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绪论 1

第一章 工程材料 4

1.1 概述 4

1.1.1 材料技术在机械工业中的作用 4

1.1.2 材料科学的任务 5

1.2 固体材料的性能 5

1.3 固体材料的结构 11

1.3.1 固体的结合键 11

1.3.2 工程材料按结合键性质分类 12

1.3.3 晶体与非晶体结构 13

1.3.4 实际金属结构 16

1.4.2 金属结晶过程 18

1.4 金属的结晶 18

1.4.1 结晶的概念 18

1.4.3 铸态晶粒的大小 19

1.4.4 金属的同素异构转变 20

1.4.5 金属铸锭的组织 20

1.5 二元合金 21

1.5.1 二元合金的晶体结构 21

1.5.2 二元合金相图 22

1.6 铁碳合金 23

1.6.1 铁碳合金基本组织 25

1.6.2 铁碳合金状态图 26

1.7.1 碳钢的分类 29

1.7.2 碳钢的牌号 29

1.7 碳钢 29

1.8 钢的热处理 30

1.8.1 概述 30

1.8.2 钢在加热时的转变 30

1.8.3 钢在冷却时的转变 32

1.8.4 常用的钢的热处理 33

1.9 钢中的合金元素 38

1.9.1 合金元素在钢中的分布 38

1.9.2 合金元素对铁碳系平衡相图影响 39

1.9.3 合金元素对钢冷却时相变的影响 39

1.9.4 合金元素对钢的力学性能的影响 39

1.10 合金钢 40

1.11.1 铸铁的分类及特性 42

1.11 铸铁 42

1.11.2 铸铁的石墨化过程 43

1.11.3 铸铁的牌号与性能 44

1.12 非铁金属材料 45

1.12.1 铝及铝合金 46

1.12.2 铜及铜合金 47

1.12.3 轴承合金 48

1.13 现代材料及发展 48

1.13.1 结构材料 49

1.13.2 功能材料 53

1.14 材料选用的技术经济原则 54

1.14.1 选材适用原则 54

1.14.2 技术经济评价指标 59

思考题及习题 61

2.1 概述 63

第二章 铸造成形 63

2.2 铸件成形理论基础 64

2.2.1 金属的充型 64

2.2.2 金属的凝固 65

2.2.3 铸件凝固时间的计算 70

2.2.4 合金的收缩、应力及变形 72

2.3 砂型铸造工艺分析 76

2.3.1 浇注位置和分型面的确定 76

2.3.2 主要工艺参数的确定 78

2.3.3 铸造工艺图的制定 79

2.4 铸件的结构设计 80

2.5.1 气动微振压实造型 82

2.5 砂型铸造方法 82

2.5.2 高压造型 83

2.5.3 真空密封造型 85

2.5.4 气流冲击造型 85

2.5.5 冷冻造型 86

2.6 特种铸造 87

2.6.1 熔模铸造 87

2.6.2 金属型铸造 88

2.6.3 离心铸造 88

2.6.4 压力铸造 90

2.6.5 低压铸造 93

2.6.6 陶瓷型铸造 94

2.6.7 实型铸造 95

2.6.8 磁性铸造 96

2.6.9 石墨型铸造 96

2.6.10 真空吸铸 96

2.6.11 差压铸造 97

2.6.12 现代整体精铸及快速凝固成形技术 97

2.6.13 常用铸造方法的比较 97

2.7 铸造成形的技术经济性分析 98

2.7.1 铸件的生产成本分析 98

2.7.2 实现少无切削加工的经济分析 99

2.7.3 以铁代钢的成本分析 100

2.7.4 铸造质量的经济性分析 101

2.8 铸造技术的发展趋势 102

思考题及习题 103

第三章 锻压成形 107

3.1 概述 107

3.2 塑性成形的理论基础 108

3.2.1 塑性变形的实质 108

3.2.2 塑性变形后金属组织和性能的变化 110

3.2.3 金属的锻造性能 112

3.2.4 塑性成形的力学分析方法 114

3.3 锻造 116

3.3.1 自由锻造 116

3.3.2 模型锻造 125

3.3.3 胎模锻简介 135

