响，是否也有深入的探讨？比如，增材制造（3D打印）带来的快速凝固和残余应力如何被纳入到寿命预测模型中？如果这本书能够提供一套从材料需求规格（Design Requirement）到最终材料选择（Selection）的全链路预测与验证体系，并且在案例分析中展示如何将这些预测结果转化为可执行的工程规范，那它对工业界的应用价值将是革命性的。
评分从一个长期与材料失效分析打交道的角度来看，我对任何声称具有“预测”能力的文献都要求极高的“反证”能力——即它不仅要能说出材料“会”怎样，更要能解释材料“为什么”会失效，并且预测失效的模式。我期望《金属材料的设计选用预测》能够提供一种前瞻性的失效物理模型。它不应只是简单地预测某一点的强度，而是要能够预测在复杂载荷组合和环境因素下，材料的损伤累积路径。例如，在蠕变-疲劳交互作用下的寿命预测，书中是否能提供一种统一的损伤本构关系，能够描述裂纹萌生、扩展和最终断裂的整个过程，并能根据设计参数（如应力水平、温度、载荷频率）进行精确的定量预测？如果它能提供一个从微观损伤演化到宏观失效的完整模型，那么它对于提高关键部件的安全性和可靠性将具有无法替代的价值。我希望看到的是，通过这些预测工具，我们能够提前规避那些看似不合理却可能导致灾难性后果的服役条件组合。
评分这本《金属材料的设计选用预测》听起来像是一本非常专业且前沿的著作，光是书名就充满了严谨的科学气息和对未来的洞察力。我最近在研究高性能合金在极端环境下的应用，因此我对这种能够预测材料行为的书籍抱有极大的期待。我希望它能深入探讨如何利用先进的计算模拟技术，比如密度泛函理论（DFT）或者更复杂的相场模型，来预测新合金的微观组织演变和宏观力学性能。如果书中能够详细阐述如何将这些复杂的理论模型与实际的材料数据进行有效的耦合，构建出能够精准预测材料在长期服役过程中疲劳寿命、蠕变性能以及抗辐照损伤能力的预测框架，那无疑将是材料科学领域的一大突破。我尤其关注那些涉及人工智能和机器学习在材料基因组计划中应用的章节，看看如何通过大数据分析来加速新型金属材料的发现和优化过程，而不是仅仅停留在传统的试错法上。期待它能为我提供一套系统性的、可操作的预测流程，指导我在设计新一代航空航天结构件时做出更科学、更可靠的选择，真正实现从“经验设计”到“智能预测”的跨越。
评分我一直认为，材料科学的未来在于跨学科的融合，特别是与信息科学的深度结合。因此，这本书的“预测”部分，如果能紧跟当前信息技术的前沿，将会非常吸引人。我猜测，它可能涵盖了如何利用高通量计算数据训练出快速、实用的代理模型（Surrogate Models），从而避免每次都运行昂贵且耗时的第一性原理计算。更进一步，如果书中能够展示如何构建一个动态的材料信息平台，这个平台不仅能存储已知的材料数据，还能根据新的实验输入，自动迭代和优化预测算法，实现真正的“活的”材料知识库，那就太棒了。我特别感兴趣的是如何处理异构数据——结合实验数据、模拟数据以及服役历史数据——并用统一的框架去训练模型。这种数据驱动的预测范式，如果能在这本书里得到系统性的阐述和实用的代码示例（哪怕是伪代码或算法流程），它就从一本理论书升华为一本实操指南，对于我们这些致力于材料数据科学转型的研究人员来说，简直是雪中送炭。
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