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第1篇 工程材料 3

第1章 材料的原子结合方式及性能 3

1.1 固态物质的结合方式及原子结合键 3

1.1.1 晶体与非晶体 3

1.1.2 原子间的结合力与结合能 4

1.1.3 原子结合键的类型 5

1.2 工程材料的分类 7

1.3 工程材料的性能 8

1.3.1 力学性能 8

1.3.2 工艺性能 19

思考与练习 20

第2章 材料的晶体结构 21

2.1 晶体结构及其表达 21

2.1.1 晶格结构与晶胞 21

2.1.2 晶格常数与晶系 22

2.1.3 金属的晶体结构 23

2.1.4 立方晶系中的晶向与晶面 26

2.2 金属晶体结构的特点 29

2.2.1 单晶体与多晶体的概念 29

2.2.2 晶体中的缺陷 29

思考与练习 33

第3章 材料的凝固与相图 34

3.1 结晶与凝固特性及其影响因素 34

3.2 纯金属的结晶 35

3.2.1 纯金属的冷却曲线和冷却现象 35

3.2.2 结晶过程 36

3.2.3 结晶后的晶粒大小及控制 37

3.3 合金的结晶与结晶相图 39

3.3.1 合金的相结构及性能 39

3.3.2 合金相图的建立 43

3.3.3 二元合金的结晶与相图 44

3.3.4 合金的性能与相图的关系 51

3.3.5 铸锭（件）的凝固组织 53

思考与练习 55

第4章 铁碳合金 56

4.1 铁碳合金系相图 56

4.1.1 铁碳合金系组元的特性 56

4.1.2 铁碳合金相图分析 57

4.2 铁碳合金平衡结晶过程及其分析 61

4.2.1 铁碳合金相图中的合金 61

4.2.2 钢和白口铸铁的平衡结晶过程 62

4.3 碳钢 67

4.3.1 碳钢的分类 67

4.3.2 碳钢的编号 68

4.3.3 碳钢的应用 68

4.4 铸铁 73

4.4.1 灰口铸铁 74

4.4.2 球墨铸铁 75

4.4.3 可锻铸铁 76

4.4.4 蠕墨铸铁 77

4.4.5 特殊性能铸铁 78

思考题与练习 78

第5章 钢铁热处理 80

5.1 热处理过程钢的组织转变 80

5.1.1 钢在加热时的组织转变 80

5.1.2 钢在冷却时的组织转变 84

5.2 钢的整体热处理工艺及其特征 92

5.2.1 钢的退火与正火 92

5.2.2 钢的淬火 95

5.2.3 钢的回火 99

5.3 钢的表面热处理与化学热处理 100

5.3.1 钢的表面热处理 100

5.3.2 钢的化学热处理 102

5.4 铸铁热处理 107

5.4.1 普通灰铸铁的热处理 107

5.4.2 可锻铸铁的热处理 108

5.4.3 球墨铸铁的热处理 108

5.5 热处理与机械零件设计制造的关系 109

5.5.1 热处理的技术条件和结构工艺性 109

5.5.2 热处理对切削加工工艺的要求 111

思考与练习 112

第6章 金属材料的塑性变形 114

6.1 单晶体与多晶体的塑性变形 114

6.1.1 单晶体的塑性变形 114

6.1.2 金属塑性变形的实质 118

6.1.3 多晶体的塑性变形 118

6.1.4 塑性变形对金属组织和性能的影响 119

6.2 变形金属在加热时的组织和性能的变化 121

6.2.1 回复 121

6.2.2 再结晶 122

6.2.3 晶粒长大 123

6.3 金属的热塑性变形 124

6.3.1 冷加工 124

6.3.2 热加工 125

6.3.3 热加工与冷加工的区分 126

6.3.4 材料塑性变形抗力的提高 127

思考与练习 128

第7章 合金钢 129

7.1 概述 129

7.1.1 合金钢的分类 129

7.1.2 合金钢的编号 129

7.2 常用合金结构钢 130

7.2.1 普通低合金钢 130

7.2.2 合金渗碳钢 132

7.2.3 合金调质钢 132

7.2.4 合金弹簧钢 133

7.2.5 滚动轴承钢 134

7.3 合金工具钢 136

7.3.1 量具刃具钢 136

7.3.2 模具钢 136

7.3.3 高速工具钢 139

7.4 特殊性能钢及合金 141

7.4.1 不锈钢 141

7.4.2 耐热钢 142

7.4.3 耐磨钢 144

思考与练习 144

第8章 有色金属及其合金 146

8.1 铝及其合金 146

8.1.1 工业纯铝 146

8.1.2 铝合金的分类 146

8.1.3 变形铝合金 146

8.1.4 铸造铝合金 147

8.2 铜及其合金 149

8.2.1 纯铜 149

8.2.2 铜合金 149

8.3 镁及其合金 150

8.3.1 镁及镁合金的性能特点 150

8.3.2 镁及镁合金的牌号 151

8.3.3 镁合金的分类 152

8.4 钛及其合金 156

8.4.1 纯钛 156