3.4 板料冲压 136

3.4.1 冲压的基本工序 137

3.4.2 冲压模具 142

3.4.3 冲压机械化、自动化与柔性加工系统 144

3.5 锻压新工艺简介 145

3.5.1 精密模锻 146

3.5.2 精密冲裁 147

3.5.3 回转成形(轧锻) 147

3.5.4 零件挤压 149

3.5.5 超塑性成形 149

3.5.6 粉末锻造 151

3.5.7 液态模锻 152

3.5.8 高能率成形 153

思考题及习题 154

第四章 焊接成形 156

4.1 概述 156

4.2 焊接方法 157

4.2.1 电弧焊基本概念 157

4.2.2 手工电弧焊 161

4.2.3 二氧化碳气体保护焊 162

4.2.4 氩弧焊 163

4.2.5 埋弧自动焊 165

4.2.6 电阻焊 165

4.2.7 钎焊 168

4.3 其他焊接方法 169

4.3.1 气焊与气割 169

4.3.3 堆焊与喷涂 170

4.3.2 等离子弧切割 170

4.3.4 螺柱焊技术 171

4.3.5 电渣焊 171

4.3.6 窄间隙焊 171

4.3.7 焊接方法的选用 171

4.4 焊接接头 173

4.4.1 焊接接头的组织与性能 173

4.4.2 焊接接头的缺陷 174

4.5 常用金属材料的焊接 175

4.5.1 金属焊接性的概念 175

4.5.2 常用金属材料的焊接 175

4.6.1 陶瓷的焊接 177

4.6 其他材料的焊接 177

4.6.2 塑料的焊接 178

4.7 焊接结构设计简介 178

4.7.1 焊接应力与变形 178

4.7.2 焊接接头与坡口 179

4.7.3 焊缝位置的设计 179

4.8 胶接 180

4.8.1 胶接的基本原理 181

4.8.2 胶接的主要特点 181

4.8.3 胶接工艺 181

4.8.4 胶接应用举例 182

4.9 焊接新技术简介 182

4.9.1 激光切割 182

4.9.2 水射流切割 182

4.9.3 数控切割技术 183

4.9.4 电子束焊 184

4.9.5 激光焊 184

4.9.6 摩擦焊 185

4.9.7 扩散焊 186

4.9.8 波峰焊技术 186

4.9.9 管焊技术 186

4.9.10 焊接机器人与自动生产线 187

思考题及习题 191

第五章 非金属材料的成形 193

5.1 塑料的成形与加工 193

5.1.1 塑料的组成 193

5.1.2 塑料的分类和性能 194

5.1.3 塑料的成形方法 195

5.1.4 塑料的加工方法 198

5.2 橡胶的成形加工 199

5.2.1 橡胶的组成 199

5.2.2 橡胶的分类和性能 200

5.2.3 橡胶的成形加工 200

5.3 陶瓷的成形加工 201

5.3.1 陶瓷材料简介 202

5.3.2 陶瓷的成形加工 202

5.4 复合材料的成形 204

5.4.1 复合材料的成形方法 204

5.4.2 复合材料的二次加工 206

思考题及习题 207

6.1.2 表面处理技术的分类 208

6.1.1 表面处理技术的特点和用途 208

第六章 材料的表面处理技术 208

6.1 概述 208

6.2 电镀与化学镀 209

6.2.1 普通电镀 209

6.2.2 电刷镀 211

6.2.3 化学镀 211

6.2.4 复合镀 212

6.3 化学转化膜技术 212

6.3.1 钢铁的氧化(发蓝) 212

6.3.2 钢铁的磷化 213

6.3.3 铝及铝合金的氧化 213

6.4.1 物理气相沉积 214

6.4 气相沉积技术 214

6.4.2 化学气相沉积 216

6.5 热喷涂技术 216

6.5.1 热喷涂的特点及应用 216

6.5.2 热喷涂方法 217

6.6 涂料涂装技术 220

6.6.1 涂料的组成与分类 220

6.6.2 涂装工艺 221

6.7 金属的着色和染色 222

6.8 表面处理技术的新发展 222

思考题及习题 223

主要参考文献 224