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0 绪论 1

0.1 材料与成型工艺发展史 1

0.2 本课程的主要内容 2

0.3 学习本课程的目的和基本要求 2

1 工程材料的分类及力学性能 3

1.1 工程材料的分类 3

1.2 工程材料的力学性能 3

1.2.1 强度 3

1.2.2 塑性 6

1.2.3 硬度 6

1.2.4 冲击韧性 8

1.2.5 疲劳强度 9

1.2.6 断裂韧度 10

复习思考题 10

2 金属学基础 11

2.1 金属的晶体结构 11

2.1.1 晶体与非晶体 11

2.1.2 典型金属的晶体结构 11

2.1.3 金属的同素异构转变 13

2.1.4 实际金属的晶体结构 14

2.2 金属的结晶 15

2.2.1 金属结晶的基本规律 15

2.2.2 金属结晶后晶粒的大小及控制 16

2.3 金属的塑性变形与再结晶 17

2.3.1 金属塑性变形的实质 17

2.3.2 金属的冷变形与加工硬化 18

2.3.3 回复与再结晶 18

2.4 合金结构与合金相图 19

2.4.1 固溶体 19

2.4.2 金属化合物 20

2.4.3 机械混合物 20

2.4.4 合金相图 20

2.4.5 相图与合金性能的关系 22

复习思考题 23

3 铁碳合金 24

3.1 铁碳合金状态图 24

3.1.1 铁碳合金的基本组织 25

3.1.2 Fe-Fe3C状态图分析 26

3.1.3 典型合金的结晶过程分析 27

3.2 铁碳合金状态图的应用 31

3.2.1 铁碳合金的成分-组织-性能关系 31

3.2.2 Fe-Fe3C状态图的应用 32

复习思考题 33

4 钢的热处理 34

4.1 钢在加热和冷却时的组织转变 34

4.1.1 钢在加热时的组织转变 34

4.1.2 钢在冷却时的组织转变 36

4.2 钢的退火与正火 38

4.2.1 退火 38

4.2.2 正火 39

4.2.3 退火与正火的选择 39

4.3 钢的淬火 40

4.3.1 淬火的目的 40

4.3.2 淬火工艺 40

4.3.3 钢的淬透性 41

4.4 钢的回火 42

4.4.1 回火的主要目的 43

4.4.2 回火后钢的组织与性能变化 43

4.4.3 回火工艺及应用 44

4.5 钢的表面热处理 45

4.5.1 钢的表面淬火 45

4.5.2 钢的化学热处理 46

4.5.3 热处理新技术简介 49

复习思考题 50

5 钢和铸铁 52

5.1 碳钢 52

5.1.1 含碳量对钢组织和力学性能的影响 52

5.1.2 钢中常存杂质元素对力学性能的影响 52

5.1.3 碳钢的分类 53

5.1.4 碳钢的牌号、性能和用途 53

5.2 合金钢 56

5.2.1 合金钢中的合金元素及其作用 56

5.2.2 合金钢的分类和牌号 57

5.2.3 低合金高强度结构钢 57

5.2.4 合金结构钢 59

5.2.5 合金工具钢 63

5.2.6 特殊性能钢 66

5.3 铸铁和铸钢 67

5.3.1 概述 67

5.3.2 铸铁的牌号与性能 70

5.3.3 铸钢 74

复习思考题 76

6 非铁金属材料与粉末冶金材料 78

6.1 铝及铝合金 78

6.1.1 纯铝 78

6.1.2 铝合金 78

6.2 铜及铜合金 84

6.2.1 纯铜 84

6.2.2 铜合金 85

6.3 镁及镁合金 89

6.3.1 纯镁 89

6.3.2 镁合金 89

6.4 钛及钛合金 90

6.4.1 纯钛 90

6.4.2 钛合金 91

6.5 滑动轴承合金 91

6.5.1 概述 91

6.5.2 常用的滑动轴承合金 92

6.6 粉末冶金材料 93

6.6.1 粉末冶金特点及应用 94

6.6.2 粉末冶金的主要工序 94

6.6.3 硬质合金 95

复习思考题 97

7 非金属材料及其成型 98

7.1 高分子材料及其成型 98

7.1.1 高分子材料基本知识 98

7.1.2 塑料 101

7.1.3 橡胶 104

7.1.4 纤维 106

