新编机械工程材料PDF电子书下载

绪论 1

0.1 机械工程材料 1

0.1.1 材料的简要发展过程 1

0.1.2 工程材料的生产过程 1

0.2 钢铁材料的成形工艺 2

0.3 本课程基本内容和任务 2

第1章 金属材料的性能 3

1.1 金属材料的强度和塑性 3

1.1.1 拉伸试验 3

1.1.2 强度 5

1.1.3 塑性 5

1.1.4 金属材料刚度指标 7

1.2 金属材料的硬度 7

1.2.1 布氏硬度 7

1.2.2 洛氏硬度 9

1.2.3 维氏硬度 10

1.2.4 肖氏硬度 10

1.3 金属材料的韧性 11

1.3.1 金属材料的冲击韧性 11

1.3.2 金属材料的断裂韧度 13

1.4 金属的疲劳极限 13

1.4.1 疲劳的概念 13

1.4.2 疲劳破坏的特征 13

1.4.3 疲劳极限 14

1.5 金属的物理性能和化学性能 14

1.5.1 金属材料的物理性能 14

1.5.2 金属材料的化学性能 15

1.6 金属的工艺性能 16

1.6.1 铸造性能 16

1.6.2 压力加工性能 16

1.6.3 焊接性能 17

1.6.4 切削加工性能 17

1.6.5 热处理性能 17

习题 17

第2章 金属的晶体结构与结晶 18

2.1 金属的晶体结构 18

2.1.1 金属及其特性 18

2.1.2 结合键 18

2.1.3 晶体与非晶体 18

2.1.4 晶体结构的基本概念 19

2.1.5 3种常见的金属晶格类型. 19

2.2 金属的同素异构转变 21

2.2.1 同素异构转变 21

2.2.2 纯铁的同素异构转变 21

2.3 实际金属的晶体结构及其对性能的影响 21

2.3.1 金属的显微组织 21

2.3.2 实际金属的晶体结构 22

2.4 金属的结晶 23

2.4.1 金属的结晶 23

2.4.2 晶粒大小对金属力学性能的影响 25

习题 26

第3章 金属的塑性变形与再结晶 27

3.1 金属的塑性变形 27

3.1.1 单晶体的塑性变形 27

3.1.2 多晶体的塑性变形 30

3.1.3 合金的塑性变形 30

3.2 冷塑性变形对金属组织和性能的影响 31

3.2.1 冷塑性变形对金属组织结构的影响 31

3.2.2 冷塑性变形对金属性能的影响 32

3.2.3 冷塑性变形产生内应力 32

3.3 冷塑性变形金属在加热时组织和性能的变化 33

3.3.1 冷塑性变形金属在加热时组织和性能的变化 33

3.3.2 再结晶温度 35

3.3.3 再结晶后的晶粒大小 35

3.4 热塑性变形对金属组织和性能的影响 36

3.4.1 冷变形与热变形的区别 36

3.4.2 热加工对金属组织和性能的影响 36

3.4.3 热加工中晶粒大小的控制 37

习题 38

第4章 铁碳合金相图 39

4.1 固态合金的相结构 39

4.1.1 合金的基本概念 39

4.1.2 合金的相结构 39

4.2 二元合金相图 40

4.2.1 二元合金相图的建立 41

4.2.2 基本相图 41

4.3 铁碳合金的基本相与基本组织 43

4.3.1 铁碳合金的基本相 43

4.3.2 碳合金的基本组织 45

4.4 Fe-Fe3C相图分析 46

4.4.1 铁碳合金相图的组成 46

4.4.2 Fe-Fe3C相图中点、线的含义 47

4.4.3 铁碳合金的基本相区 48

4.4.4 铁碳合金的分类 48

4.4.5 典型铁碳合金的结晶过程 48

4.5 含碳量对铁碳合金组织与性能的影响 53

4.5.1 含碳量对组织的影响 53

4.5.2 含碳量对性能的影响 53

4.6 铁碳合金相图的应用 54

4.6.1 选材方面的应用 54

4.6.2 在铸造生产方面的应用 55

4.6.3 在锻造及轧制生产方面的应用 55

4.6.4 在热处理方面的应用 55

习题 55

第5章 钢的热处理 56

5.1 钢在加热时的组织转变 57

5.1.1 共析钢的奥氏体化 57

5.1.2 奥氏体晶粒的长大及影响因素 58

5.2 钢在冷却时的组织转变 59

5.2.1 过冷奥氏体的等温转变 59

5.2.2 过冷奥氏体的连续冷却 62

5.3 钢的退火和正火 64

5.3.1 钢的退火 64

5.3.2 钢的正火 67

5.4 钢的淬火 68

5.4.1 淬火及目的 68

5.4.2 淬火工艺 68

