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第一篇 工程材料 9

第1章 工程材料的主要性能 9

1.1 材料的力学性能 9

1.1.1 强度与塑性 9

1.1.2 弹性、刚性与粘弹性 13

1.1.3 硬度 13

1.1.4 韧性 15

1.1.5 疲劳强度 16

1.1.6 蠕变强度和持久强度 17

1.2 工程材料的物理、化学及工艺性能 17

1.2.1 物理性能 17

1.2.2 化学性能 17

1.2.3 工艺性能 18

复习思考题 18

第2章 金属材料的组织结构 19

2.1 金属材料的晶体结构与结晶 19

2.1.1 金属的晶体结构 19

2.1.2 纯金属的结晶 23

2.1.3 金属的同素异构转变 25

2.1.4 合金的晶体结构 26

2.2 铁碳合金相图 28

2.2.1 二元合金相图种类 28

2.2.2 铁碳合金相图 32

复习思考题 40

第3章 钢的热处理及表面处理 41

3.1 钢在加热时的组织转变 41

3.1.1 奥氏体的形成过程 42

3.1.2 奥氏体晶粒大小及其控制 43

3.2 钢在冷却时的组织转变 44

3.2.1 过冷奥氏体的转变产物及转变过程 45

3.2.2 过冷奥氏体的等温转变曲线 49

3.2.3 过冷奥氏体的连续冷却转变 52

3.3 钢的退火与正火 53

3.3.1 退火 53

3.3.2 正火 54

3.4 钢的淬火 54

3.4.1 淬火温度和冷却介质 55

3.4.2 淬火方法 56

3.4.3 钢的淬透性 57

3.5 钢的回火 59

3.5.1 回火时组织和性能的转变 59

3.5.2 回火的分类及应用 60

3.6 钢的表面热处理 61

3.6.1 表面淬火 61

3.6.2 化学热处理 62

3.7 钢的表面强化技术 66

3.7.1 表面熔融强化 67

3.7.2 气相沉积表面强化 68

3.7.3 化学溶液沉积表面强化 70

3.8 热处理和表面处理技术新进展 72

3.8.1 形变热处理 72

3.8.2 超细化热处理 73

3.8.3 真空热处理 73

3.8.4 激光表面处理 73

3.8.5 电子束表面处理 74

3.8.6 离子注入和离子渗碳 74

3.8.7 计算机在热处理中的应用 75

复习思考题 75

第4章 常用金属材料 77

4.1 工业用钢概述 77

4.1.1 工业用钢的分类与牌号 77

4.1.2 杂质对钢质量的影响 77

4.1.3 合金元素在钢中的作用 79

4.2 结构钢 82

4.2.1 工程结构用钢 82

4.2.2 机械结构用钢 83

4.3 工具钢 86

4.3.1 碳素工具钢 86

4.3.2 合金工具钢 86

4.3.3 合金模具钢 88

4.3.4 合金量具钢 89

4.4 特殊性能钢 89

4.4.1 不锈钢 90

4.4.2 耐热钢 91

4.4.3 耐磨钢 91

4.5 铸铁 91

4.5.1 铸铁的石墨化 92

4.5.2 灰口铸铁的牌号、性能及应用 93

4.6 非铁金属 99

4.6.1 铝及铝合金 99

4.6.2 铜及铜合金 101

4.6.3 钛及钛合金 103

4.6.4 镁及镁合金 105

4.6.5 轴承合金 106

4.7 粉末冶金材料 107

4.7.1 粉末冶金材料及其特点 107

4.7.2 常用粉末冶金材料 107

4.8 新型金属材料 108

4.8.1 纳米材料 108

4.8.2 形状记忆合金 109

4.8.3 非晶态材料 110

4.8.4 功能梯度材料 110

4.8.5 金属间化合物 110

4.8.6 减振合金 111

4.8.7 磁性材料 111

复习思考题 112

第5章 非金属材料和复合材料 113

5.1 高分子材料概述 113

5.1.1 高分子化合物的含义 113

5.1.2 高分子化合物的合成方法 113

5.1.3 高聚物的结构 114

5.1.4 高聚物的性能 115

5.1.5 高分子化合物的分类和命名 117

5.2 工程塑料及其应用 118

5.2.1 塑料的组成 118

5.2.2 热塑性工程塑料及其应用 119

5.2.3 热固性工程塑料及其应用 121

5.3 工业橡胶及其应用 121

5.3.1 工业橡胶的组成 121

5.3.2 常用工业橡胶 122

5.4 陶瓷材料及其应用 123

5.4.1 陶瓷材料的组织结构 123

5.4.2 陶瓷材料的性能 124

5.4.3 工业陶瓷及其应用 125

5.5 复合材料及其应用 126

5.5.1 复合材料及其特点 127

5.5.2 复合材料的构成 127

5.5.3 金属基复合材料 129

5.5.4 聚合物基复合材料 131

5.5.5 陶瓷基复合材料 132

复习思考题 133

第二篇 工程材料的成形技术 137

第6章 金属液态成形技术 137

6.1 金属液态成形原理 137

6.1.1 液态合金的凝固特点 137

6.1.2 液态合金的充型 138

6.1.3 液态合金的收缩 140

6.1.4 铸件中的缩孔和缩松 141

6.1.5 铸造应力、铸件的变形与裂纹 143

6.1.6 铸件中的气孔与防止措施 145

6.1.7 常用铸造合金的铸造性能 146

