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第一篇　材料篇 1

序 2

第1章　金属材料的性能 6

1.1　力学性能 6

1.1.1　强度 6

1.1.2　塑性 7

1.1.3　硬度 8

1.1.4　冲击韧度 10

1.1.5　疲劳强度 11

1.2　物理性能和化学性能 12

1.2.1　物理性能 12

1.2.2　化学性能 13

1.3　工艺性能 14

1.3.1　切削加工性能 14

1.3.2　锻造性能 14

1.3.3　铸造性能 14

1.3.4　焊接性能 15

1.3.5　热处理性能 15

1.4　经济性能 15

本章小结 16

习题 16

第2章　材料的结构与凝固 18

2.1　金属材料的结构特点 18

2.1.1　晶体结构的基本概念 18

2.1.2　三种典型的金属晶体结构 19

2.1.3　实际金属的晶体结构 20

2.1.4　合金的相结构 22

2.2　非金属材料的结构特点 24

2.2.1　陶瓷材料的结构特点 24

2.2.2　高分子材料的结构特点 26

2.3　材料的凝固与结晶 28

2.3.1　纯金属的结晶 28

2.3.2　非晶态凝固的特点 31

2.4　铁碳合金的结构及相图 31

2.4.1　铁碳合金的基本组元和基本相 31

2.4.2 Fe—Fe3C相图分析 32

2.4.3　典型合金的结晶过程分析 35

2.5　铁碳合金相图的应用 40

2.5.1　含碳量、组织与力学性能的关系 40

2.5.2　铁碳合金相图的应用 40

本章小结 41

习题 42

第3章　钢的热处理 43

3.1　钢的热处理概述 43

3.2　钢在加热和冷却时的转变 43

3.2.1　钢在加热时的转变 43

3.2.2　过冷奥氏体的等温转变曲线 45

3.2.3　等温转变产物的组织与性能 46

3.2.4　过冷奥氏体的连续冷却转变 47

3.3　钢的整体热处理工艺 48

3.3.1　退火 48

3.3.2　正火 49

3.3.3　淬火 50

3.3.4　回火 53

3.4　钢的表面热处理工艺 54

3.4.1　钢的表面淬火 54

3.4.2　化学热处理 55

3.5　热处理工艺的应用 57

3.5.1　热处理技术条件的标注 57

3.5.2　热处理工序位置的安排 59

3.5.3　常见热处理缺陷及预防 60

3.6　热处理新技术简介 61

3.6.1　真空热处理技术 61

3.6.2　形变热处理 61

3.6.3　激光淬火和电子束淬火 61

本章小结 62

习题 62

第4章　钢铁材料 64

4.1　工业用钢 64

4.1.1　钢的分类与牌号 64

4.1.2　杂质元素和合金元素在钢中的作用 65

4.1.3　非合金钢 69

4.1.4　合金钢 70

4.2　铸铁 81

4.2.1　铸铁的石墨化 82

4.2.2　常用铸铁材料 84

4.2.3　合金铸铁 89

4.3　非铁金属材料 91

4.3.1　铝及铝合金 91

4.3.2　铜及铜合金 93

4.3.3　滑动轴承合金 96

4.3.4　粉末冶金材料 97

本章小结 99

习题 101

第5章　非金属材料 103

5.1　高分子材料 103

5.1.1　塑料 103

5.1.2　橡胶 105

5.2　陶瓷材料 106

5.2.1　陶瓷的分类 106

5.2.2　陶瓷材料的组织结构 107

5.2.3　陶瓷材料的性能特点 107

5.3　复合材料 108

5.3.1　复合材料复合强化原理 108

5.3.2　复合材料的种类 108

5.3.3　复合材料的性能特点 109

5.4　工程材料的新进展 110

5.4.1　形状记忆合金 110

5.4.2　纳米材料 113

5.4.3　超导材料 114

5.4.4　智能材料 116

5.4.5　梯度功能材料 116

5.4.6　减振合金 118

5.4.7　磁性材料 120

5.4.8　非晶态材料 121

本章小结 122

习题 123

第二篇　工艺篇 125

序 126

第6章　凝固成形工艺 127

6.1　材料凝固理论 127

6.1.1　液态金属的凝固 127

6.1.2　金属与合金的铸造性能 130

6.1.3　铸造性能对铸件质量的影响 134

6.1.4　铸造合金的生产特点 139

6.2　凝固成形方法 142

6.2.1　砂型铸造 142

6.2.2　熔模铸造 161

6.2.3　金属型铸造 163

6.2.4　压力铸造 164

6.2.5　离心铸造 167

6.2.6　陶瓷型铸造 168