5.4.3 钢的淬透性和淬硬性 71

5.4.4 淬火缺陷 73

5.5 钢的回火 73

5.5.1 淬火钢回火时组织和性能的变化 73

5.5.2 回火的分类 75

5.5.3 回火脆性 76

5.6 钢的表面热处理 77

5.6.1 表面淬火 77

5.6.2 表面化学热处理 79

5.7 其他热处理方法简介 82

5.8 热处理工艺的应用 83

5.8.1 热处理技术条件 83

5.8.2 热处理的工序位置 86

5.8.3 热处理工艺应用举例 86

5.8.4 零件的结构对热处理的影响 88

习题 88

第6章 碳素钢 89

6.1 常存杂质元素对钢性能的影响 89

6.1.1 硅的影响 89

6.1.2 锰的影响 89

6.1.3 硫的影响 89

6.1.4 磷的影响 90

6.1.5 氧的影响 90

6.1.6 氢的影响 90

6.2 碳钢的分类、编号、性能和用途 90

6.2.1 碳钢的分类 90

6.2.2 碳钢的编号、性能和用途 91

6.2.3 钢铁及合金统一数字代号体系 96

6.3 钢中非金属夹杂物和气体 97

6.3.1 非金属夹杂物 97

6.3.2 钢中气体 97

6.4 碳素钢钢锭的组织和缺陷 98

6.4.1 镇静钢钢锭的组织和缺陷 98

6.4.2 沸腾钢钢锭的组织和缺陷 100

6.4.3 连铸坯的组织和缺陷 100

习题 101

第7章 合金钢 102

7.1 合金钢的分类 102

7.2 合金元素在钢中的作用 102

7.2.1 合金元素对钢中基本相的影响 102

7.2.2 合金元素对Fe-Fe3C相图的影响 104

7.2.3 合金元素对钢热处理的影响 105

7.3 合金结构钢 107

7.3.1 工程结构用合金钢 107

7.3.2 机械结构用合金钢 108

7.3.3 铸造合金钢 116

7.4 合金工具钢 117

7.4.1 合金刃具钢 117

7.4.2 合金模具钢 121

7.4.3 量具钢 123

7.5 特殊性能钢 124

7.5.1 不锈耐酸钢 124

7.5.2 耐热钢 125

7.5.3 耐磨钢 126

7.6 金属材料的检验 126

7.6.1 钢材的包装、标志及数量检验 127

7.6.2 钢材的成分检验 127

7.6.3 组织分析 129

习题 130

第8章 铸铁 131

8.1 概述 131

8.1.1 铸铁的分类 131

8.1.2 铸铁的石墨化 132

8.2 灰铸铁 134

8.2.1 灰铸铁的成分、组织与性能 134

8.2.2 灰铸铁的孕育处理 134

8.2.3 灰铸铁的牌号及用途 135

8.2.4 灰铸铁的热处理 135

8.3 球墨铸铁 136

8.3.1 球墨铸铁的化学成分、组织和性能 136

8.3.2 球墨铸铁的牌号及用途 137

8.3.3 球墨铸铁的热处理 138

8.4 蠕墨铸铁 138

8.4.1 蠕墨铸铁的化学成分、组织和性能 139

8.4.2 牌号及用途 139

8.5 可锻铸铁 140

8.5.1 可锻铸铁的化学成分、组织和性能 140

8.5.2 可锻铸铁的牌号及用途 141

8.6 合金铸铁 141

8.6.1 耐磨铸铁 141

8.6.2 耐热铸铁 142

8.6.3 耐蚀铸铁 142

习题 143

第9章 有色金属及硬质合金 144

9.1 铝及其合金 144

9.1.1 纯铝 144

9.1.2 铝合金 144

9.2 铜及其合金 147

9.2.1 纯铜 147

9.2.2 铜合金 148

9.3 滑动轴承合金 150

9.3.1 轴承合金的组织特征 150

9.3.2 常用的轴承合金 151

9.4 硬质合金 152

9.4.1 硬质合金的性能特点 152

9.4.2 常用的硬质合金 153

9.4.3 切削加工用硬质合金的分类和分组代号 153

9.4.4 硬质合金的应用 153

习题 154

第10 章非金属材料与复合材料 155

10.1 高分子材料 155

10.1.1 塑料 156

10.1.2 合成橡胶 160

10.1.3 胶粘剂 162

10.2 陶瓷 163

10.2.1 陶瓷的分类 163

10.2.2 陶瓷的组织结构 163

10.2.3 陶瓷的性能 164

10.2.4 常用陶瓷材料 164

10.3 复合材料 165

10.3.1 复合材料的分类 166