6.2 金属液态成形的方法 147

6.2.1 砂型铸造 147

6.2.2 特种铸造 152

6.3 金属液态成形件的工艺设计 158

6.3.1 浇注位置与分型面的选择 158

6.3.2 工艺参数的选择 161

6.3.3 工艺设计举例 162

6.4 金属液态成形件的结构设计 163

6.4.1 铸造性能对铸件结构设计的要求 163

6.4.2 铸造成形工艺对铸件结构的要求 165

6.4.3 铸造成形方法对铸件结构的要求 167

6.5 金属液态成形技术的新发展 168

6.5.1 造型新技术 168

6.5.2 液态成形新技术 169

6.5.3 计算机在铸造中的应用 171

复习思考题 171

第7章 金属塑性成形技术 174

7.1 金属塑性成形原理 174

7.1.1 塑性变形的机理 174

7.1.2 金属冷塑性变形后的组织与性能 175

7.1.3 金属热变形后的组织与性能 176

7.1.4 材料塑性成形性能及影响因素 177

7.2 金属塑性成形方法 179

7.2.1 自由锻造 179

7.2.2 模型锻造 180

7.2.3 胎模锻 185

7.2.4 薄板冲压成形工艺 185

7.2.5 拉拔、挤压与轧制工艺简介 191

7.3 金属塑性成形件的工艺设计 194

7.3.1 自由锻造工艺规程的制订 194

7.3.2 模型锻造工艺规程的制订 196

7.3.3 板料冲压成形工艺规程的制订 200

7.4 金属塑性成形件的结构设计 201

7.4.1 自由锻件的结构设计 201

7.4.2 模锻件的结构设计 202

7.4.3 冲压件的结构设计 203

7.5 塑性成形技术的新发展 204

7.5.1 精密模锻 205

7.5.2 超塑性成形／扩散连接技术 205

7.5.3 半固态模锻 206

7.5.4 粉末锻造 207

7.5.5 高能率成形 207

7.5.6 计算机在塑性成形中的应用 208

复习思考题 209

第8章 材料连接成形技术 212

8.1 焊接成形原理 212

8.1.1 焊接热源 212

8.1.2 焊接冶金特点 212

8.1.3 焊接材料 213

8.1.4 焊接接头的组织和性能 214

8.1.5 焊接应力与变形 215

8.2 连接成形方法 218

8.2.1 熔化焊 218

8.2.2 压力焊 221

8.2.3 钎焊 223

8.2.4 铆接 224

8.2.5 胶接 225

8.3 常用材料的连接 227

8.3.1 金属材料的焊接 227

8.3.2 塑料的连接 230

8.3.3 异种材料的连接 232

8.4 焊接件的工艺设计 233

8.4.1 焊接工艺分析 233

8.4.2 焊接工艺评定 233

8.5 焊接件的结构设计 234

8.5.1 焊接结构件材料的选择 234

8.5.2 焊接工艺方法的选择 235

8.5.3 焊接接头及其表示 235

8.5.4 焊缝结构的合理设计 237

8.6 焊接技术的新发展 241

8.6.1 激光焊接 241

8.6.2 电子束焊 242

8.6.3 扩散焊接 242

8.6.4 超声波焊 242

8.6.5 等离子弧焊接与切割 242

8.6.6 摩擦焊的发展 243

8.6.7 微连接技术 244

8.6.8 焊接过程自动化技术 245

复习思考题 245

第9章 非金属材料成形 247

9.1 高分子材料的成形 247

9.1.1 塑料的成形 247

9.1.2 橡胶制品的成形 256

9.2 陶瓷制品的成形 258

9.2.1 陶瓷成形基础 258

9.2.2 陶瓷成形方法 259

9.3 复合材料的成形 262

9.3.1 树脂基复合材料的成形 262

9.3.2 金属基复合材料的成形 264

9.3.3 陶瓷基复合材料的成形 264

9.4 非金属材料成形技术的新发展 266

9.4.1 高分子材料成形技术的新发展 266

9.4.2 陶瓷成形技术的新发展 267

9.4.3 复合材料制造技术的新发展 268

9.5 塑料模具设计基础 269

9.5.1 注射成形模具设计基础 269

9.5.2 挤出成形模具设计基础 274

复习思考题 276

第10章 快速成形技术 277

10.1 快速成形技术的原理及特征 277

10.1.1 快速成形原理 277

10.1.2 快速成形的工艺过程 278

10.1.3 快速成形技术的特征 279

10.2 几种典型快速成形工艺 279

10.2.1 立体光固化成形 279

10.2.2 选择性激光烧结 280

10.2.3 分层实体制造 281

10.2.4 熔融沉积成形 281

10.2.5 三维印刷 281

10.3 快速成形技术在工程中的应用 283

复习思考题 284

第11章 工程材料及成形方法的选择 285

11.1 工程材料的选择 285

11.1.1 工程材料选择的基本原则 285

11.1.2 选材的方法步骤 291

11.1.3 典型零件材料选择举例 292

11.2 成形方法的选择 297

11.2.1 成形方法选择的原则 297

11.2.2 常用成形方法及其特点 299

11.2.3 典型零件成形方法选择实例 303

复习思考题 308

附录1 309

附录2 310

附录3 311

参考文献 312