6.2.7　对各种凝固成形方法的评价 169

6.3　铸造工艺设计 171

6.3.1　浇注位置的选择 171

6.3.2　铸型分型面的选择 173

6.3.3　工艺参数的选择 174

6.3.4　浇注系统 176

6.3.5　铸造工艺简图绘制 179

6.3.6　铸造工艺设计实例 179

6.4　凝固成形件的结构设计 181

6.4.1　铸造工艺对铸件结构的要求 181

6.4.2　合金的铸造性能对铸件结构的要求 184

6.4.3　铸造方法的影响 186

6.5　铸件质量检验、缺陷分析及措施 187

6.5.1　铸件质量检验 187

6.5.2　铸件的主要缺陷、原因分析及措施 188

6.6　凝固成形技术新发展 189

6.6.1　凝固理论推动的铸造新发展 189

6.6.2　造型技术的新发展 191

6.6.3　计算机技术推动铸造的新发展 191

本章小结 193

习题 195

第7章　塑性成形工艺 200

7.1　塑性成形理论基础 200

7.1.1　金属塑性变形的实质 200

7.1.2　塑性变形对金属组织与性能的影响 202

7.1.3　金属的可锻性 204

7.2　板料成形 206

7.2.1　冲压设备与模具 207

7.2.2　板料冲压的基本工序 208

7.2.3　冲压件结构设计 214

7.2.4　冲压工艺设计实例 216

7.3　体积成形 218

7.3.1　锻造 218

7.3.2　锻造工艺设计 230

7.3.3　锻件结构设计 235

7.3.4　锻件缺陷及其产生的原因 238

7.3.5　轧制、挤压和拉拔 244

7.4　塑性成形新发展 246

7.4.1　板料成形方面 246

7.4.2　体积成形方面 248

本章小结 251

习题 252

第8章　连接成形工艺 256

8.1　焊接的基础知识 256

8.1.1　焊接的冶金特点 256

8.1.2　金属的焊接性能 257

8.1.3　常用金属材料的焊接 257

8.2　电弧焊 260

8.2.1　焊条电弧焊 261

8.2.2　埋弧焊 263

8.2.3　气体保护焊 264

8.3　其它焊接方法 266

8.3.1 电渣焊 266

8.3.2　电阻焊 267

8.3.3　钎焊 267

8.4　焊件的结构设计 268

8.5　焊接质量及其控制 271

8.5.1　焊接接头的组织与性能 271

8.5.2　焊接应力与变形 272

8.5.3　焊接接头的主要缺陷及检验 275

8.6　焊接技术发展 277

8.7　胶接成形 277

8.7.1　胶接的特点与应用 277

8.7.2　胶接工艺 278

本章小结 280

习题 280

第9章　非金属材料的成形工艺 282

9.1　工程塑料和橡胶成形工艺 282

9.1.1　工程塑料的种类及成形方法 282

9.1.2　工程塑料件结构设计 285

9.1.3　橡胶的成形方法 288

9.2　工程陶瓷及复合材料的成形工艺 289

9.2.1　陶瓷种类及成形工艺 289

9.2.2　复合材料种类及成形工艺 290

本章小结 292

习题 293

第10章　表面成形工艺及强化技术 294

10.1　热喷涂技术 294

10.1.1　热喷涂技术的原理和涂层性能 294

10.1.2　热喷涂技术的分类及特点 295

10.1.3　热喷涂技术常用方法及原理 296

10.2　气相沉积技术 297

10.3　化学膜层保护技术 299

10.3.1　钢铁的氧化和磷化 299

10.3.2　铝及铝合金的氧化处理 301

10.3.3　铜及铜合金的氧化 302

10.4　镀层处理技术 303

10.4.1 电镀 303

10.4.2　化学镀 303

本章小结 304

习题 305

第11章　零件材料与成形工艺的选择 306

11.1　工程材料的选择 306

11.1.1　零件的失效分析 306

11.1.2　机械零件材料选择的一般原则 307

11.2　材料成形方法的选择 309

11.3　典型零件材料与成形工艺选择及实例分析 311

11.3.1　轴杆类零件 311

11.3.2　轮盘类零件 312

11.3.3　箱座类零件 313

本章小结 315

习题 315

附录 317

单元实训一　金属材料的力学性能实验 318

单元实训二　铁碳合金平衡组织观察 325

单元实训三　碳钢的热处理 327

单元实训四　钢铁材料的火花鉴别 330

单元实训五　手工两箱造型 333

单元实训六　锤上自由锻造 336

单元实训七　手工电弧焊 338

单元实训八　调研汽车零件的材料和成形方法 342

参考文献 345