10.3.2 复合材料的性能特点 166

10.3.3 复合材料的制造方法 167

10.3.4 常用复合材料 168

10.4 纳米材料 169

10.4.1 纳米材料的结构和优异性能 169

10.4.2 纳米材料的制备 171

10.5 超导材料 171

10.5.1 超导材料的分类及特点 171

10.5.2 超导材料的应用 173

10.6 贮氢合金 173

10.6.1 贮氢合金分类 173

10.6.2 贮氢合金的应用 174

10.7 形状记忆合金 175

10.7.1 工程应用 175

10.7.2 医学应用 176

10.7.3 智能应用 176

10.8 非晶态合金 176

习题 177

第11章 铸造 178

11.1 概述 178

11.2 合金的铸造性能 179

11.2.1 合金的流动性 179

11.2.2 合金的收缩 179

11.3 砂型铸造 183

11.3.1 造型材料 184

11.3.2 造型方法的选择 186

11.4 铸造工艺设计 187

11.4.1 铸件结构设计的原则 187

11.4.2 铸造工艺方案的选择 194

11.5 特种铸造 199

11.5.1 金属型铸造 199

11.5.2 压力铸造 200

11.5.3 低压铸造 201

11.5.4 离心铸造 202

11.5.5 熔模铸造 203

习题 205

第12章 金属压力加工 207

12.1 概述 207

12.2 锻造加热和冷却 208

12.2.1 金属的加热 208

12.2.2 锻造温度范围 208

12.2.3 加热产生的缺陷及其防止方法 209

12.2.4 加热设备 210

12.2.5 锻后冷却 210

12.3 自由锻 211

12.3.1 空气锤 211

12.3.2 自由锻基本工序 212

12.3.3 自由锻件的结构工艺性 214

12.3.4 制定锻件的自由锻造工艺规程 216

12.3.5 自由锻的锻造缺陷 216

12.4 模锻 217

12.4.1 锤上模锻 218

12.4.2 胎模锻 219

12.4.3 特种模锻 219

12.5 板料冲压 221

12.5.1 板料冲压的基本工序 222

12.5.2 冲床及冲模 226

12.6 其他压力加工方法 227

12.6.1 挤压 228

12.6.2 轧制 229

12.6.3 拉拔 229

习题 230

第13章 焊接 231

13.1 焊接方法的本质及分类 231

13.1.1 焊接的定义 231

13.1.2 焊接过程的本质 231

13.1.3 焊接方法的分类 231

13.2 气焊及气割 231

13.2.1 气焊、气割的基本概念 231

13.2.2 气焊、气割的应用设备及工具 232

13.2.3 气焊用材料 233

13.2.4 气焊工艺 234

13.3 焊接电弧和弧焊电源 235

13.3.1 电弧的一般特点 235

13.3.2 焊接电弧的静特性 235

13.3.3 弧焊电源 236

13.4 手工电弧焊 238

13.4.1 手工电弧焊原理 238

13.4.2 焊条 238

13.4.3 手工电弧焊的操作技术及规范参数的选择 240

13.5 埋弧焊 241

13.5.1 埋弧焊原理及特点 241

13.5.2 埋弧焊设备及材料 242

13.5.3 埋弧焊工艺 243

13.6 气体保护电弧焊 243

13.6.1 熔化极气体保护焊 243

13.6.2 非熔化极气体保护焊 244

13.7 电阻焊 246

13.7.1 点焊 246

13.7.2 缝焊 247

13.7.3 凸焊 247

13.7.4 对焊 248

13.8 钎焊 248

13.8.1 钎焊原理 248

13.8.2 钎焊分类 248

13.8.3 钎焊的接头形式 249

13.8.4 钎焊的应用 249

13.9 常用金属材料的焊接 249

13.9.1 金属材料的焊接性 249

13.9.2 碳素钢和低合金结构钢的焊接 250

13.9.3 不锈钢的焊接 251

13.9.4 铸铁的焊接 251

13.9.5 非铁金属的焊接 251

13.10 焊接接头及焊接结构基础 252

13.10.1 焊接接头的组织及性能 252

13.10.2 焊接应力与变形 253

13.10.3 焊接结构设计基础 256

习题 256