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绪论 1

第一章 液态成型基础 5

第一节 液态金属的结构和性质 5

一、液态金属的结构 5

二、黏滞性及其对成型过程的影响 10

三、表面张力及其对成型过程的影响 13

第二节 液态金属的充型能力及其影响因素 16

一、充型能力的概念及与流动性的测定 16

二、影响充型能力的因素及提高充型能力的措施 17

第三节 金属凝固过程中的传热 20

一、数学解析法 21

二、不同界面热阻条件下的温度场 24

三、铸件温度场的测定及动态凝固曲线 25

四、铸件的凝固方式 27

五、铸件的凝固时间 30

第四节 液体金属的流动 32

一、自然对流 32

二、强迫对流 33

思考题 33

第二章 液态金属的结晶 34

第一节 液态金属结晶过程的热力学条件 34

第二节 液态金属的形核过程 35

一、均质形核 35

二、非均质形核 35

第三节 晶体的生长 38

一、晶体生长中固-液界面处的原子迁移 38

二、固-液界面的微观结构 39

三、界面的生长方式和生长速度 41

第四节 凝固过程中的溶质再分配现象 43

一、溶质再分配现象的产生 43

二、平衡分配系数与界面平衡假设 44

三、平衡结晶时的溶质再分配 44

四、非平衡结晶时溶质再分配 45

第五节 单相合金的结晶 51

一、成分过冷的产生 51

二、界面前方过冷状态对结晶过程的影响 54

思考题 59

第三章 结晶组织的形成和控制 61

第一节 铸件宏观结晶组织的形成及其影响因素 61

一、铸件宏观组织特征 61

二、晶粒游离的产生 61

三、表面细晶粒区的形成 63

四、柱状晶区的形成 64

五、内部等轴晶区的形成 64

第二节 等轴晶组织的获得和细化 64

一、合理控制热学条件 65

二、孕育处理 66

三、动态晶粒细化 68

第三节 定向凝固 68

一、定向凝固原理 69

二、定向凝固工艺 69

三、单晶制备 72

四、连续单向凝固技术 72

第四节 快速凝固 73

一、快速凝固原理 73

二、快速凝固制备技术 75

第五节 其他特殊条件下的凝固技术 78

一、微重力凝固 78

二、超重力凝固 78

三、超高压下的凝固 79

思考题 79

第四章 凝固缺陷及控制 80

第一节 化学成分的不均匀性 80

一、微观偏析 80

二、宏观偏析 82

第二节 气孔 84

一、气孔的种类 84

二、气泡的析出 84

三、析出性气孔的形成机理 85

四、反应性气孔的形成机理 86

五、影响气孔的因素及防止措施 87

第三节 夹杂物 88

一、夹杂物的来源及分类 88

二、初生夹杂物的形成及防止措施 89

三、二次氧化夹杂物的形成及防止措施 90

四、偏析夹杂物 90

第四节 缩松与缩孔 92

一、金属的收缩 92

二、铸件的收缩 95

三、缩孔与缩松的形成机理 95

四、灰铸铁和球墨铸铁铸件的缩孔和缩松 97

五、影响缩孔与缩松的因素及防止措施 98

第五节 应力 99

一、应力的形成 99

二、控制应力的措施 101

思考题 101

第五章 金属的塑性及变形抗力 103

第一节 变形及变形的表示方法 103

一、金属的变形 103

二、变形的表示方法 103

三、真变形与相对变形的比较 104

四、变形速率 106

第二节 金属塑性的概念及测定方法 107

一、金属塑性、变形抗力的基本概念 107

二、金属塑性指标测定的方法 107

第三节 影响金属塑性和变形抗力的因素以及提高塑性的主要途径 109

一、金属的自然性质对塑性及变形抗力的影响 110

二、变形温度——速率对塑性及变形抗力的影响 112

三、变形力学条件对塑性及变形抗力的影响 115

四、其他因素对金属塑性的影响 117

五、提高金属塑性和降低变形抗力的基本途径 118

第四节 金属的超塑性 119

一、超塑性的概念和种类 119

二、细晶超塑性的特征 121

三、影响细晶超塑性的主要因素 123

四、超塑性变形时组织的变化和对力学性能的影响 124

五、超塑性成型在金属加工方面的应用 125

思考题 126

第六章 金属塑性成型过程中的流动规律及变形特点 128

第一节 金属塑性成型时的摩擦及摩擦定律 128

一、金属塑性成型中摩擦作用与特点 128

二、摩擦机理与摩擦定律 129

三、影响摩擦系数的主要因素 131