7.1.5 高分子材料的成型工艺 107

7.2 陶瓷材料及其成型 109

7.2.1 陶瓷的特性 110

7.2.2 常用陶瓷及应用 111

7.2.3 陶瓷材料的制备与成型 112

7.3 复合材料及其成型 114

7.3.1 复合材料的定义、分类及性能 114

7.3.2 常用复合材料 115

7.3.3 复合材料的成型工艺 118

7.3.4 未来材料的发展方向 119

复习思考题 119

8 铸造成型 121

8.1 砂型铸造 121

8.1.1 造型材料 121

8.1.2 造型方法 122

8.2 合金的铸造性能 124

8.2.1 合金的流动性 124

8.2.2 合金的收缩 125

8.3 铸造工艺设计 130

8.3.1 浇注位置的确定 131

8.3.2 分型面的确定 132

8.3.3 铸造工艺参数的确定 133

8.3.4 典型铸件的铸造工艺方案分析 137

8.4 铸件结构工艺性 138

8.4.1 铸造工艺对铸件结构的要求 138

8.4.2 合金铸造性能对铸件结构的要求 142

8.5 特种铸造 145

8.5.1 金属型铸造 145

8.5.2 压力铸造 145

8.5.3 离心铸造 146

8.5.4 熔模铸造 147

8.5.5 其他特种铸造方法 149

复习思考题 150

9 塑性成型 152

9.1 金属的塑性成型性能 152

9.1.1 金属塑性变形后的组织与性能 152

9.1.2 金属锻造性能 153

9.1.3 金属塑性变形基本规律 155

9.2 自由锻造 155

9.2.1 基本工序及设备 156

9.2.2 自由锻工艺规程制定 157

9.2.3 自由锻结构工艺性 159

9.3 模型锻造 161

9.3.1 锤上模锻 162

9.3.2 胎模锻造 163

9.3.3 模锻工艺规程的制定 164

9.3.4 模锻件结构工艺性 167

9.4 板料冲压 168

9.4.1 冲压工艺 168

9.4.2 冲模分类与结构 171

9.4.3 板料冲压结构工艺性 172

9.5 轧制、挤压与拉拔 173

9.5.1 轧制 173

9.5.2 挤压 174

9.5.3 拉拔 175

9.6 塑性成型新技术 175

9.6.1 超塑性成型技术 175

9.6.2 液态模锻 176

9.6.3 摆动碾压 176

9.6.4 计算机在塑性成型技术中的应用 177

复习思考题 177

10 焊接成型 179

10.1 焊接成型的工艺基础 179

10.1.1 焊接冶金基础 179

10.1.2 焊接接头的组织与性能 180

10.1.3 焊接应力与变形 182

10.2 常用焊接方法 186

10.2.1 手工电弧焊 186

10.2.2 埋弧自动焊 188

10.2.3 二氧化碳气体保护焊 189

10.2.4 氩弧焊 190

10.2.5 电渣焊 191

10.2.6 电阻焊 192

10.2.7 钎焊 193

10.3 常用金属材料的焊接 194

10.3.1 金属材料的焊接性 194

10.3.2 钢的焊接 195

10.3.3 铸铁的焊补 196

10.3.4 非铁金属及其合金的焊接 196

10.4 焊接结构设计 198

10.4.1 焊接结构材料的选择 198

10.4.2 焊接方法的选择 199

10.4.3 焊接接头工艺设计 199

10.4.4 典型焊接实例分析 202

复习思考题 204

11 材料及毛坯的选择 205

11.1 机械零件的失效及其防止 205

11.1.1 零件失效的主要形式 205

11.1.2 失效分析的步骤、方法 206

11.1.3 零件失效的原因 206

11.1.4 机械零件早期失效的防止 207

11.2 零件材料及毛坯的选择 208

11.2.1 机械零件材料选择的一般原则 208

11.2.2 毛坯的种类及选择 210

11.2.3 典型零件选材及工艺路线 210

11.3 毛坯质量检验 214

11.3.1 毛坯的质量检验方法 214

11.3.2 毛坯加工中常见缺陷 215

复习思考题 216

参考文献 217