本書強調原理與設計，介紹物理冶金學的基本原理，以及合金成分與製程的設計方法。
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本書除為學習物理冶金的學生所編寫，也可供金屬研發、製程與應用工程師參考。特別著重在材料熱力學與動力學原理介紹，以奠定材料結構、缺陷、相轉變、塑性變形、強化機制與合金設計的基礎。
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全書可分為三大部分：除第 1 章為緒論，第 2 至第 6 章為第一部分，討論結構與相變，以及相關之熱力學與動力學；第二部分為第 7 至第 9 章，涉及與結構相關的塑性變形、強化機制和機械性能；第三部分則包括第 10 與第 11 章，除介紹鋼的物理冶金，並簡介模擬計算工具與步驟，包括計算熱力學和動力學，並以中錳鋼與鋁鎂矽合金為例，說明合金成分與製程設計方法。