四、塑性成型中的润滑 133

第二节 金属塑性成型过程中的基本规律 134

一、体积不变定律 134

二、最小阻力定律 135

三、不均匀变形 135

四、残余应力 138

第三节 金属塑性变形的加工硬化、软化及变形分类 139

一、加工硬化及硬化曲线 139

二、单向拉伸时的塑性失稳 143

三、金属塑性变形的软化过程 144

四、金属塑性变形分类 148

第四节 金属塑性变形对组织与性能的影响 149

一、冷变形对金属组织与性能的影响 149

二、热变形对金属组织与性能的影响 151

第五节 塑性成型后的组织与性能控制 154

一、原材料及塑性成型过程中常见的缺陷类型 154

二、塑性成型件中的晶粒度 155

三、塑性成型件中的空洞和裂纹 159

四、塑性成型中的折叠 162

思考题 166

第七章 金属塑性变形的力学基础 167

第一节 应力分析 167

一、外力和应力 167

二、坐标系及应力分量 169

三、应力平衡微分方程 170

四、点的应力状态及应力边界条件 172

五、主应力、应力张量不变量 173

六、主切应力及最大切应力 175

七、应力偏张量和应力球张量 177

八、八面体应力和等效应力 178

第二节 应变分析 179

一、单元体的位移分量和应变分量 179

二、点的应变状态和应变张量 183

三、点的应变状态与应力状态比较 183

四、应变增量和应变速率张量 185

第三节 平面问题和轴对称问题 187

一、平面问题 187

二、轴对称问题 188

第四节 屈服准则 189

一、塑性条件的概念 189

二、屈雷斯加（H.Tresca）屈服准则 190

三、米赛斯（Von.Mises）屈服准则 191

四、屈服准则的几何表示 193

五、两个屈服准则的比较 195

六、加工硬化材料的屈服准则 195

第五节 塑性变形时应力-应变关系（本构方程） 197

一、弹性变形时应力-应变关系 197

二、塑性变形时应力-应变关系 198

思考题 200

第八章 塑性成型过程的力学分析方法 203

第一节 应力平衡微分方程与塑性条件联解的数学解析法 203

一、求解的一般步骤与原则 204

二、求解可能性的讨论 204

三、举例 204

第二节 主应力法及其应用 206

一、主应力法的基本原理 206

二、主应力法在塑性成型中的应用举例 206

第三节 滑移线解法及其应用 210

一、基本假设和基本概念 210

二、滑移线场特性 211

三、塑性区应力边界条件 213

四、常见滑移线场的类型 214

五、变形区的速度场 215

六、应用实例 217

第四节 上限法及其应用 218

一、虚功原理与基本能量方程式 218

二、最大散逸功原理 219

三、上限法定理 221

四、上限法在塑性成型中的应用 222

思考题 226

第九章 熔化焊的热过程 228

第一节 熔化焊热源及温度场 228

一、焊接热源 228

二、焊接温度场 230

第二节 焊接热循环 237

一、焊接热循环 237

二、焊接热循环的影响因素 240

第三节 熔化焊接头的形成 241

一、焊接熔池的形成 241

二、焊接接头的形成 243

思考题 244

第十章 熔化焊接化学冶金过程 245

第一节 焊接气体及与金属的相互作用 245

一、焊接区的气体 245

二、氢与金属的作用 248

三、氮与金属的作用 252

四、氧与金属的作用 254

第二节 焊接材料与焊接熔渣 256

一、焊接材料 256

二、焊接熔渣 260

第三节 焊接化学冶金反应 266

一、焊接化学冶金反应区的特点 266

二、焊接冶金反应过程 267

三、焊接金属化学成分的控制 272

思考题 273

第十一章 熔化焊接头的组织与性能 275

第一节 焊接金属的组织与性能 275

一、焊接金属的结晶 275

二、焊缝金属的相变 279

三、焊缝金属性能的控制 283

第二节 焊接热影响区的组织与性能 287

一、焊接热影响区的组织转变 287

二、焊接热影响区的组织分布 289

三、焊接热影响区的性能 294

思考题 301

第十二章 焊接冶金缺陷 302

第一节 气孔 302

一、形成气孔的条件 302

二、气孔类型及其形成原因 303

三、气孔的防止 305

第二节 焊接裂纹 307

一、焊接热裂纹 307

二、焊接冷裂纹 316

三、焊接裂纹的分析与判断 327

思考题 329

参考文献 330