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绪论 1

0.1 金属成型的概念及主要方法 1

0.2 金属成型的地位与作用 2

0.3 本课程的性质和任务 2

第1章 液态金属的结构与性质 4

1.1 液态金属的结构 5

1.1.1 液体与固体、气体的比较 5

1.1.2 液态金属结构的X射线衍射分析 6

1.1.3 液态金属的结构特点 7

1.2 液态金属的性质 8

1.2.1 液态金属的黏度 9

1.2.2 液态金属的表面张力 11

1.3 液态金属的流动性和充型能力 17

1.3.1 液态金属的流动性 17

1.3.2 液态金属的充型能力 18

1.3.3 液态金属停止流动的机理 18

1.3.4 充型能力的经验公式 19

1.3.5 影响充型能力的因素 20

习题 23

第2章 液态金属成型过程中的温度场 24

2.1 温度场基本概念与传热学基础 25

2.1.1 温度场基本概念 25

2.1.2 热量传输的基本方式和基本定律 27

2.1.3 导热微分方程 28

2.2 铸件温度场 29

2.2.1 半无限大铸件凝固过程的一维不稳定温度场 30

2.2.2 几种铸件和铸型温度场特点 32

2.2.3 温度场的测定与凝固动态曲线 34

2.2.4 影响铸件温度场的因素 36

2.3 铸件凝固方式 37

2.3.1 凝固区域及其结构 37

2.3.2 凝固方式及其影响因素 38

2.3.3 凝固方式对铸件质量的影响 40

2.4 铸件的凝固时间 42

2.4.1 平方根定律 42

2.4.2 “折算厚度”法则（模数法） 43

2.4.3 凝固时间的实验测定方法 44

2.5 焊接热过程和焊接温度场 45

2.5.1 焊接热过程 45

2.5.2 焊接温度场 46

2.6 温度场的计算机数值模拟 50

2.6.1 一维传热系统 50

2.6.2 二维传热系统 51

2.6.3 温度场数值模拟中的几个问题 51

习题 53

第3章 金属凝固热力学与动力学 55

3.1 金属凝固的热力学条件 57

3.1.1 金属凝固的热力学条件 57

3.1.2 金属凝固过程及自由能的变化 58

3.2 均质形核 58

3.2.1 均质形核热力学 59

3.2.2 均质形核率 60

3.3 非均质形核 61

3.3.1 非均质形核热力学 61

3.3.2 非均质形核率 63

3.3.3 非均质形核条件 63

3.4 晶体的生长 64

3.4.1 固-液界面的微观结构 64

3.4.2 晶体生长方式及生长速度 66

习题 69

第4章 单相及多相合金的结晶 71

4.1 凝固过程溶质再分配 73

4.1.1 凝固过程中的传质 73

4.1.2 平衡凝固时的溶质再分配 74

4.1.3 近平衡凝固时的溶质再分配 75

4.2 凝固过程的过冷状态 80

4.2.1 固-液界面前方液相温度梯度 80

4.2.2 热过冷 81

4.2.3 成分过冷 82

4.3 过冷状态对单相合金结晶形态的影响 84

4.3.1 热过冷对纯金属结晶形态的影响 84

4.3.2 成分过冷对单相合金结晶形态的影响 85

4.4 共晶合金的结晶 89

4.4.1 共晶合金的分类 89

4.4.2 共晶合金的结晶方式 89

4.4.3 非小平面-非小平面共晶合金的结晶 92

4.4.4 非小平面-小平面共晶合金的结晶 95

习题 97

第5章 铸件宏观组织的形成及控制 100

5.1 铸件宏观组织的形成 102

5.1.1 铸件宏观组织的特征 102

5.1.2 铸件宏观组织的形成 103

5.2 铸件宏观组织的控制 106

5.2.1 铸件宏观组织对铸件性能的影响 106

5.2.2 铸件宏观组织的控制 106

习题 111

第6章 特殊条件下的凝固技术 112

6.1 定向凝固技术 113

6.1.1 定向凝固基本原理 114

6.1.2 定向凝固方法 114

6.1.3 单晶制备方法 117

6.2 快速凝固技术 120

6.2.1 快速凝固基本原理 120

6.2.2 快速凝固方法 120

6.2.3 快速凝固的微观组织特征 122

6.3 其他特殊条件下的凝固技术 124

6.3.1 微重力条件下的凝固 124

6.3.2 超重力条件下的凝固 125

6.3.3 半固态铸造技术 125

习题 128

第7章 焊接材料 129

7.1 焊条 131

7.1.1 焊条的组成 131

7.1.2 焊条的种类 133

7.1.3 焊条的型号与牌号 135

7.1.4 焊条的性能 136

7.1.5 焊条的选用原则 142

7.2 焊丝 143

7.2.1 焊丝的分类 143

7.2.2 焊丝的型号和牌号 144

7.2.3 焊丝的选用 147

7.3 焊剂 150

7.3.1 焊剂的分类 151

7.3.2 焊剂的型号和牌号 153

7.3.3 焊剂的特点及应用 155

习题 158

第8章 液态成型过程中的化学冶金 160

8.1 概述 162

8.2 气体与液态金属的相互作用 164

8.2.1 气体的来源 164

8.2.2 气体在液态金属中的溶解 168

8.2.3 气体对液态金属的作用 170

8.3 熔渣与液态金属的反应 183

8.3.1 熔渣及其性质 183

8.3.2 熔渣对液态金属的氧化 189

8.4 液态金属的净化 192

8.4.1 液态金属的脱氧 192

8.4.2 液态金属的脱硫 195

8.4.3 液态金属的脱磷 197

8.5 液态成型中的合金化 198

习题 204

第9章 焊接接头的组织和性能 206

9.1 焊接接头的形成过程 207

9.2 焊缝的组织和性能 209

9.2.1 熔池的结晶特点 209

9.2.2 焊缝的相变组织 213

9.2.3 焊缝性能的控制 218

9.3 焊接热影响区 221

9.3.1 焊接热影响区的组织转变特点 221

9.3.2 焊接热影响区的组织分布 225

9.3.3 焊接热影响区的性能 229

9.4 熔合区 235

9.4.1 熔合区的形成 235

9.4.2 熔合区的特征 236

习题 238

第10章 金属成型过程中的质量控制 239

10.1 化学成分不均匀性 240

10.1.1 微观偏析 241

10.1.2 宏观偏析 243

10.2 气孔 247

10.2.1 气孔的种类 247

10.2.2 气孔的形成机理 248

10.2.3 气孔的防止措施 252

10.3 夹杂物 255

10.3.1 夹杂物的来源及分类 255

10.3.2 铸件中的夹杂物 256

10.3.3 焊缝中的夹杂物 259

10.4 缩孔与缩松 260

10.4.1 金属收缩的基本概念 260

10.4.2 缩孔与缩松的特征 261

10.4.3 缩孔与缩松的形成机理 262

10.4.4 缩孔与缩松的防止措施 265

10.5 应力与变形 269

10.5.1 应力 269

10.5.2 变形 274

10.6 裂纹 278

10.6.1 热裂纹 278

10.6.2 冷裂纹 288

10.6.3 其他焊接裂纹 294

习题 297

参考文献 298