8.4.2 工业用钛合金 157

思考与练习 159

第9章 其他常用工程材料 160

9.1 高分子材料 160

9.1.1 塑料 160

9.1.2 橡胶 162

9.2 无机非金属材料 163

9.3 复合材料 165

9.3.1 复合材料的概念 165

9.3.2 复合材料的分类 165

9.3.3 复合材料的特点 166

9.3.4 常用复合材料 167

思考与练习 169

第2篇 机械制造基础 173

第10章 铸造工艺性 173

10.1 铸造的理论基础 173

10.1.1 合金的铸造性能 173

10.1.2 金属的凝固方式 175

10.1.3 铸造生产的优缺点 176

10.1.4 铸件常见缺陷及防止措施 177

10.2 砂型铸造方法 180

10.2.1 砂型铸造的工艺过程 180

10.2.2 造型 180

10.2.3 砂芯的制备 182

10.2.4 合箱 183

10.2.5 浇注 183

10.2.6 铸件的落砂和清理 183

10.3 特种铸造方法 184

10.3.1 金属型铸造 184

10.3.2 熔模铸造 185

10.3.3 离心铸造 186

10.3.4 压力铸造 187

10.3.5 消失模铸造 188

10.4 铸造工艺设计 189

10.4.1 浇注位置的选择 189

10.4.2 分型面的选择 191

10.4.3 浇注系统 192

10.4.4 工艺参数的确定 193

10.4.5 铸造工艺图 194

10.5 铸造结构工艺性 194

10.5.1 砂型铸造工艺对铸件结构的要求 194

10.5.2 合金铸造性能对铸件结构的要求 195

思考与练习 197

第11章 塑性成形 200

11.1 塑性成形理论基础 200

11.1.1 金属塑性变形机理 200

11.1.2 塑性变形后金属的组织和性能 201

11.1.3 金属的可锻性 204

11.1.4 金属的变形规律 205

11.2 金属的加热与锻件冷却 206

11.2.1 金属的锻前加热 206

11.2.2 锻件的锻后冷却 207

11.3 塑性成形方法 207

11.3.1 轧制 207

13.3.2 拉拔 208

13.3.3 挤压 208

13.3.4 锻造 209

13.3.5 板料冲压 209

11.4 塑性成形工艺设计 209

11.4.1 自由锻造工艺设计 209

11.4.2 模锻工艺设计 214

11.4.3 胎模锻工艺 218

11.4.4 板料冲压 219

11.5 塑性加工方法的结构工艺性 220

11.5.1 自由锻零件的结构工艺性 220

11.5.2 模锻零件的结构工艺性 221

11.5.3 板料冲压件的结构工艺性 222

思考与练习 223

第12章 焊接 225

12.1 焊接的理论基础 225

12.1.1 焊接特点及焊接方法的分类 225

12.1.2 电弧焊的冶金过程及其特点 225

12.1.3 焊接接头的金属组织和性能 227

12.1.4 焊接应力与变形 229

12.2 焊接方法 231

12.2.1 熔化焊 231

12.2.2 压力焊 236

12.2.3 钎焊 239

12.3 焊接结构工艺设计 240

12.3.1 焊接结构材料的选择 240

12.3.2 焊接方法的选择 240

12.3.3 焊接接头工艺设计 242

思考与练习 245

第13章 切削加工 247

13.1 切削加工理论基础 247

13.1.1 切削加工的技术发展 247

13.1.2 金属材料的切削加工 248

13.1.3 非金属材料的切削加工 249

13.2 金属切削刀具 251

13.2.1 车刀切削部分的组成 251

13.2.2 车刀切削部分的主要角度 252

13.2.3 刀具结构 257

13.2.4 切削用量 258

13.2.5 切削层参数 260

13.2.6 刀具材料 261

13.2.7 切屑形成过程及切屑种类 262

13.3 金属切削机床 264

13.4 常用切削加工的工艺特点及其应用 267

13.4.1 车削的工艺特点及其应用 267

13.4.2 铣削的工艺特点及其应用 270

13.4.3 刨削的工艺特点及其应用 273

13.4.4 磨削的工艺特点及应用 274

13.4.5 钻削的工艺特点及其应用 276

13.5 切削加工零件的结构工艺性 279

13.6 切削加工工艺过程的拟定 286

13.6.1 零件的工艺分析 286

13.6.2 毛坯的选择及加工余量的确定 286

13.6.3 定位基准的选择 287

13.6.4 工艺路线的拟定 291

13.6.5 工艺文件的编制 293

13.7 典型零件的工艺过程 294

13.7.1 轴类零件 294

13.7.2 套类零件 296

13.7.3 箱体类零件 298

思考与练习 302

参考文献 305